脱硝还原剂技术经济论文

摘要：目前水泥业在我国已成为氮氧化物排放的三大来源之一，其氮氧化物排放量仅次于火电和机动车；国家也在积极倡导水泥业的节能减排，因此，水泥业的脱硝势在必行。本文针对当前我国水泥业脱硝的现状以及具体脱硝工艺进行探究分析，结合现状优化水泥业脱硝方案并提出一些合理化建议。下面小编整理了一些《脱硝还原剂技术经济论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

脱硝还原剂技术经济论文 篇1：

攀钢钒公司高硫烧结烟气脱硝工艺路线探究

摘 要：本文介绍了国内烧结烟气脱硝现状，并对选择性催化还原（SCR）、活性炭（焦）、臭氧氧化法三种主流烧结烟气脱硝工艺技术的优缺点进行对比分析。综合考虑攀钢钒公司高硫烧结烟气的特点，以及国内已有脱硝工艺的优缺点，提出攀钢钒公司烧结烟气治理应采取先脱硫后脱硝，采用中高温SCR脱硝工艺技术，同时针对该脱硝工艺技术目前存在的问题，有针对性地提出解决措施，为攀钢钒公司高硫烧结烟气脱硝项目的设计及建设提供了技术支撑。

关键词：高硫;烧结烟气;脱硝工艺

1 现状分析

1.1 烧结烟气的特点

烧结烟气是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中产生的含有多种污染物的废气。烧结烟气主要有以下特点：一是烟气量大;二是烟气粉尘浓度高;三是含湿量高;四是含有害气体;五是含有重金属污染物;六是具有不稳定性。由于烧结工况波动，因此，烟气量、烟气温度、SO2浓度等经常发生变化，阵发性强。

1.2 攀钢钒公司烧结烟气的特殊性

攀钢钒公司现有4台烧结机，使用的含铁原料主要为攀枝花钒钛磁铁矿，铁矿石硫含量高达0.7%以上，烧结烟气SO2浓度在5 000～9 000 mg/m3，这在国内是独一无二的[1]。攀钢钒公司结合场地条件和烟气SO2浓度高的特点，对脱硫工艺选择进行了多次论证、改造，最终采用BOO（BOT）模式改造为石灰石-石膏法脱硫工艺。目前，4套烧结烟气脱硫系统能连续稳定达标运行，其中3号烧结烟气脱硫系统经改造，外排SO2达到了超低排放要求（燒结烟气SO2浓度超低排放限值为35 mg/m3），且开发了较为稳定的副产物处理途径。由于高硫烧结烟气在国内无成熟的脱硝工艺技术可借鉴，因此攀钢钒公司烧结烟气脱硝工艺路线选择难度极大。

1.3 烧结烟气脱硝工艺技术

基于上述烧结烟气具有的烟气量大、烟气粉尘浓度高、烟气成分复杂、不稳定等特点，同时受总图布局、原有脱硫工艺等因素的影响，烧结烟气脱硝一直是环保治理的难点，与燃煤电厂烟气相比，烧结烟气脱硝的条件更加苛刻。国内烧结烟气脱硝工作刚刚启动，对烧结烟气脱硝相关技术的研究认识还不够成熟。目前，不同钢铁厂运用的脱硝技术多样，按治理工艺可分为干法脱硝技术和湿法脱硝技术。干法脱硝技术主要有选择性催化还原法（SCR），选择性非催化还原法（SNCR），活性炭（焦）、炭质固体还原法，催化分解法;湿法脱硝技术主要有臭氧氧化法、水氧化吸收法、酸吸收法、碱液吸收法、氧化吸收法、液相还原吸收法、液相络合吸收法等[2]。

通过广泛考察及技术交流，国内烧结烟气脱硝技术的主流工艺为氧化、吸附、还原等工艺路线，最具代表性的三种路线是SCR、活性炭（焦）、臭氧法。据不完全统计，国内现有的615台烧结机中，有246台建设了脱硝装置，SCR、活性炭（焦）、臭氧氧化法脱硝工艺占比分别为74.3%、9.2%、10.1%。

2 烧结烟气脱硝工艺选择

2.1 主流烧结烟气脱硝工艺情况

为更好地选择适合高硫烧结烟气的脱硝工艺技术，攀钢钒公司重点对国内SCR、活性炭（焦）、臭氧氧化法三种烧结烟气脱硝工艺的成熟性、运行效果、设备维护及投资等进行了详细考察和技术交流。

2.1.1 SCR法。SCR法最初主要应用于工业锅炉和电站锅炉烟气脱硝，是在催化剂作用下，以NH3为还原剂，在一定温度范围内（一般为300～450 ℃），使NOX发生还原反应，生成N2和H2O。该技术脱硝效率较高，一般为70%～90%，且不产生二次污染，系统稳定。国内有300多家电厂采用SCR法，约占所有脱硝技术的98%。然而，由于我国烧结烟气温度较低，不能达到SCR的操作温度，并且投资运行成本高，故无法直接应用到烧结烟气脱硝中。

