闫石磊①

（邢台钢铁有限责任公司 河北邢台 054000）

摘 要:为达到《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气［2019］35号）钢铁企业超低排放标准，邢台钢铁有限责任公司在原有SDA 半干法脱硫和布袋除尘器装置之后，实施了一系列技术改造。增设SCR 选择性催化还原脱硝装置，采用加热 SCR脱硝工艺，包括烟气系统、GGH换热系统、烟气加热系统、SCR反应器系统、脱硝引风机以及电气系统、控制系统等。在基准氧含量为16％时，达到了烧结出口烟气中氮氧化物浓度≤50mg／m³、二氧化硫浓度≤35mg／m³ 、烟尘浓度≤10mg／ｍ³ ，实现了烧结过程超低排放。

关键词:烧结烟气；SDA脱硫 SCR脱硝

１ 前言

烧结是钢铁工业生产的关键环节，它是将各种含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结机上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成人造块，并保证成分、粒级、转鼓等指标满足高炉需求的过程。该环节产生颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一 氧化碳等多种污染物，其中二氧化硫约占钢铁工业总排放量的 60％，烟尘约占总排放量的20％，氮氧化物约占总排放量的50％，是钢厂公认的主要污染源^［2］ 。

邢台钢铁有限责任公司位于河北省邢台市，是集烧结、炼铁、炼钢、精炼、轧钢、炼焦、发电于一体的大型钢铁联合企业。该企业现有180烧结机和198烧结机各1台，其中180烧结机无脱硝设施，烟气采用静电除尘器除尘，SDA半干法脱硫和布袋除尘后经95ｍ高排气筒排放。处理后颗粒物浓度为10mg／m³ ，二氧化硫浓度为50mg／ｍ³ ，氮氧化物浓度为180mg／ｍ³ ，不能满足《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气［2019］35号）钢铁企业超低排放标准“烧结机在基准氧含量16％的条件下，烟尘排放浓度≤10mg／m³ ，二氧化硫浓度≤35mg／ｍ³ ，氮氧化物浓度≤50mg／ｍ³ ”要求^［1］ 。该厂拟对180ｍ²烧结机原有SDA半干法脱硫除尘系统进行全面升级改造，并增设SCR烟气脱硝装置，以确保烧结机烟气稳定、超低排放。

邢钢180m²烧结机因无脱硝设施于2019年12月开 始全面停产，2021年8月开始对180m²烧结机原有SDA半干法脱硫除尘系统进行全面升级改造，并增设SCR烟气脱硝装置，于2022年3月15日复产。

2 烟气脱硫脱硝工艺流程

烧结机烟气脱硫脱硝工艺流程如图1所示。烧结机主抽风机后部接引烟道和电除尘，将全部烧结机烟气进入脱硫系统进行净化处理，烟气中的二氧化硫等酸性气体与脱硫塔顶部石灰雾滴逆向接触被脱除后，经长袋低压脉冲除尘器，收集脱硫产生的固体颗粒产物和烟气中的灰分后送入脱硝系统。烟气经GGH 换热器升温至245℃左右，送入燃烧器加热使烟气温度达到280—320℃，以满足SCR反应的烟温需求，加热后的烟气与氨水混合，氨水气化蒸发成氨气，280—320℃在催化剂作用下，氨气有选择性将 NO_x还原成为 N₂和 Ｈ₂Ｏ。经过脱硝反应器后的热烟气与脱硫后冷烟气进行热交换，将烟气温度降至120℃ 左右，通过增压风机抽引后95m烟囱排放^［3］。

3 烟气脱硫技术和工艺装备升级改造

脱硫系统采用丹麦 SDA旋转喷雾干燥法脱硫技术，吸收剂使用生石灰（CaO）作为吸收剂，生石灰经过消化后与再循环脱硫副产物制成熟石灰浆液（Ca（OH）₂）。消化过程被控制在合适的温度（80－90℃），使得消化后的熟石灰浆液（含固量25％－30％）具有非常高的活性。熟石灰浆液通过泵输送至吸收塔顶部的旋转雾化器，在雾化轮接近10000rpm的高速旋转作用下，浆液被雾化成数以亿计的50um的雾滴。未经处理的热烟气进入吸收塔后，立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触，烟气中的酸性成分（HCI、HF、SO₂、SO₃）被吸收，同时雾滴的水分被蒸发，变成干燥的脱硫产物。这些干燥的产物有少量直接从吸收塔底部排出，大部分随烟气进人吸收塔后的除尘器内被收集，再通过链板机和斗提机输送到循环制浆系统或者直接用罐车外排，处理后的洁净烟气通过烟囱排放。烟气在喷雾干燥吸收塔中的停留时间一般为8－10S，吸收塔内飞灰和脱硫灰大部分通过除尘器收集，只有5％－10％的干燥固体物从吸收塔底部排出^［4］。

由于长时间停用，脱硫系统塔底、各浆液罐、喷浆管道阀门和雾化轮沉淀堵塞严重；电气仪表、各种介质控制阀、微机信号等失灵；布袋除尘器龙骨、布袋、脉冲阀、箱体盖板、链板机和斗提机锈蚀等锈蚀老化严重。邢钢炼铁厂组织全厂各科室、车间人员及维修电工钳工等技术骨干参与到180烧结机脱硫除尘系统升级改造中。其中除尘箱体更换全部 4800根龙骨和布袋，更换箱体盖板120块，链板机和斗提机链板全部抽出晾晒、清理附着物、除锈和浸油润滑。塔底灰仓、各浆液罐、喷浆管道阀门全部割开后清洗、清堵、除垢、焊补和检漏。电气仪表、各种介质控制阀、微机信号等电气问题，由脱硫技术人员、维修电气专家和自动化部结合边调试边处理。升级工控网络系统，优化脱硫操作界面、设置各种声光报警、联锁程序和更新 PLC控制系统。更换新进F350雾化轮、陶瓷线性喷浆阀门等重要工艺件。通过以上升级改造项目，180m² 烧结机 SDA脱硫除尘系统消除了历史遗留问题，潜能得到进一步挖掘。

