1 燒結(jié)煙氣的產(chǎn)生和特點(diǎn)
燒結(jié)過(guò)程是以高溫燃燒作為化學(xué)條件的一種復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。在該過(guò)程中，首先是通過(guò)空氣和混合料產(chǎn)生的燃燒反應(yīng)，將燃燒釋放的熱量用于燒結(jié)過(guò)程所需要的能量，而燃燒過(guò)程產(chǎn)生的煙氣作為廢氣排放出去。燒結(jié)的原理是通過(guò)固體顆粒之間的化學(xué)鍵的連接，促使晶體逐漸長(zhǎng)大，從而有效減少了晶體之間的間隙，增加顆粒之間的密度，最后形成致密的多晶燒結(jié)體。該反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體就是燒結(jié)煙氣，該氣體對(duì)空氣會(huì)造成嚴(yán)重的污染。
燒結(jié)煙氣主要有以下特點(diǎn)：1)溫度高。由于整個(gè)燒結(jié)過(guò)程是在高溫的條件下進(jìn)行的，因此排放的燒結(jié)煙氣溫度會(huì)很高。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)燒結(jié)反應(yīng)后的煙氣溫度在120℃～180℃之間;2)排放量大。由于礦物中含有大量的硫元素和氮元素，大多以化合物的形式存在，因此在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫等氣體。雖然隨著工藝的逐漸完成，煙氣中的二氧化硫會(huì)逐漸減少，但總體排放量還是很大的;3)含濕量大。在進(jìn)行燒結(jié)之前，一般需要對(duì)燃燒材料進(jìn)行加水處理，以提高材料的透氣性能。因此在燒結(jié)過(guò)程中，產(chǎn)生的煙氣會(huì)帶有大量的水分，含濕量較大。一般燒結(jié)煙氣中的含濕量在15%左右;4)粉塵濃度高。由于參加反應(yīng)的主體材料是礦物質(zhì)，其主要成分是鐵和鐵的化合物，也有一部分的其他重金屬元素。因此在燃燒過(guò)程中，產(chǎn)生的燒結(jié)煙氣中會(huì)含有大量的金屬元素，也就是煙氣中會(huì)帶有大量的粉塵;5)狀態(tài)不穩(wěn)定。由于燒結(jié)煙氣在排放過(guò)程中往往具有溫度高和排放量大等特點(diǎn)，因此容易引起排放過(guò)程中的二次反應(yīng)，從而進(jìn)一步增加了二氧化硫等有害氣體的排放，也造成了煙氣排放過(guò)程中的不穩(wěn)定。
2 燒結(jié)煙氣脫硫脫硝處理技術(shù)的比較分析
2.1 活性炭煙氣凈化技術(shù)
20世紀(jì)50年代德國(guó)開(kāi)始研發(fā)活性炭吸附工藝，20世紀(jì)60年代日本也開(kāi)始研發(fā)。目前，國(guó)內(nèi)外大型鋼鐵企業(yè)在燒結(jié)煙氣脫硫脫硝中己取得多項(xiàng)工程應(yīng)用，包括新日鐵名古屋制鐵所燒結(jié)機(jī)(1987年8月投運(yùn))、浦項(xiàng)鋼鐵(POSCO)燒結(jié)機(jī)(2004年投運(yùn))等。太鋼從日本住友株式會(huì)社引進(jìn)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于3號(hào)、4號(hào)燒結(jié)機(jī)，于2010年建成活性炭煙氣處理設(shè)施。其反應(yīng)原理包括以下幾方面：1)燒結(jié)機(jī)排出的煙氣經(jīng)除塵器除塵后，由主風(fēng)機(jī)排出。煙氣中的SO2、H20與O2在排煙溫度為120—150℃時(shí)，被活性炭吸附富集，然后被催化轉(zhuǎn)化為吸附態(tài)的S03，之后和吸附態(tài)的H20結(jié)合生成吸附態(tài)的H2S04。2)當(dāng)SO2的出口濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，將活性焦移動(dòng)至再生器，在溫度達(dá)到450℃左右時(shí)按照反應(yīng)式解吸出濃度在20%—25%之間的高濃SO2氣體。這種SO2氣源可以根據(jù)市場(chǎng)需求用作生產(chǎn)硫酸、硫磺、硫錢(qián)鹽、液態(tài)SO2等硫化工原料。3)脫硝反應(yīng)被稱之為選擇性催化還原(SCR)反應(yīng)，在活性焦催化作用下將NO(x包括N0，NO2等)和NH3轉(zhuǎn)化為無(wú)害的N2和H20，達(dá)到脫除NOx的目的�；钚蕴课焦に嚨膬�(yōu)點(diǎn)是污染物一體化處置效率高，缺點(diǎn)是建設(shè)和運(yùn)行成本高。以太鋼450m2燒結(jié)機(jī)為例，活性炭設(shè)施投資為3.4億元，運(yùn)行成本為4870萬(wàn)元/年。