SCR又分为中高温SCR和低温SCR。中高温SCR是目前应用最广且最有效的NOX脱除技术之一;低温SCR催化剂每立方价格高且供应商少，单价是中高温催化剂2.5～6倍（一套260 m2烧结烟气脱硝使用低温催化剂价格最低为1 500万），国内外供应商总共不超过10家，而且各家性能参数差异较大。总体上，低温SCR脱硝技术暂时不成熟，可作为未来烧结烟气脱硝的技术储备。

其中，式（1）是主要的反应过程，因为烟气中90%以上的NOX是以NO形式存在的。从NOX的吸附性能来看，NO2比NO更易吸附在催化剂表面，这是由于NO2在催化剂表面更容易转化为亚硝酸盐或硝酸盐。

SCR的优点是脱硝效率高、技术成熟、处理烟气量大、应用广泛、能达到超净排放标准。但是，也存在烟气升温成本高、系统堵塞、催化剂活性下降快等问题。其中，烧结烟气粉尘浓度高、烟气温度较低、烟气成分复杂等特点对催化剂的性能要求更高。

2.1.2 活性炭（焦）。活性炭（焦）是NOX在活性炭（焦）官能团的选择性催化作用下被喷入的氨还原而被脱除，没有氨气的条件下为吸附脱除，脱硝效率为40%～60%。活性炭（焦）装置建设费用和运行费用十分昂贵，活性炭（焦）消耗量大，喷射氨增加了黏附力，造成吸收塔内气流分布不均匀，再加上环保投入过高，因此难以普及。

活性炭（焦）联合脱硝塔内加活性炭（焦），在活性炭（焦）吸附过程中再次喷脱硝剂氨水，可使NOX与NH3发生催化还原反应：

活性炭（焦）排烟温度高，煙囱无须防腐和消白，可协同脱除部分SO3、汞、重金属、二噁英等。值得注意的是，在有O2和H2O的条件下，加入的脱硝剂也有助于提高活性炭（焦）的脱硝活性，同时也可以降低活性炭（焦）的消耗。活性炭（焦）可以吸附SO2、NOX，从而脱除烟气中的SO2、NOX。但是，当烟气中同时存在SO2、NOX时，SO2的脱除反应优先于NOX的脱除反应，只有在SO2浓度较低时，NOX才能被脱除。此外，活性炭（焦）只适用于SO2浓度≤3 000 mg/m3的烟气一体化脱硫脱硝，另活性炭（焦）有焖烧风险。活性炭（焦）占地面积大，攀钢钒公司除新1号烧结机外，其余烧结机区域均无法满足的建设场地要求。

2.1.3 臭氧氧化法。臭氧氧化法的机理是利用臭氧的强氧化性（臭氧发生器产生的臭氧）将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、NO3、N2O3、N2O5等高价态NOX，然后以相应的吸收液（水、碱溶液、酸溶液或金属络合物溶液等）对烟气进行喷淋洗涤，使气相中的NOX转移到液相中，实现烟气的脱硝处理[3]。

臭氧氧化法脱硝工艺脱硝率=氧化率×吸收率，NO在臭氧作用下主要氧化为NO2，在臭氧过量时生成少量的NO3、N2O5。攀钢钒公司现有烧结烟气脱硫系统脱硫剂为CaCO3，尚不确定作为吸收剂与NOX的反应机理。若是以二氧化氮溶于水为主的吸收反应（3NO2+H2O=2HNO3+NO），吸收率低于65%，则脱硝效率将不高于60%，因此，入口NOX低于100 mg/m3方能达到超低排放标准，而攀钢钒公司烧结烟气脱硫后NOX在200 mg/m3左右。

随着温度的升高，臭氧分解速度加快，在100～200 ℃，臭氧可以对NO进行高效氧化，所以整个反应设定在110～150 ℃。吸收反应生成的硝酸盐溶解度大，需要通过排放脱硝废液保持吸收平衡，因此废水量大且废水中硝酸盐的结晶脱除净化难度大。

