一种烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺

摘要

本发明开发一种烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺，该工艺是将烧结高SO

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硫脱硝工艺，特别涉及一种烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺，属于钢铁冶金烟气污染物综合治理技术领域。

背景技术

烧结工艺是钢铁工业烟气污染物的主要污染源，烧结废气量占钢铁工业总废气量的40％，其排放的SOx、NOx、PM₁₀、持久性有机物、重金属等污染物均居钢铁工业首位。从2015年1月1日，我国开始实施了新的《钢铁工业烧结(球团)污染物排放标准》，规定粉尘≤50mg/Nm³，SO₂≤200mg/Nm³，NOx≤300mg/Nm³、二噁英≤0.5ng/Nm³。2017年6月国家环保部发布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》的修订公告，进一步严格污染物的排放限值，将颗粒物限值调整为20mg/Nm³、二氧化硫限值调整为50mg/Nm³、氮氧化物限值调整为100mg/Nm³。因此，铁矿烧结行业烟气治理不但要求SOx、NOx等多种污染物的综合治理，而且排放标准日益严格。

对于烧结产生的多污染物烟气，目前还缺乏经济的高效治理方法。相对而言，活性炭吸附法因具有综合脱除功能、SO₂可回收利用、无二次污染等优势，且相比其他方法更适合我国烧结原料复杂、烟气性质波动大、污染物超标种类多的特征，而被广泛认为是极具前景的烧结烟气污染物综合治理技术。

活性炭净化技术代表性的有德国WKV和日本住友、日本J-Power(MET-Mitsui-BF)工艺。我国活性炭法净化烧结烟气的应用始于2010年，太钢从日本引进国内首套活性炭烟气处理装置，通过多年消化、吸收，目前工艺运行稳定，具有较好的脱硫效果和一定的脱硝作用。近年来，国内中冶长天国际工程有限公司也推出了活性炭烟气治理技术，并在宝钢湛江钢铁、安阳钢铁等烧结机上实现了工程化，实践表明，活性炭工艺较传统单一的脱硫、脱硝组合工艺(石灰石-石膏法/循环流化床+SCR)具有较好的性价比优势。

典型的活性炭烟气净化流程如图1所示，其主要由脱除有害物质的吸附塔、活性炭再生的解析塔构成。经电除尘器预除尘后的烧结烟气，在抽风机的作用下进入双级串联的吸附塔，烟气自下而上与逆向的活性炭接触，首先在第一级塔中脱除SO₂和二噁英，然后在第二级塔中在NH₃作用下脱除NOx；吸收了污染物的活性炭通过传送装置进入解析塔，通过加热将吸附的SO₂重新释放出来，活性炭再生后返回到吸附塔进行循环利用。

活性炭吸收塔主要采用串联式双塔结构(见图1)，进入活性炭第一级吸附塔脱硫时烧结烟气温度一般为130℃-150℃，进入第二级吸附塔脱硝温度会进一步降低。由于烟气温度太低对活性炭脱硝不利，加之活性炭单独作催化剂的低温活性不高，导致脱硝率难以提升。此外，目前使用的都是双级串联脱硫脱硝活性炭工艺，在串联的第一级塔中先完成SO₂的脱除，在二级塔中实现脱硝。尽管活性炭工艺已实现国产化，但由于烟气处理量大，未能从根本上解决投资成本大、运行费用高的问题，制约了其进一步推广应用。

发明内容

针对现有技术中烧结废气采用活性炭脱硫脱硝的工艺存在脱硝率偏低、投资成本和运行费用高的问题，本发明提供一种烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺，该工艺利用烟气中SOx、NOx的排放特征，将高SO₂烟气和高NOx烟气进行分开治理，在实现高效脱硝的同时，降低烟气的处理量，降低烟气处理成本，从而大幅提高活性炭工艺的竞争力，对复杂的烧结烟气综合治理具有重要意义。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺，烧结机产生的烟气采用并联式双塔进行脱硫、脱硝，所述烧结机内部根据烟气含NO_x和SO₂的浓度不同分为头部、中部、中尾部和尾部；头部的烟气NO_x浓度≤100mg/Nm³；中部的烟气NO_x浓度＞100mg/Nm³，且SO₂≤200mg/Nm³；中尾部的烟气SO₂浓度＞200mg/Nm³，富含碱金属；尾部的烟气SO₂＜200mg/Nm³；所述活性炭吸收塔采用并联式双塔结构，主体包括一个脱硫塔和一个脱硝塔，所述脱硫塔与烧结机的头部与中尾部的烟道连接，所述脱硝塔与烧结机的中部和尾部的烟道连接；脱硫塔和脱硝塔之间设有再生塔；烧结机头部和中尾部的烟气汇入脱硫塔进行脱硫；烧结机中部高和尾部的烟气汇入脱硝塔进行脱硝。

优选的方案，所述脱硫塔控制烟气的温度T＝(140～150℃)－a×η_SO2；其中：η_SO2为SO₂的浓度，单位为mg/Nm³；a为SO₂提高单位浓度时温度的下调值，a＝0.005～0.01。

优选的方案，所述脱硝塔控制烟气温度为140～150℃。

较优选的方案，所述脱硝塔在通入烟气的同时喷入NH₃，控制NH₃与烟气中NO的摩尔比为0.4～0.67。

优选的方案，脱硫塔内活性炭脱硫后，进入再生塔进行解析，再生活性炭经过筛分去除粒径小于2mm活性炭粉末，粒径在2mm以上的活性炭进入脱硝塔脱硝，脱硝塔中的活性炭再进入脱硫塔循环利用。