4 烟气脱硝技术和工艺装备

SCR烟气脱硝技术即选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction，简称 SCR），是向催化剂上游的烟气中喷入氨气作为还原剂，利用催化剂（五氧化二钒、二氧化锰等碱金属）在温度为280－320℃时将烟气中的NO_x转化为氮气和水。由于NH₃具有选择性，只与NO_x发生反应，基本不与O₂反应，故称为选择性催化还原脱硝。使用氨水（20％氨的水溶液）作为还原剂，氨水／烟气混合系统采用热风炉烟道中750℃高温烟气直接蒸发氨水形成氨气，利用喷氨尾管将其均匀喷入 SCR反应器上游的烟气中。

选择性催化还原法（SCR）主要反应如下：

4NO＋4NH₃＋O₂→4Ｎ₂＋6H₂O 

6NO＋4NH₃→5Ｎ₂＋6H₂O 

2NO2＋4NH₃＋O₂→3Ｎ₂＋6H₂O 

3NO2＋8NH₃→7Ｎ2＋12H₂O 

NO＋NO₂＋2NH₃→2Ｎ₂＋3H₂O 

脱硝项目采用中温SCR脱硝技术，相较高温脱硝工艺，不改变原有的烟气排放工艺，无需对烧结机本体以及余热回收装置进行任何改造，从投资上比高温SCR工艺降低20％以上；本工艺可大幅降低脱硝装置运行费用。

相对于高温高尘脱硝技术，引风机负荷降低30％左右，氨氮比降低 10％，反应器吹灰和反冲洗频次降低40％。由于烟气线速度、含尘量及温度的大幅度降低，对于反应器及催化剂模块的磨损也大大减少；本工艺中脱硝装置可进行模块化安装和检修，独立于原有烟气系统之外，根据现场实际情况灵活布置，节约设备占用空间；邢台钢铁180烧结机烟气脱硝项目采用脱硝装置放置于SDA半干法脱硫 ＋布袋除尘器装置之后的布置方式，脱硝装置采用“一机一套”布置方式。采用加热 SCR脱硝工艺，包括烟气系统、GGH换热系统、烟气加热系统、SCR反应器系统（催化剂层采用两用一备，25孔蜂窝式中温催化剂）、脱硝引风机以及电气系统、控制系统等。

SCR脱硝是国际上应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。该法的优点是：由于使用了催化剂，故反应温度较低；净化率高，可高达90％以上；工艺设备紧凑，运行可靠；还原后的氮气放空，无二次污染。

在设备试运行调试阶段，发现 GGH电流对加热速度的敏感性，通过查阅文献和相关设备参数，将升温阶段相关要求（如小时温升不超 50℃，炉膛温度不超 900℃，SCR入口温度维持在280－300℃等）规范到岗位作业指导书中；另外系统中存在一些未反应的NH₃和烟气中的SO₂作用，生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨（NH₄）２SO₄ 和硫酸氢氨 NH₄HSO₄，为消除此影响，要求 SCR喷氨前，外排SO₂必须达到 35mg／m³以下并且 SCR入口温度必须达到280℃以上；因烟气经过脱硝系统后没有除尘设施直接通过烟囱排空，发现烟尘浓度有略微升高，经测算1000ｍ³／h国标含尘50mg／m³的转炉煤气带入出口的原始粉尘在15mg／m³左右；经过近一年生产实践，发现氨水质量对脱硝系统稳定运行有直接关系，加强进厂氨水质量检测减少氨水质量波动尤为关键。

5  烟气处理效果

烟气处理升级改造后，于2022年3月8日开始热试车调试，经过一周时间生产实践摸索，于3月15日全面达标排放。处理后二氧化硫浓度为25mg／m³ ，氮氧化物浓度为45mg／m³ 。与 2018年相比，排放浓度分别降低25mg／m³和 135mg／m³ 。

6 结论

（1）采用 SDA旋转喷雾干燥法脱硫、布袋除尘器除尘、加热 SCR脱硝工艺技术，达到了烧结机烟气脱硫、脱硝、颗粒物去除“三位一体”钢铁行业超低排放标准，烧结机在基准氧含量16％的条件下，烟尘排放浓度≤10mg／m³ ，二氧化硫浓度≤35mg／m³ ，氮氧化物浓度≤50mg／m³ 。

（2）通过烟气调质、颗粒物拦截、SCR声波吹灰、GGH上下吹扫、维护检查等措施，确保了环保设施与烧结机同步运行。

（3）优化烧结原燃料、减少SCR 反应器入口氮氧化物。

参考文献

［1］生态环境部，发展改革委，工业和信息化部等．关于推进实施钢铁行业超低排放的意见［J］．中国钢铁业，2019，38（6）：5～8．

［2］苗慧源，隋孝利，吴迪等．河钢承钢烧结烟气治理现状及超低排放改造［J］．河北冶金，2019（S1）．

［3］孙黎明．河北省某钢厂烧结机烟气脱硫脱硝技术改造研究．河北能源职业技术学院学报，2020，81（4）．54～55．

［4］姜丰勇．半干法烟气脱硫技术工艺参数．工业环保节能净化工程技术，2019（S1）