2.2 主流烧结烟气脱硝工艺优缺点比较

SCR、活性炭（焦）、臭氧氧化法三种烧结烟气脱硝工艺技术各有优缺点，对比结果如表1所示。

2.3 攀钢钒公司烧结烟气脱硝工艺技术选择

综合考虑攀钢钒公司烧结烟气SO2含量高、现有石灰石-石膏法脱硫运行稳定、经济可靠等因素，认为活性炭（焦）不适合高硫烧结烟气脱硫脱硝，臭氧氧化法废水量大且难处理，加之国内目前已有石灰石-石膏法脱硫后SCR脱硝工程实例，攀钢钒公司烧结烟气治理选择先脱硫（石灰石-石膏法）再脱硝（中高温SCR），具体工艺路线为“MGGH降温段+石灰石-石膏法脱硫（原有）+MGGH升温段+湿式电除尘+GGH升温段+SCR工艺+GGH降温段”，但该脱硝工艺也存在系统易堵塞、催化剂活性下降快等问题亟待解决，主要工艺流程如图1所示。

3 存在的主要问题及解决措施

3.1 存在的主要问题

相关文献和火电行业脱硝运行监测数据表明，烟气脱硝的同时，催化剂将烟气中约1%的SO2氧化生成SO3，SO3与脱硝过程中未反应的氨（逃逸的氨）反应生成硫酸氢铵，易附着在催化剂表面堵塞催化剂孔隙，导致催化剂活性降低，且易黏附在GGH表面，造成流通截面减小，阻力增加、换热效率下降。攀钢钒公司烧结烟气中SO2浓度高，易生成硫酸氢铵影响催化剂、GGH的正常运行和使用寿命，且需要较高的脱硝温度，由此引起烟气粉尘再烧结结块也不易清除，堵塞催化剂等。2018年底以来，津京冀地区投产的烧结烟气SCR脱硝装置普遍存在催化剂、换热器堵塞问题，经分析主要原因如下。

①业主及设计单位认识不足，在催化剂结构形式、吹灰方式、气流速度等方面，均照搬燃煤电厂烟气脱硝设计经验，未针对烧结烟气特性、烟气升温、开机粉尘大等特点采取相应的措施。

②烧结烟气粉尘中钾钠含量高，在烟气升温过程存在再烧结现象，不易清灰。

③按照燃煤电厂脱硝经验，温度控制在260 ℃以上可抑制硫酸氢铵的生成，避免堵塞催化剂，但烧结烟气温度低，升温过程易生成硫酸氢铵。

④湿法脱硫后的烟气夹带液滴的溶解盐及微细尘粒在高温催化剂表面快速凝结成固体颗粒，不易清除。

⑤烧结机开机时，因烟气温度低、湿度大，机头电除尘器电流电压较低，除尘效率低，进入脱硝系统的粉尘浓度较高。

⑥部分烧结机头电除尘器、湿式电除尘器运行效果差，部分烧结机未配套湿式电除尘器，实际粉尘浓度较高，大部分项目没有采取冷凝等降温除湿措施。

⑦吹灰存在盲区，局部存在堵塞。

3.2 解决措施

3.2.1 降低粉尘、液滴浓度及含湿量。具体可从以下几方面降低粉尘、液滴浓度及含湿量。

①对机头静电除尘器进行优化改造，使静电除尘器出口颗粒物浓度≤50 mg/m3。目前，1号、3号烧结机头静电除尘器已改造完毕，新2号烧结机头静电除尘器的改造，计划与脱硝改造项目同步实施。

②1号、2号、3号烧结烟气脱硝改造项目实施期间，将同步实施脱硫系统除尘除雾提效改造，将平板除雾器改造为屋脊式除雾器，并新增浆液冷却器或烟气冷却器，颗粒物浓度≤30 mg/m3，烟气温度降低5 ℃以上，烟气饱和湿度下降25%以上。

③在烧结烟气脱硫系统出口新建湿式静电除尘器，进一步降低烧结烟气颗粒物浓度、液滴浓度、SO3浓度，使脱硝系统入口烟气颗粒物浓度≤8 mg/m3，液滴浓度≤20 mg/m3。

④在脱硝反应器入口设置网链等粉尘捕集设施，捕集烟气夹带液滴的溶解盐及微细尘粒，进一步降低进入脱硝反应器烟气的粉尘量。

3.2.2 優化催化剂设计。①采用具有大通道结构、抗堵灰性好的板式催化剂;②降低单层催化剂高度，提高吹灰效果，缩短烟尘与单层催化剂穿过时间;③选择设计温度260～300 ℃的中高温催化剂（抑制硫酸氢铵产生的温度为260～316 ℃，温度升高到316 ℃硫酸氢铵升华），宜采用3+1模式，3层运行，1层备用;④准确提供烧结烟气工况参数，保证催化剂孔内烟气流速为6.0～6.5 m/s，避免催化剂孔内烟气流速低，烟尘难以穿过催化剂黏附在催化剂钢丝网、催化剂上。

