2022年中国烧结机烟气脱硝调查研究报告

1、- . 中国烧结机脱硝的技术和市场调研报告1、钢铁行业烧结烟气的特点钢铁冶炼行业是高耗能重污染的一个行业；有数据显示,在冶炼钢铁过程中铁矿烧结工序会产生约 48的 NOx 和 5162SOx,是 SO2和 NOx 的最大污染物来源；钢铁行业在高温烧结过程中会产生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO 和二恶英等多种污染物和粉尘的废气； 由于烧结工艺及原料成分和配比的不稳固性,烧结烟气的成分比拟复杂,烟气流量、温度和污染物浓度变化幅度较大；英国规定氮氧化物 200-310 mg/m3；现行国家标准 .工业窑炉大气污染物排放标准 .中未对钢厂烧结单元氮氧化物排放有限制；在 .钢铁工业大气污染物

2、排放标准-烧结报批稿 .中规定新建企业限值为 400mg/m3,现有企业限值为 500mg/m3；省地方标准 .钢铁工业大气污染物排放标准 .已于 2022年 11 月 15 日由省环境爱护厅、省质量技术监视局联合发布,并于 2022年 11 月 30 日起正式实施；此排放标准中确定新建企业限值为400mg/m3,现有企业限值为500mg/m3；.钢铁工业污染物排放标准DB37 990-2022.中规定新建企业限值为200mg/m3,现有企业限值为 200mg/m3；2022年 2 月 29 日,环保部相关负责人透露, 我国即将公布实施钢铁烧结机烟气排放标准,目前正在制定保证烧结机脱硫建立和运

3、行的优惠政策；另外,环保部正在拟定分省大气污染物减排目标责任书,时间表正在排定中； “ 十二五期间,新建烧结机应配套安装脱硫脱硝设施,全面推动现役烧结机烟气脱硫工程；到2022年末,全部烧结机和位于城市建成区的球团生产设备实施烟气脱硫,脱硫效率到达 80%以上；位于城市建成区的烧结机,应建立烟气脱硫脱硝一体化示工程,开展二氧化硫、氮氧化物、二噁英等多种污染物协同掌握；530 台共7.8 万平方米单机烧结面积 90 平方米以上烧结机要新建脱硫设施,23 台共 0.7 万平方米- -.可修编 - . - . 烧结机要建立脱硫脱硝一体化示工程；此外,对于已投运的烧结机烟气脱硫设施,不能稳固达标排放的

4、、 实际使用原料硫分超过设计硫分的以及局部烟气脱硫的,应通过脱硫设施改造、加强治理等措施,增强减排才能； “ 十二五期间,已投运的 气脱硫设施要进展改造；129 台共 1.7万平方米烧结机烟可以确定,“ 十二五及以后的一段时间,烧结机烟气脱硝的市场必将开启,并且逐步扩 大,会成为继火电燃煤烟气脱硝之后的另一个环保脱硝的新兴市场；1.1 烧结烟气的特点 与燃煤锅炉烟气相比,烧结烟气有很大的不同；烧结烟气的特点：1烟气量比拟大；每生产1t 烧结矿大约产生 15006000m 3的烧结烟气；2烟气温度变化较大；一般在60180围变化,常见的烧结烟气温度多在120160之间；3烟气含尘量较大,粒径大于

5、50m 的粗颗粒粉尘较多,粉尘粘性较强；4含湿量大,露点较高；一般体积含湿量在10左右,露点温度一般为6580；5烟气含氧量高,一般为15 18,对于污染物处理有较大的影响；6SO2和 NOx 浓度变化比拟大；SO2浓度一般在 300800 mg/m 3围,高浓度能到达 20224000 mg/m 3；NOx 浓度一般在 150300 mg/m3围,高浓度能到达500600 mg/m3；7烟气中含有多种污染物成分,腐蚀性和有毒气体有HCl、HF 和 CO 等,有毒物主要是二恶英和重金属；钢铁行业二恶英的排放量居其次位,仅次于垃圾燃烧行业,将来会成为 必需处理的污染物；1.2 烧结烟气处理的难点