本发明的技术方案根据烧结机内产生的烟气和碱金属烟尘等分布状况，对烧结机内烟气进行划分，依据烟气中SO₂、NOx浓度不同，将烧结机分为头部烟气、中部烟气、中尾部烟气和尾部烟气，头部烟气是指烧结机头部NOx浓度低于100mg/Nm³的烟气，中部烟气是从NOx浓度高于100mg/Nm³至SO₂达到200mg/Nm³的烟气段，中尾部烟气是指烧结机中尾部SO₂浓度高于200mg/Nm³、碱金属含量高的烟气段，尾部烟气是指烧结机尾部SO₂低于200mg/Nm³的烟气。在此基础上，巧妙地将高SO₂烟气和高NOx烟气进行分开治理，利用并联式双塔结构的脱硝塔和脱硫塔对高SO₂烟气进行独立脱硫以及对高NOx烟气进行单独脱硝；一方面可以避免SO₂对脱硝的负面作用，同时大幅降低K、Na等碱金属对活性炭脱硝的毒化作用，可以进一步提高脱硝效率；将高SO₂烟气和高NOx烟气进行分开治理使得两个脱硫塔和脱硝塔的烟气处理量相比传统工艺减少了50％，从而可以减小吸附塔和再生塔的规模，大幅降低设备投资和运行费用。

本发明的技术方案中烧结机头部烟气和中尾部烟气汇入脱硫塔之前以及中部烟气和尾部烟气汇入脱硝塔之前需经过电除尘过程，这是本领域人员公知的常识。

本发明的技术方案中由于活性炭在循环过程中不断消耗，需不断补充少量新鲜的活性炭。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

与传统的串联式双塔脱硫脱硝工艺相比，本发明提出的并联式双塔活性炭脱硝脱硫烟气综合治理工艺，具有如下特点：

①将中部二氧化硫相对较低而氮氧化物相对较高的烟气与尾部二氧化硫含量较低的烟气直接汇入脱硝塔进行脱硝，可以利用机尾段高温烟气在一定程度上调节脱硝烟气的温度，克服串联式双塔因先脱硫后脱硝而导致脱硝反应温度低的不足；

②将高NOx烟气和高SO₂烟气分开处理，将中尾部的SO₂浓度较高，且富含碱金属的烟气，与NOx分段排放，一方面可以SO₂避免对脱硝的负面作用，同时大幅降低K、Na等碱金属对活性炭脱硝的毒化作用，可以进一步提高脱硝效率；

③根据SO₂浓度调控烟气温度，满足脱硫的温度要求，避免常规的活性炭脱硫不能处理高硫烟气的缺点。

④将高NOx烟气和高SO₂烟气分流治理，避免所有烟气既进脱硫塔又进脱硝塔，使得两个吸附塔的烟气处理量相比传统工艺减少了50％，从而可以减小吸附塔和再生塔的规模，大幅降低设备投资和运行费用。因此，新工艺有望实现烧结烟气的经济高效脱硝。

⑤本发明的工艺通过调控脱硝烟气的温度，满足催化脱硝的温度要求，同时大幅降低烟气处理量，可以大大缩小吸附塔和解吸塔的规模，降低设备投资和运行费用，在不影响脱硫效率的基础上，将活性炭脱硝效率从传统工艺的30％～50％提高到50％～80％，同时可降低投资成本30％～50％，降低运行费用20％～40％。

附图说明

【图1】为典型活性炭法烧结烟气净化工艺流程图；

【图2】为烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求保护的范围。

图2为实施例1中烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺流程图。

实施例1

将烧结机沿长度方向(即物料入料端至出料端)，分为头部、中部、中尾部和尾四个部分，各部分烟气中含NO_x和SO₂的浓度不同，头部的烟气NO_x浓度≤100mg/Nm³，中部的烟气NO_x浓度＞100mg/Nm³、且SO₂≤200mg/Nm³，中尾部的烟气SO₂浓度＞200mg/Nm³、富含碱金属，尾部的烟气SO₂＜200mg/Nm³。烧结机产生的烟气采用活性炭吸收塔进行脱硫脱硝，所述活性炭吸收塔采用并联式双塔结构(如图2所示)，活性炭吸收塔主体包括一个脱硫塔和一个脱硝塔，脱硫塔和脱硝塔之间设有再生塔。烧结过程中烧结机头部和中尾部的烟气汇入脱硫塔进行脱硫；其中，脱硫前SO₂浓度为1800mg/Nm³，控制烟气进脱硫塔前的温度为150-0.01×1800＝132℃；烧结机中部高和尾部的烟气汇入脱硝塔进行脱硝，脱硝塔控制烟气温度为145℃。脱硝塔在通入烟气的同时喷入NH₃，控制NH₃与烟气中NO的摩尔比为0.5。脱硫塔内活性炭脱硫后，进入再生塔进行解析，再生活性炭经过筛分去除粒径小于2mm活性炭粉末，粒径在大于2mm的活性炭进入脱硝塔进行循环利用，并补充少量新鲜的活性炭，脱硝后活性炭进入脱硫塔进行脱硫，活性炭在三个塔中如此往复循环。

本发明的烧结烟气活性炭并联式双塔脱硫脱硝工艺相对现有的典型活性炭法烧结烟气净化工艺，在确保脱硫效率大于95％的基础上，将活性炭脱硝效率提高到65％左右，同时可降低投资成本38％，降低运行费用26％。