3.2.3 优化吹灰方式。①催化剂吹灰装置选用耙式吹灰器。山东国舜、龙净环保等建成投产烧结烟气脱硝装置运行情况表明，在火电行业运行效果较好的声波吹灰器在烧结烟气脱硝工程中使用效果不佳，改造为耙式吹灰器（见图2），并用热风吹扫。改造后吹灰效果明显改善，压缩空气压力应不低于1.0 MPa。②增加喷嘴密度，或增加吹灰器左右移动功能，或采用风刀技术等，避免吹灰盲区。

3.2.4 换热器的选择。

脱硝系统进出口烟气换热采用回转式GGH，相对于板式换热器，具有占地面积小和投资低的优势，在脱硝系统中被广泛应用。脱硫后，饱和烟气升温采用MGGH与大烟道尾部的高温风箱换热，具有以下优点。

①冷热端温差大，换热效率高，减小换热设备和系统阻力。

②降低入口烟气温度和风量，有利于降低主抽负荷。

③有利于提高机头电除尘器除尘效率。降低机头电除尘器入口温度，可降低烟气体积流量和粉尘比电阻，粉尘更容易被捕集。

④电场风速明显降低，增加了烟气在电除尘器内的停留时间，除尘系统效率明显提高。

4 结语

为了推进攀钢钒公司高硫烧结烟气治理，采取先脱硫后脱硝的方法，脱硝采用SCR法，具体工艺技术为“MGGH降温段+石灰石-石膏法脱硫（原有）+MGGH升温段+湿式电除尘+GGH升温段+SCR工艺+GGH降温段”。由于外排烟气温度在100 ℃左右，废气排放口无可视烟羽。

鉴于《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》允许每月5%以下（36 h内）的时段，外排烟气小时均值可达不到超低排放要求，故建议在脱硫系统后增设应急排放口，有利于脱硝系统检修清堵等作业。

针对SCR烧结烟气脱硝的缺点，建议攀钢钒高硫烧结烟气脱硝项目在设计、建设过程中充分考虑降低粉尘浓度、液滴浓度及含湿量，并优化催化剂设计、吹灰方式和换热器选择等。

参考文献：

[1]田贺中，郝吉明，陆永琪，等.中国氮氧化物排放清单及分布特征[J].中国环境科学，2001（6）：493-497.

[2]环境保护局，国家质量监督检验检疫总局.钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准：GB 28662—2012[S].北京：中国环境科学出版社，2012.

[3]朱俊杰，张发有，等.烧结烟气联合脱硫脱硝工艺路线分析[J].工业安全与环保，2014（7）：96-98.

作者：朱寿川

脱硝还原剂技术经济论文 篇2：

水泥业脱硝工艺初探

摘要：目前水泥业在我国已成为氮氧化物排放的三大来源之一，其氮氧化物排放量仅次于火电和机动车；国家也在积极倡导水泥业的节能减排，因此，水泥业的脱硝势在必行。本文针对当前我国水泥业脱硝的现状以及具体脱硝工艺进行探究分析，结合现状优化水泥业脱硝方案并提出一些合理化建议。

关键词：水泥行业 氮氧化物 脱硝工艺 设计研究

0 引言

目前我国的水泥业生产工艺主要以新型干法为主，该生产工艺在产品品质、生产自动化、低消耗等方面都相对较好，但是对于氮氧化物的排放，没有太好的办法，因此需进行脱硝工艺设计，减少氮氧化物排放。在“十二五规划”期间我国将氮氧化物列为新增减排指标之一，国家也在积极倡导节能减排，可雾霾、酸雨问题仍屡见不鲜，因此有必要对水泥业的脱硝进行研究。

1 当前我国水泥业脱硝的发展现状及问题

自2004年我国首次开展水泥业烟气脱硝工作以来，已有九年时间，在水泥脱硝、节能减排等方面取得了一定进步，一些脱硝工艺如：SCR（选择性催化还原法）、SNCR（选择性非催化还原法）也在一些省市地区推广使用，[1]但目前我国水泥业的脱硝工作依旧处于探索阶段，很多脱硝技术不够成熟，脱硝效率低、成本高，并且很多流于形式，市场竞争保障措施不完善等多方问题突出，致使预期效果没有完全实现。具体表现在以下几个方面：

1.1 政策措施不充分，资金投入力度不够

虽然中央和地方政府采取了一定的扶持和鼓励政策，设立一定的专项资金来促进水泥业脱硝工程治理，但面对长期以来的弊病，这些辅助保障措施只是杯水车薪，很难从根本上保证水泥业脱硝的健康持续发展。

1.2 缺乏统一的排放标准及脱硝规范

中央政府出台的《“十二五”降氮脱硝工作的意见》和工信部颁布的《水泥行业“十二五”发展规划》以及《关于水泥工业节能减排的指导意见》等规范都是宏观上给予一定政策引导，各个地方政府根据自身情况制定目标。[2]这致使不同地方脱硝标准不同，不仅诱发了水泥企业竞争不公平，而且无形中增加了加强水泥业脱硝改进难度。很多情况下，对水泥业脱硝要求也流于形式，很难有效地实际进行。