6、 与锅炉燃煤烟气的后处理方法相比拟,烧结烟气的处理难点主要有：- -.可修编 - . - . 1烟气温度比拟低,同时波动较大,脱硫温度围比拟相宜,但是脱硝温度围太低；2烟气含氧量高,对于烧结烟气的脱硫和脱硝处理有较大的影响；3一般情形下, SO2和 NOx 浓度平均浓度较低,并且浓度变化围比拟大,不够稳固；4烧结机头除尘成效一般较差,烟气中含尘量比拟高,同时粉尘粘度较高；5烟气中含有多种污染物组分,主要有 的难度比拟高；2、现有烧结机脱硝的讨论和方法HCl、HF、CO、二恶英和重金属等,协同处理由于钢铁行业烧结机烟气与火电厂燃煤锅炉烟气有很大的区分,所以直接把锅炉烟气的 脱硫和脱硝方法应用于烧

7、结烟气,会产生许多的问题,特别是对于烧结机脱硝而言；烧结机 烟气的温度太低和含氧量太高,很难直接应用火电厂锅炉烟气的 SCR或者 SNCR 工艺脱硝,这是一个很大的限制；把烧结烟气脱硝与脱硫分开,不仅难以进展,而且本钱太高；现有的讨论主要是对烧结 烟气同时进展脱硫和脱硝；工艺可以分为干法和湿法；干法工艺包括碱性喷雾枯燥法、固相 吸附吸取和再生法、吸附剂喷射法等；湿法工艺包括氧化吸取法和铁的螯合物吸取法；国外国讨论主要集中于干式同时脱硫脱硝工艺；2.1 烧结烟气同时脱硫脱硝的方法 2.1.1 电子束照耀法 电子束照耀法 ER 法是一种典型的碱性喷雾枯燥法,在我国有应用；该方法的原理是 在烟气进入

8、脱硫脱硝反响器之前参与氨气,然后在反响器中用电子加速器产生电子束照耀烟 气,使水蒸气、氧气等分子激发产生高能的自由基,这些自由基会很快氧化烟气中的 SO2 和- -.可修编 - . - . NOx ,产生硫酸和硝酸,再和预参与的氨气反响形成硫酸铵和硝酸铵复合化肥；电子照耀工艺脱硫效率一般在90以上,同时脱硝效率能到达80以上；工艺不产生废水和废渣,副产品做复料使用；工艺构造和操作都比拟简洁,运行稳固,对烟气符合的变化适应性比拟强,占地面积小；1970 年日本荏原公司 Japan Ebara第一提出电子束照耀烟气脱硫技术；我国从上世纪80 岁月中期开场讨论ER 法同时脱硫脱硝；中国工程物理讨论院

9、胜利建造ER 法工业中试试验装置,烟气处理量为12022 m 3/h ；2.1.2 NOxSO 法NOxSO 法是一种干式的吸附再生技术,原理是采纳浸渍了碳酸钠的 Al 2O3 圆球作为吸附剂,同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物；吸附剂饱和后用高温空气加热释放出 NOx 气体；该方法能够产生出高质量的硫；工艺的脱硫效率能到达 90以上,脱硝效率为 70 90；缺点是需要大量的吸附剂,设备巨大,运行动力消耗较大；1979 年, NOxSO 工艺在美国得到研发,并于1993年建成规模为 5MW 的试验装置；该装置经过 10000h的运行,脱硫效率为 95,脱硝效率为 85；2.1.3 活性炭吸附法