2.2 循環(huán)流化床脫硫+SCR脫硝工藝
循環(huán)流化床工藝主要由吸收劑制備與供應(yīng)、吸收塔、物料再循環(huán)、工藝水、布袋除塵器以及副產(chǎn)物外排等構(gòu)成。一般采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，也可采用其他對(duì)二氧化硫有吸收反應(yīng)能力的干粉或漿液作為吸收劑。由鍋爐排出的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進(jìn)入。吸收塔底部為一個(gè)文丘里裝置，煙氣流經(jīng)文丘里管后速度加快，與細(xì)的吸收劑粉末互相混合，使顆粒之間、氣體與穎粒之間產(chǎn)生劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧、降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成CaS03和CaS04。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進(jìn)入再循環(huán)除塵器處理后被排放。脫硫后煙氣溫度為75—80℃，經(jīng)過(guò)GGH換熱、加熱爐將溫度加熱至160—300℃，以高爐煤氣為熱源進(jìn)行加熱，熱煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器，與加入的脫硝劑在催化劑作用下進(jìn)行高效脫硝反應(yīng)，最后潔凈煙氣經(jīng)系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)排往煙囪。SCR脫硝裝置主要由GGH換熱器、煙氣加熱爐、SCR反應(yīng)器、氨站等組成。在催化劑的作用下，當(dāng)煙氣溫度為280—300℃時(shí)，利用氨作為還原劑，與煙氣中的NOx反應(yīng)，產(chǎn)生無(wú)害的氮?dú)夂退�。同時(shí)，二惡英經(jīng)過(guò)催化劑會(huì)裂解成CO2、水及HC1。該工藝的優(yōu)點(diǎn)為：一是脫硝技術(shù)成熟、污染物脫除效率高、適用范圍廣，可滿足最嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，工程總投資和運(yùn)行費(fèi)用適中。二是對(duì)于目前己建設(shè)脫硫裝置的燒結(jié)球團(tuán)企業(yè)，為滿足新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氮氧化物的排放要求，可繼續(xù)建設(shè)脫硝部分，不存在重復(fù)建設(shè)問(wèn)題，維護(hù)和運(yùn)行簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是脫硫、脫硝副產(chǎn)物產(chǎn)生量大，尚無(wú)公認(rèn)的最佳應(yīng)用途徑或資源回收價(jià)值，需作為廢物進(jìn)行處理。該工藝目前在寶鋼集團(tuán)梅鋼公司、三鋼、昆鋼等大型鋼鐵廠得到成功應(yīng)用。
2.3 高能輻射—化學(xué)脫硫脫氮技術(shù)
著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工藝中逐漸開(kāi)始應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，高能輻射—化學(xué)脫硫脫氮技術(shù)就是一種先進(jìn)科技。高能輻射—化學(xué)脫硫脫氮技術(shù)主要利用脈沖電暈的離子對(duì)燒結(jié)煙氣之中的有毒氣體、有害氣體進(jìn)行清除。脈沖電暈?zāi)軌蛟跓Y(jié)煙氣之中產(chǎn)生很多等離子體，這些等離子體能夠裂解燒結(jié)煙氣之中的有毒氣體、有害氣體，同時(shí)高能輻射—化學(xué)脫硫脫氮技術(shù)能夠通過(guò)電除塵器將反應(yīng)過(guò)后的各種微粒收集起來(lái)，這樣就能徹底清除的目的。高能輻射—化學(xué)脫硫脫氮技術(shù)對(duì)燒結(jié)煙氣之中有害氣體、有毒氣體的清除效果非常好，值得推廣應(yīng)用。