1.3 对水泥脱硝先进企业补偿不足

水泥企业实施脱氮改造后，无形中会增加生产成本，如不对这些企业进行相应的补助无形中使这些企业在与不脱硝企业市场竞争过程中处于劣势，这不仅打击了水泥脱硝企业的积极性，同时不能为其他企业树立标榜作用。而现实中对水泥企业的优惠补偿很大程度是税收优惠，或是口头奖励，使水泥企业表面脱硝，实际走回原来老路。

2 当前我国水泥业脱硝工艺及技术对比分析

相比国外，我国在水泥业脱硝技术方面起步较晚；目前水泥业对氮氧化物控制技术主要是通过工艺控制和末端治理来实现。工艺控制技术主要有低氮燃烧技术和分解炉分级燃烧技术；末端治理技术主要有SNCR（选择性非催化还原技术）和SCR（选择性催化还原技术），这是较有效减排氮氧化物的措施，SCR、SNCR已在一些省市地区进行推广使用。除此之外国外其他一些先进技术如：活性炭还原法微生物氧化脱硝技术等还未在我国应用。

2.1 低氮燃烧技术

低氮燃烧技术是通过还原燃烧区生成的H2、CH4、CO等还原性气体与水泥生成过程中产生的氮氧化物进行化学还原反应，使氮氧化物还原为N2等无污染性排放物，从而起到脱硝作用，这种脱硝技术对反应条件及燃烧设备要求都比较高；且这种技术脱硝效率一般在10%到20%之间，此方法成本较少，适合中小型水泥企业，但其对氮氧化物脱硝不充分，需要进一步脱硝。

2.2 选择性非催化还原技术（SNCR）

选择性非催化还原技术是通过向水泥燃烧炉内加入尿素或氨，进而和炉内氮氧化物发生反应，将氮氧化物还原成氮气和水。[3]添加一定浓度的尿素或氨可以有效实现脱硝，脱硝率一般可到40%-50%。影响该技术脱硝效率的因素主要有温度、还原剂的均匀状况以及反应时间等，通过实验表明低温有利于脱硝，但反应时间相对较长，这种技术成本相对适中。

2.3 选择性催化还原技术（SCR）

虽然选择性非催化还原技术能够有效的实现脱硝，但要想更加安全可靠地实现脱硝需要采用选择性催化还原技术。[4]选择性催化还原技术除了向水泥燃烧炉内加入氨同时还需加入适当的钛基氧化钒做催化剂来促进氧化还原反应，脱硝效率最高能达到70%-90%。但由于选择性催化还原技术复杂并且催化剂量大，综合成本较高。因此，目前国内应用不成熟。

3 水泥业脱硝工艺改进及措施

3.1 水泥脱硝技术的选择

通过实际调查和大量实例研究发现，采用低氮燃烧技术改造水泥公司脱硝设施运行不稳定，效率不明显，脱硝效率约10%-15%，而采用选择性非催化还原技术，脱硝设施运行稳定性较好，脱硝效果较好，脱硝效率可达60%以上。[5]根据当下实际情况以及国家有关产业政策，建议现有2000-4000吨/日和4000吨/日以上的水泥生产线均采用选择性非催化还原技术或低氮燃烧技术改造+选择性非催化还原技术。

3.2 高度重视水泥业脱硝工程建设

通过实际调研发现，当下水泥行业脱销进程缓慢的主要原因是技术及资金问题。因此，国家需要在这两方面给予大力支持，在技术方面通过组织专家开展课程讲解及对企业技术人员培训；在资金方面提供免息贷款或直接资金支持来促进水泥企业脱硝工艺改进，最终建立水泥脱硝示范工程，起到一定标榜作用。

3.3 制定相关激励政策，提高企业积极性

污染减排是约束性指标，在现行减排责任体制中，地方各级人民政府对本行政区域污染减排工作负总责，政府主要领导是第一责任人。污染减排主体是企业，企业应责无旁贷地将污染减排当作首要社会责任。污染减排是中央政府从经济社会发展全局出发做出的重大战略决策，企业只有将减排作为首要的社会责任并自觉履行，才能减少对环境的污染。[6]

中央及各级地方政府要做好引导作用，同时为水泥企业脱硝提供最大支持，不论是政策型优惠还是资金支持都要切实让水泥脱硝企业有动力，而不是支持和鼓励徒于形式；另外，要制定相关激励政策，不仅要调动水泥企业脱硝改进的积极性，同时也要让他们在脱硝过程中真正受到实惠，这样才能实现水泥业脱销的长久转变。[7]