10、用活性炭吸取同时实现脱硫脱硝的方法最早由德国Bergbau-Forschung公司开发,主要原理是用活性炭吸附二氧化硫, 并在氨复原 NOx 过程中起到催化剂作用, 消耗的吸附剂在高温 下再生；烟气第一进入含有活性炭模块的移动床吸取塔,进展脱硫和脱硝；该吸取塔由两局 部组成,活性炭在垂直吸取塔由重力从其次段的顶部下降到第一段的底部,烟气水平通过吸 收塔的第一段,在此过程中实现脱硫；烟气之后进入其次阶段,通过喷入氨进展脱硝；吸附 饱和后的活性炭模块通过热解吸,回收得到的二氧化硫用于制取硫酸；在整个过程中,进口 处的二氧化硫浓度越低,脱硝效率就越高；进口处二氧化硫浓度增加,氨的消耗量就越大,- -

11、.可修编 - . - . 所以现有的活性炭吸附法工艺一般设置二级吸取塔,分别进展脱硫和脱硝；该工艺长期未定运行的脱硫效率能到达97以上,脱硝效率在80以上；该方法仍能够脱除烟气中的Hcl、HF、砷、汞等有害物质；1987年,德国把活性炭吸附法应用于燃煤发电厂；1995年,日本电力能源公司 EPDC在一台 350MW 的空气流化床燃煤锅炉上安装活性炭吸附装置,运行数据显示脱硫效率 98以上,脱硝效率 80以上；1987年,日本新日铁公司在名古屋第三烧结厂的#3 烧结机上安装活性炭脱硫脱硝设备,处理才能为 90万 Nm 3/h ；该设备将烧结机烟气的除尘、 脱硫和脱硝三种处理功能集合于一身,处理成

12、效良好；国活性炭吸附法的代表是克硫环保科技股份,该公司主要是把活性炭吸附法应用于金属 冶炼行业主要是铜冶炼回收硫,在锅炉烟气脱硫和烧结烟气脱硫领域也有应用；近年来,该公司已经注意同时脱硫脱硝的讨论；2.1.4 LLAC 法LLAC 增强活性石灰飞灰化合物法由日本道电力公司Hokkaido和日本三菱重工Mitsubishi联合开发；该方法是使用 LLAC 吸取剂同时进展脱硫脱硝的吸取剂管道喷射工艺；该工艺轴线在混合箱把飞灰、消石灰和石膏与五倍于总固体重量的水混合制得浆液,然后在处理箱中把制得的浆液在 95下搅拌 312h,充分搅均后喷射到喷雾枯燥塔用于处理烟气；在钙硫比为 217时,脱硫效率为

13、90,脱硝效率为 钙硫比为 112；2.1.5 循环流化床联合脱硫脱硝法70；该工艺中,脱硫效率最高时,循环流化床脱硫技术 CFB-FGD是一种成熟的脱硫工艺,床体能够增加接触面积和提高传至速度,为反响供应良好的条件；德国鲁奇公司Lurgi依据循环流化床的特点,开发- -.可修编 - . - . 出烟气循环流化床联合脱硫脱硝技术,该方法用消石灰作为脱硫的吸取剂,氨作为脱硝的复原剂,七水合硫酸铁作为脱硝的催化剂来脱硫脱硝；结果说明,在 Ca/S比为 1.21.5、NH 3/NOx比为 0.71.03时,脱硫效率约为85,脱硝效率约为60；国也有相关的讨论,主要是转变脱硫脱硝的物质；改良是将熟石灰

14、、活性物质和粉煤灰 加水在肯定条件下消化,制备成高活性的吸取剂,放入循环流化床中进展脱硫脱硝；试验验 证结果是脱硫效率约为 90,脱硝效率约为 63；影响脱硫脱硝成效的主要因素是装置的运 行温度和烟气的湿度；该方法运行牢靠,工艺简洁,投资本钱和运行费用都比拟低；2.1.6 氯酸氧化法 氯酸氧化法是一种采纳湿式洗涤的方法,能在同一套设备中实现脱硫和脱硝；该工艺由氧化吸取塔和碱式吸取塔两段工艺局部组成；氧化吸取塔采纳氧化剂HClO 3 来氧化 NO 、SO2和有毒金属,碱式吸取塔作为后续工艺局部,用吸取剂Na2S和 NaOH 吸取参与的酸性气体；该方法脱硝效率在 95以上,脱硫脱硝的同时可以脱除微

