本文介紹了上海克硫自主研發的活性焦聯合脫除技術的原理、流程、特點及應用情況。作為國內首套球團煙氣活性焦聯合脫除工程，河北前進鋼鐵球團煙氣治理裝置自投運以來，各項排放指標優良。實踐結果表明活性焦聯合脫除技術對球團煙氣有較好的脫除效果，應在鋼鐵球團煙氣治理領域得到進一步推廣。

1鋼鐵行業煙氣治理現狀及趨勢

我國是世界第一鋼鐵生產大國，鋼鐵企業是能源消耗大戶，也是污染大戶。2014年全國燒結機或球團設備的鋼鐵企業共排放SO2180.7萬t，占工業SO2排放總量的10.4%，NOx56.6萬t，占工業NOx排放總量的4.0%，煙（粉）塵101.5萬t，占工業煙（粉）塵排放總量的7.0%。目前燒結機球團焙燒設備執行顆粒物50mg/m3、SO2200mg/m3、NOx300mg/m3、二噁英0.5ng-TEQ/m3的限制標準，特別保護措施的地區還將執行更嚴格的特別排放限值[1]。

1.1鋼鐵行業煙氣治理現狀

鋼鐵行業煙氣具有風量大，粉塵濃度高，SO2濃度波動大等特點，煙氣治理有一定難度。當前鋼鐵行業煙氣治理絕大多數都選擇傳統濕法脫硫技術，只能單純脫除SO2，對NOx、重金屬以及二噁英等污染物的治理未做綜合考慮。隨著國家，民眾對大氣環境的日益重視，環保排放標準也提出了日益嚴格的要求。“十三五”期間鋼鐵行業成為環境治理重點領域，結合我國化解過剩產能工作的推進，不能滿足環保要求的鋼鐵企業將逐步被市場淘汰。這必然促使鋼鐵企業積極節能減排，增設其他污染物脫除裝置，加強環保設施建設、技改及運行維護。然而分階段、分系統的建設會導致整個工藝流程復雜繁冗，操作復雜，系統運行穩定性降低，同時系統占地也會增加，經常會遇到建設項目場地不夠的情況。這一系列問題最終造成建設費用和運行費用的不合理增加，因此當前鋼鐵企業在選擇煙氣治理技術時，要綜合考慮其他污染物的脫除功能。

1.2鋼鐵行業煙氣治理趨勢

相比傳統濕法脫硫裝置單一、單純的脫除效果，活性焦聯合脫除技術在脫除煙氣中的SO2和NOx的同時，對粉塵、重金屬、二噁英等也具有一定的脫除效果，一套治理裝置同時解決多種污染物，避免重復性投資。實現了從單一脫除工藝向多污染物同時脫除工藝轉變、從單純脫除工藝向資源回收利用型工藝轉變[2]，其技術特點如下：

（1）一次性投資解決多種污染物，避免重復性投資；

（2）工藝過程不消耗水，節約寶貴水資源；

（3）無廢水、廢渣，無二次污染；

（4）回收硫資源，符合循環經濟理念；

（5）系統流程簡潔，自動化程度高，日常維護少；

（6）煙氣無明顯降溫，煙囪無“白煙”現象；

（7）根據工況調節裝置運行負荷，節約運行成本。

活性焦聯合脫除技術是當前世界公認的最具優勢的多種污染物綜合治理技術，已經有越來越多的企業開始了解、認可、應用該技術。太原鋼鐵（集團）有限公司通過引進日本住友活性炭吸附脫硫脫硝工藝治理燒結煙氣[3]。上海克硫環保科技股份有限公司（以下簡稱上海克硫）通過近二十年的自主研發，成功開發出具有自主知識產權的活性焦聯合脫除技術，并將此技術成功應用在包括燃煤鍋爐、冶煉煙氣以及制酸尾氣等多個領域的煙氣治理中。目前該技術已在聯峰鋼鐵（張家港）有限公司450m2燒結機、日照鋼鐵有限公司600m2燒結機、營口振華物流有限公司600m2燒結機等多個鋼鐵燒結煙氣治理中成功應用。

2活性焦聯合脫除技術簡介

2.1基本原理

活性焦聯合脫除技術的基本原理是利用活性焦對煙氣中的SO2和NOx進行物理、化學吸附。同時活性焦吸附層相當于過濾器，在慣性碰撞和攔截效應作用下，煙氣中的部分粉塵顆粒在焦層內部不同部位被捕集，實現煙氣除塵凈化。吸附飽和的活性焦進入解吸塔再生，恢復活性后重新輸送至吸附塔循環使用。解吸產生的高濃度SO2送往制酸系統生產98%濃硫酸，硫酸可進行對外銷售或用于軋鋼生產[4]，活性焦輸送過程中產生的焦粉可作為燃料燃燒。