3.4 加强脱硝设施运行管理，发挥减排效益

制定水泥脱硝设施运行管理具体办法，以规范水泥企业脱硝设施运行，充分发挥减排效益。做好相关备案工作，同时需要加强日常监管，定期巡查。对不符合脱硝要求的企业以及相关生产线进行清查，真正做到用法律制度，政府监管来督促水泥企业脱硝的转变。[8]另外，要加强应急与事故处理。需暂停运行部分设施，导致脱硝能力明显下降的，必须提前向当地环保部门书面申请，在获得批准后方可实施。各市环保部门应加强项目监管，督促各有关企业按要求完成工程建设并投入运行，发挥减排效益。[9]

4 结论

随着工业化、城市化进程的加快，不仅使对水泥的需求增加，同时对生态环境保护的要求也日益提高，因此切实需要减少氮氧化物的排放，逐步改进水泥业脱硝技艺。不论是国家还是企业、社会都需做出应尽努力，为节能减排担负应尽的责任和义务；尤其国家需进一步完善政策措施，加大财政支持力度，通过完善的市场保障机制来实现对企业脱硝改进的补偿。同时企业也应积极研发新技术，提高积极性、选择合理的脱硝技术，从而真正减少氮氧化物的排放，减少环境污染，保证人类健康。

参考文献：

[1]富丽.国内外水泥行业氮氧化物减排比较分析[J].建材发展导向，2012，8：9-10.

[2]查少翔.水泥行业脱硝技术应用研究[J].河南建材，2011：32-

33.

[3]海螺集团生产调度中心，海螺建材设计研究院.低氮燃烧技术改造在海螺集团水泥熟料生产线的成功应用[J].中国水泥，2012，

12：57-59.

[4]杨宏民，段景卫，兰增林.低氮燃烧加SNCR脱硝技术在超临界锅炉上的应用[J].电站系统工程，2011，27（2）：30-35.

[5]李秀秀，肖国先，李洋等.分解炉内NO生成与NH3脱硝的数值模拟研究[J].武汉理工大学学报，2010，32（1）：86-89.

[6]陈学功，耿桂淦，段学锋.SNCR烟气脱硝技术在水泥行业的应用[J].中国水泥，2012，3：55-56.

[7]路涛，贾双燕，李晓芸.关于烟气脱硝的SNCR工艺及其技术经济分析[J].现代电力，2004，21（1）：17-22.

[8]唐君实，宋蔷，高攀，等.SNCR应用于水泥窑氮氧化物控制的氨氧化[J].清华大学学报（自然科学版），2011，5：831-835.

[9]罗媚，黄万联，李康敏.高效SNCR脱硝技术与应用[J].科技与企业，2011（7）：15-16.

作者简介：

郝晓娟（1981-），女，河南平顶山人，项目经理，助理经济师，研究方向：水泥脱硝。

作者：郝晓娟 韩红彪

脱硝还原剂技术经济论文 篇3：

钢铁企业烧结烟气脱硝工艺的探讨

摘要：烧结烟气是钢铁企业的重要污染物，为了响应国家去产能、减排政策的实施，烧结烟气脱硝已成为国内外脱硝研究领域的一个热点。本文结合实际工程，从钢铁企业烧结烟气目前存在的问题入手，对现今主要脱硝技术进行分析对比，并指出臭氧氧化脱硝是烧结烟气脱硝的一种新思路，脱硝效率达到了70%以上，为钢铁企业烧结烟气脱硝治理指引了新的研究方向。

关键词：烧结烟气；脱硝；臭氧氧化

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.049

Key words： Sintering flue gas； Denitration； Ozone oxidation

近年来，大气污染备受关注，二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）是烟气中主要的空气污染物，它会引起人类和动物的呼吸系统疾病，也会导致一系列的环境问题，如光化学烟雾、酸雨和臭氧破坏，这对工农业生产及人民的身体健康造成了严重的影响[1，2]。其污染源主要是燃煤发电行业和钢铁行业，燃煤行业的脱硫脱硝已有比较成熟的工艺，而钢铁行业的烟气处理尚未得到足够的重视。据统计，在钢铁工业的各种生产过程中，烧结烟气过程中NOX排放约占钢铁厂NOX排放总量的一半左右[3]，尽管烧结烟气脱硫在技术上已经成熟，方法也有多种，但在烧结烟气脱硝的建设方面进展不大。

2012年，国家环保部颁发的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB 28662-2012）和炼焦化学工业污染物排放标准-GB16171》要求现有企业和新建企业的SO2、NOX排放限制分别为200 mg/m3、300 mg/m3[3]。随着NOX和SO2的排放标准的要求越来越严格，继电厂烟气处理后，对钢铁企业烧结烟气同时脱硫脱硝的新技术开发将是一个具有挑战性和迫切性的问题，使得烧结烟气中NOX的控制成为继烟（粉）尘和SO2脱硫之后钢铁企业环保治理的重点，并且越来越多的工作致力于开发更高效的NOx去除技术，这彰显着对烧结烟气脱硝处理刻不容缓。