15、量的有毒金属；氯酸氧化法自上世纪 70 岁月开发以来,始终有讨论,但是没有规模化应用,仍处于探究阶段；2.1.7 biNOx 法biNOx 法是采纳碳酸钠、碳酸钙和硫代硫酸钠作为吸取剂的一种新型湿式脱硫脱硝方法；工艺原理的关键反响是：NO 2 + SO 32- =NO2- + SO 3-,其中碳酸钠的主要作用是供应吸附氮氧化物的亚硫酸根离子,碳酸钙的作用是吸附二氧化硫和增加亚硫酸根在吸取液中的浓度；工艺的吸取产物为硫酸钙和氨基磺酸；该方法的脱硝效率为 90 95,脱硫效率为99；工艺产生的吸取产物后处理比拟困难；该工艺仍出去试验室研发阶段；- -.可修编 - . - . 2.1.8 络合吸取法

16、络合吸取法是 20 世纪 80 岁月开展起来的一种同时脱硫脱氮的新方法,美国、日本等国家研究起步较早；由于烟气中 NOx 的主要成分 NO 占 95%在水中的溶解度很低,从而大大增加了气液传质阻力；络合吸取法利用液相络合吸取剂直接同NOx 反响,增大 NOx 在水中的溶解性,从而使 NOx 易于从气相转入液相； 中冶设备讨论设计总院的王漫等在试验装置中测得可以到达 90%或更高的 NOx 脱除率,并开场在钢厂烧结烟气脱硝进展中试；络合吸取剂可以作为添加剂直接加人石灰石膏法烟气脱硫的浆液中,只需在原有的脱硫设备上稍加改造,就可以实现同时脱除 SO2和 NOx ,节约高额的固定投资；影响湿法 FG

17、D 加金属络合物技术工业应用的主要障碍是反响过程中络合物的缺失和金属络合物再生困难、利用率低；2.1.9 双碱法脱硫脱硝据美国加州伯克利能源与环境公司劳伦斯试验室David Little John和中科院环境科学讨论中心王一中早年讨论发觉 , 在 SO32-、HSO3-、SO2和水共存的水溶液中 , NOx 的分压下降 , 并确认体系中有 ONSO3 2 -生成 , 并且 NOx 和 HSO3-之间的反响符合准一级反响； 由于烧结烟气中存在Fe 3+ , Fe 3+作为一种催化剂和氧化剂能促进NO 在溶液中的氧化吸取 , 使 NOx 和SO2 同时处于边吸取、边氧化的过程中；双碱法液相氧化脱硫

18、、 脱硝工艺分为吸取、 再生和固体别离三个过程； 吸取塔用 N a2CO3 /NaOH 吸取 SO2, 塔外用 CaOH2 使 NaOH 再生循环使用；由于双碱法再生反响不在吸取塔进展 , 防止了吸取塔堵塞及磨损, 提高了运行的牢靠性 , 且副产品石膏纯度较高；该法适于处理 SO2 和 NOx 浓度较高的烟气已在广钢 2 24m 2 烧结机上胜利应用 , 脱硫效率达 84% 以上；- -.可修编 - . - . 双碱法液相氧化脱硫、脱硝工艺的主要特点为：气液接触面积大,处理负荷高,适应烧结烟气量大、 SO2 浓度变化大的特点,脱硫、脱硝成效稳固；液相氧化,同时脱硫、脱硝,适应烧结污染物在脱硫同

19、时处置NOx 要求；闭路循环,污染物零排放,无二次污染；管式给液 , 气、液相流速高,产生冲刷效应,不结垢,不堵塞；除雾装置先进,可完全解决水分含量大且不稳固的问题；工作温度为80200 ,适应于烧结烟气温度变化大的特点；2.1.10奥钢联的 MEROS 烟气净化技术 Meros maximized emission reduct ion ofsintering 即最大化降低烧结污染物排放； 它是一种干式气体清洗系统, 主要由将烧结烟气冷却到低于100的工艺温度气体调剂反响器、 用于粉尘别离的高效脉冲喷射布袋过滤器、吸附剂计量和喷吹设备及粉尘掌握回收系统组成；可将烧结废气中的粉尘、有害金属和有