對SO2的吸附和解吸化學反應如下：

吸附反應：2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4

解吸反應：2H2SO4＋C=2SO2+CO2+2H2O

對NOx的吸附化學反應如下：

NO還原反應：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

NO2還原反應：2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O

2.2工藝流程

活性焦聯合脫除技術主要分為吸附系統，解吸系統，物料輸送系統及其輔助系統，該技術在鋼鐵行業的典型工藝流程如圖1所示：


1.吸附塔；2.解吸塔；3.卸料器；4.輸送機；5.篩分機；6.冷卻風機；7.加熱風機；8.加熱爐；9.煙囪

圖1活性焦聯合脫除技術典型工藝流程圖

3活性焦聯合脫除技術在前進鋼鐵的應用

3.1項目情況簡介

一直以來，河北前進鋼鐵集團有限公司（以下簡稱前進鋼鐵）秉著先進的環保理念及強烈的社會責任感，在球團煙氣治理項目規劃前期，通過對多種煙氣治理技術長時間、多渠道的調研與論證，最終采用上海克硫活性焦聯合脫除技術。該項目于2014年10月開始建設，2015年6月建成投產，是我國首套鋼鐵球團煙氣活性焦聯合脫除裝置，裝置全景圖見圖2所示，項目相關設計、運行參數見表1所示：



表1設計煙氣條件

裝置投運以來，排放指標優良，環保效果顯著。SO2排放濃度≤20mg/Nm3，粉塵排放濃度≤11mg/Nm3。當前NOx濃度在60-200mg/Nm3，利用物理吸附脫硝已滿足當前排放標準，因此噴氨脫硝功能暫未投用，選取運行期間各項參數見圖3-圖6所示：


T-時間，φ-濃度，η-效率

▲-進口濃度，○-出口濃度，◆-脫硫效率T-時間；φ-濃度

▲-進口濃度，■-出口濃度

與傳統濕法脫硫技術相比，活性焦聯合脫除技術排煙溫度在105-110℃，煙囪出口無“白煙”。活性焦聯合脫除裝置與濕法脫硫裝置運行時排煙情況對比見圖7，圖8所示：


3.2運行費用

結合鋼鐵行業自身的特點，設計采取高爐煤氣作為熱源，相比使用電加熱，年運行費用節省約402萬元，折合2.47元/t礦。裝置運行過程中產生的焦粉集中后通過氣力輸送系統送往球團回轉窯作為燃料使用，既不產生二次固廢污染，又節省了回轉窯一部分燃料費用。由于球團煙氣中SO2濃度會隨鐵礦原料含硫不同而變化，實際運行每月生產的98%硫酸在250-580t，副產品硫酸全部外銷，裝置運行費用見如下所示數據：

消耗項目消耗量單價年運行費用備注

活性焦148kg/h4870元/t570.84萬元

用電量252kWh/h0.6元/kWh119.75萬元

水0.09t/h5元/t0.36萬元設備冷卻水

壓縮空氣354Nm3/h0.1元/Nm328.04萬元

氮氣561Nm3/h0.1元/Nm344.43萬元

高爐煤氣1726Nm3/h0.09元/Nm3123.03萬元

人工16人6萬/a96.00萬元

球團產量163萬t2015年產量

直接運行費用982.45萬元

折算噸礦成本6.03元/t礦

98%濃硫酸631kg/h230元/t-114.94萬元負號為收益

實際運行費用867.50萬元

折算噸礦成本5.32元/t礦

注：由于脫硝暫未投運，根據實際工況液氨消耗量116kg/h，按2700/t計算，年運行費用折算噸礦成本約1.52元/t礦。

4結論

經過多年研發及工程實踐，上海克硫活性焦聯合脫除技術成熟可靠，脫硫效率可達95%以上，脫硝效率可達70%以上，同時具有除塵等聯合脫除效果，且副產商品硫酸，具有明顯的環保效益。前進鋼鐵球團煙氣治理項目的成功實踐，表明活性焦聯合脫除技術對球團煙氣有較好的脫除效果，應在鋼鐵球團煙氣治理領域得到進一步推廣。