1 钢铁企业烧结烟气目前存在的问题

钢铁行业中烧结烟气是将置于烧结台车上的各种粉状（含铁原料）、燃料和溶剂点火熔化，在高温烧结成型过程中所产生的含有多种污染成分的气体，其中包含的主要大气污染物有SO2、NOX、重金属和二噁英等有害物质，因此烧结烟气的治理与净化是钢铁行业大气污染物减排工作的重中之重。目前，湿法烟气脱硫（FGD）是钢铁工业中较为成熟、应用最广泛的一种控制二氧化硫排放的技术，静电除尘对Pb、Cd、Cr的去除率均为50%以上，选择静电除尘结合湿法脱硫装置，可以达到协同去除重金属效果。国际上（包括中国）常用的去除烟气中二噁英的技术是活性炭喷射加布袋除尘器，这种技术可以比较方便地运用于实际工程，也可较容易的实现烟气中二噁英的浓度低于0.1ngI-TEQ/m3的排放标准[4]。南方某大型钢铁企业已具备循環流化床脱硫塔，流化床对NOX有一定的脱除作用，但脱除率仅在10%左右，不能够实现较好的脱硝效率，故拟在3号烧结脱硫入口烟道增设脱硝装置。在烧结过程中产生的NOx主要包括NO和NO2，其中90%以上是NO，5%-10%是NO2，把这些有害的化合物转化成无害的氮。在它们排放到大气中之前是非常必要的。然而，由于烧结烟气中的NOX主要以不溶于水的低价氧化物形式存在[5]，因此吸收塔对氮氧化物的吸收作用不大。由于烧结烟气的特殊性，每个行业应结合自身工程特点，开发出适合的脱硝技术路线。

2 结合钢铁企业烧结烟气特点，选择合理脱硝技术

钢铁企业烧结烟气与普通电厂烟气相比，有其自身的特点[6，7]：

烟气量大且分布不均匀。每生产一吨烧结矿大约产生4000-6000m3烟气，因透气性差异和辅料不均等原因，最终倒是烟气系统阻力变化较大，从而烟气量变大。

温度变化范围大。一般为80-180℃，但达不到电厂锅炉烟气脱硝SCR反应所需要的温度350℃。

含氧量高。一般为15%-18%。

湿度大且不稳定。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以水分含量一般为10%-13%。

污染物成分复杂。原料铁矿石的运用，使烟气中含有HCl、HF、NOX等腐蚀性气体，粉尘浓度高，SO2含量大。

目前烟气脱硝技术按照脱除原理可以分为催化分解、催化还原、非催化还原、吸收法、吸附法、电子束法等[8]，本文从下面几种应用较广泛的脱硝技术中，结合钢铁企业烧结烟气的特点，为本项目工程选择合理的脱硝技术。

2.1 选择性催化还原脱硝（SCR）

SCR工艺在20世纪70年代于日本率先实现工业化，主要应用于工业锅炉和电站锅炉烟气脱硝，是在催化剂作用下，以NH3为还原剂，在一定温度范围内（一般为300-450℃），使NOX发生还原反应，生成N2和H2O。该技术脱硝效率高，一般为70%-90%，不产生二次污染，系统稳定。国内约有300多家电厂采用SCR法，约占所有脱硝技术的98%[9] 。然而，由于我国烧结烟气温度较低，不能达到SCR的操作温度且投资运行成本高，故无法直接应用到烧结烟气脱硝。

2.2 选择性非催化还原脱硝（SNCR）

SNCR是指在一定温度下，无催化剂存在，利用氨或尿素等氨基还原剂选择性地将烟气中的NOX还原为N2和H2O，而基本上不与烟气中的氧气作用。SNCR技术主要应用于火电厂烟气脱硝，该技术投资少、设备简单、无催化剂，但脱硝效率相对较低，通常在40%左右，且反应温度较高，主要应用于窑炉设施，因此不适用于烧结烟气的工况。

2.3 活性炭脱硝

NOX在活性炭官能团的选择性催化作用下被喷入的氨还原而被脱除，没有氨气的条件下为吸附脱除，脱硝效率为40%-60%。其优点一是可以实现二氧化硫、氮氧化物、二噁英等多种污染物同时脱除；二是烟气温度能够满足脱硝反应要求，不需要外加热源；三是无需工艺水和废水处理。截至目前，采用活性炭干法烧结脱硫脱硝的大型钢铁公司包括日本新日铁住金、韩国浦项钢铁、澳大利亚的博思格钢铁以及中国太钢等[10]。但活性炭装置建设费用和运行费用十分高昂，是其他烧结烟气治理装置的3～5倍，活性炭消耗量大，喷射氨增加了粘附力，造成吸收塔内气流分布不均匀，再加上环保投入效益较低，难以普及。