20、机物经过一系列处理步骤降低到较低水平,满意日益严格的环境爱护要求； 其系统的操作过程包括 : 1 脱硫物、 活性炭的逆向喷入； 2 在双旋流喷嘴处喷入水分以调剂反响温度；3 脉冲布袋除尘器脱去脱硫产物及粉尘颗粒；4 活性炭及脱硫物的重复再利用；奥钢联工程技术公司在烟气净化方面的技术开展主要经受了 AIRFINE 、WETFINE 、和MEROS 三个开展阶段；20 世纪 90 岁月开发了 WETFINE 湿法烟气净化系统 , 进入 21 世纪 , 随着欧洲环保要求的不断提高, 加之湿式气体清洗系统的高运行本钱, 奥钢联又从对湿法除尘的讨论转向了干法 , 开发了 MEROS 烟气净化技术 , 并

21、于 2022 年在奥钢联林茨钢厂试验厂试验胜利；2022 年在林茨钢厂实地进展建立 份正式投产；2.2 各种脱硫脱硝方法的比照和评判, 系统处理风量为 620220 Nm3/ h,于 2022 年 7 月从试验讨论的角度看,能够实现烧结烟气同时脱硫脱硝的方法有不少；考虑到钢铁行业- -.可修编 - . - . 产业集中度越来越高,新建烧结机的面积越来越大的趋势,实际能够大规模应用于烧结烟气 处理的成熟技术很少,比拟有前途的应用技术是循环流化床方法、活性炭吸附法和电子束照 射法；假如仅只是要求烧结烟气的脱硝,那么经过改良后的锅炉烟气应用的 SCR和 SNCR 脱硝工艺也可以应用； 前提是要对烧结

22、烟气进展加热,下表对以上各种方法进展比照；使烟温能到达脱硝反响能进展的温度区间；脱硫 / 脱硝方法适用性优缺点脱硫/ 脱硝效率投资分步脱硫脱硝使用烟气量围大二次污染小,净95；85较高WFGD+SCR化效率高,技术成熟；设备投资 高,关键技术和 设计难度大电子束照耀法使用烟气量围大无 废 水 废 渣 产90；80高生,工艺简洁,运行稳固,占地 面积小；电子加 速 器 设 备 投 资 高,爱护困难NOxSO 法使用烟气量围小工艺简洁,无废90；70高物产生；吸附剂 消耗量太大,设 备巨大,运行动- -.可修编 - . - . 力消耗大活性炭吸附法使用烟气量围大工艺简洁,无废95；80较高物产生,

23、同时脱 除其它污染物；吸附剂有肯定消 耗,热再生过程 耗能较高LLAC 法使用烟气量围小工艺简洁；吸取90；70高剂物耗高,循环 量较大循环流化床联合使用烟气量围大工艺简洁,运行85；60较低脱硫脱硝法牢靠,本钱较低；运行调剂难以平 衡,物耗高,废 物难再利用氯酸氧化法使用烟气量围小工艺简洁,可同90；90低时脱除重金属；设备投资大,适 应烟气围小biNOx 法使用烟气量围大工艺简洁；废物95；90低难再利用,适应 烟气围小- -.可修编 - . - . 3、现有烧结机脱硝工程介绍 在中国,与烧结机烟气脱硫的要求越来越普遍和严格不同,国家对于烧结机烟气的脱硝 缺乏明确的态度和目标；所以,现有的

24、烧结机烟气脱硝工程特别少,仅有的几个也是具有示 和探究的目的；不仅是在中国,全球围的烧结机烟气脱硝工程都很少；这一个市场仍没有正 式开启,有待开发；中国现有的烧结烟气脱硝工程是钢铁公司的两台450 m 2烧结机,使用活性炭吸附法；在全球围,仍有五台烧结机做过烧结机脱硝,方法是传统的 SCR工艺；其中三个工程位于中国地区,另两个工程在日本；以下将给出访用活性炭吸附法和传统SCR工艺的两个烧结机烟气脱硝工程介绍；3.1 活性炭吸附法的烧结烟气脱硝工程介绍2022 年 9 月,钢铁集团公司一台450m 2烧结机的活性炭吸附法脱硫脱硝与制酸一体扮装置建成投产； 2022年 4 月工程通过验收,正式运行

25、；该工程是国第一个烧结烟气脱硫脱硝工 程；该工程采纳国际上最先进的活性炭吸附工艺,实现了脱硫、脱硝、脱二恶英、脱重金属 和除尘五位一体,用回收的二氧化硫作为原料再生产浓硫酸；工程概况表工程名称钢铁集团不锈钢股份炼铁厂2 450m 2 烧结机烟气脱硫脱硫工程 烧结机年产 1000万吨烧结矿- -.可修编 - . 投产时间- . 2022.08.31 验收时间2022.04 总投资总投资 68431万元含外汇 7623万美元；其中银行贷款 47900万元,企业自筹 20531万元；有消息说日本公司给配套四十年无息贷款；总包商 日本三菱商事株式会社参与公司 日本住友重型机械工业株式会社 中国瑞林工程

26、技术 天赐三和环保工程 钢铁工程技术 钢铁工程建立 工艺方法 采纳活性炭吸附法； 采纳移动层脱硫脱硝、 除 尘工艺技术； 对回收后的二氧化硫再利用； 引 进主抽风机、 柔性传动等关键设备； 采纳变频 技术改造烧结机抽风系统, 降低能耗；包含两 套脱硫装置和一套制酸装置；处理前烧结烟气情形处理前硫浓度为 639 mg/m 3；处理后硫浓度 32 mg/m 3；脱硫情形 估计削减二氧化硫排放 22569 吨脱硫效率95；估计年回收二氧化硫再生 98浓硫酸22300吨；实际削减二氧化硫排放 15000多吨；实际年回- -.可修编 - . - . 收二氧化硫制 98浓硫酸 22022吨；脱硝情形估计削

27、减氮氧化物排放3070 吨脱硝效率33；实际削减氮氧化物排放 2200多吨；其它污染物处理情形 估计削减粉尘排放 2332吨除尘效率 80；实际削减粉尘排放 2022吨；二恶英脱除效率 84.5；竣工仪式图, 2022.08.31 现场装置图, 2022.08 - -.可修编 - . - . 现场装置图, 2022.08 现场装置图, 2022.08 3.2 SCR工艺的烧结烟气脱硝工程介绍截至目前,全球钢铁行业烧结机以SCR工艺进展脱硝的一共有5 座,其中三座属于中国钢铁股份,另两座属于日本钢铁公司；中国钢铁公司三座烧结机脱硝的烟气量分别为：- #1 烧结机烟气量： 600000 Nm 3/

28、h ；-.可修编 - . - . #2 烧结机烟气量： 900000 Nm 3/h ；#4 烧结机烟气量： 1202200 Nm 3/h ；依据中国钢铁股份的讨论, 发觉 SCR触媒不仅可以脱除氮氧化物, 改良后的 SCR触媒仍 可以同时脱除二恶英；脱除化学反响为：其中 #3 和#4 烧结机烟气脱硝设施在2022年安装完毕, #1 烧结机烟气脱硝设施在2022年完成安装；SCR 触媒的特性： 1.同时具备脱硝和脱除二恶英的功能；粉尘；2.低压损、高气体流量； 3.抗告SCR触媒的规格： 1.组成：V2O5/WO 3/TiO 2或者 V2O5/MoO 3/TiO 2；2.外形：锯齿型板状；3.单片触媒大小： 465mm 1100mm最大；预设净化目标： 1.De-DXN 脱除效率： 80；2.De-NOx 脱除效率： 80；板状 SCR触媒照片- -.可修编