2.4 臭氧氧化脱硝

臭氧氧化脱硝技术的基本机理是利用臭氧发生器产生的强氧化性臭氧将难溶于水的NO氧化成易溶于水的 NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将NOX被吸收剂Ca（OH）2吸收，实现脱硝的目标。其脱硝效率为60-90%，反应机理是：

NO+O3→NO2﹢O2

4NO2 + 2Ca（OH）2→Ca（NO3）2+Ca（NO2）2 + H2O

臭氧氧化脱硝工艺简单，占地面积小，运行维护简单，可同时实现SO2、NOX脱除，因此，可满足本项目工程的脱硝技术需求。

综上所述，结合钢铁企业烧结烟气特点，选定臭氧氧化脱硝技术最为合适、合理，这种技术结合在国内钢铁行业应用案例较少。臭氧氧化脱硝工艺避免了SCR脱硝工艺缺点的同时可取得良好的NOx去除效果，为钢铁企业烧结烟气治理的提供了新方法，并完善了钢铁企业对工业废气的处理。

3 实际项目工程对选定脱硝技术的案例验证

臭氧作为强氧化剂的脱硝工艺不仅脱硝效率高，还具有可根据出口NOX浓度排放指标要求分步投运脱硝系统的优势，其臭氧发生器发生量可调，控制灵活简便，适应性强。南方某大型钢铁企业为其3号烧结机脱硫系统前增设一套完整的脱硝设施，该项目工程的臭氧氧化脱硝系统主要由氧气源供应系统、臭氧发生系统、循环冷却水系统以及喷射系统等组成。3号烧结机烧结烟气处理工艺流程见图1所示。

该脱硝系统在不同的NOX等污染物浓度和比例下，可以同时高效率脱除烟气中的NOX、SO2和颗粒物等污染物，同时还不影响其他污染物控制技术，是传统脱硝技术的一个高效补充或替代技术。

脱硝改造工程的实施，可提升烟气处理系统脱硝效率由原来的10%升至71.5%以上，氮氧化物排放浓度将稳定达到《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB28662-2012）中特别排放限值要求。

针对该钢铁公司实际情况，相比传统催化氧化脱硝工艺，本工程采用臭氧氧化脱硝具有如下优点：①不需要催化剂液氨，避免化学药剂风险问题；②新建脱硝设施对现有脱硫设施的运行生产基本无影响；③不需要对现有吸收塔进行改造，仅在吸收塔烟道入口设置臭氧喷射装置，现有脱硫系统停机改造时间较短；④对现有系统阻损无影响，现有风机压力无需改造；⑤新增脱硝设施后，现有吸收剂（钙基）共同承担脱硫脱硝作用，仅增加吸收剂用量且增加量已在脱硫设施改造时考虑到位，无需对现有脱硫剂设施进行改造；⑥副产物成分为硝酸钙及亚硝酸钙，可直接作为建材添加剂综合利用。

4 结论

（1）烧结烟气采取臭氧氧化脱硝工程，一方面降低NOx污染物排放总量，节省一定的排污费用；另一方面，对改善区域大气环境起到积极作用。（2）该钢铁企业采用的臭氧氧化+干法脱硝法应用实例较少，为烧结烟气脱硝处理提供了新思路。 （3）烧结烟气处理方式种类多，应根据各行业实际情况，探究出适合的处理技术为更好解决烧结烟气脱硝问题，同时需加大对新型技术的投资和研究，真正做大节能减排，同时保障钢铁企业的经济效益。

参考文献

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[3] 廖继勇， 储太山， 刘昌齐等. 烧结烟气脱硫脱硝技术的发展与应用前景[J]. 烧结球团， 2008， 33（4）：1-5.

[4] 张刚. 城市固体废物焚烧过程二噁英与重金属排放特征及控制技术研究[D]. 广州：华南理工大学， 2013.

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[6] 鲁健. 烧结烟气特点及处理技术的发展趋势[J]. 内蒙古科技大学学报， 2012， 31（3）：227-230.

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[8] 冶金工业部长沙黑色冶金矿山设计研究院编. 烧结设计手册[M]. 北京：冶金工业出版社， 1990.

[9] 张有礼. 烟气脱硝技术的研究现状与进展[J]. 能源与节能， 2016，（9）：113-114.

[10] 王国鹏.太钢烧结烟气脱硫脱硝用热气再生系统实践[J].中国冶金，2011，（11）：19-21.

收稿日期：2018-04-08

作者简介：杨小青（1981-），硕士研究生，研究方向为环保管理工作。

作者：杨小青