1、概述

     氮氧化物（NOx）是一种危害性极大的大气污染物，大量的NOx可引发酸雨、化学烟雾等，不仅破坏环境，还会威胁人类的健康。目前，电力行业已经基本完成烟气超低排放改造任务，作为非电行业中污染物排放最严重的钢铁行业，烟气脱硝势在必行。

     2019年4月生态环境部等国家五部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，对钢铁企业超低排放提出具体要求，明确到2020年底前，力争60%左右的钢铁产能企业完成超低排放改造；到2025年底前，重点区域钢铁企业基本完成环保改造，力争80%以上比例的钢铁产能企业达到超低排放要求，这标志着我国钢铁超低排放正式步入正轨。

 

2、NOx排放主要工序及特点

     目前，钢铁行业生产工艺80%以上采用长流程生产工艺，包括焦化、烧结（球团）、炼铁、炼钢、轧钢等工艺在内，产污环节多，污染物排放量大。

2.1烧结工序排放烟气
     烧结工序是将铁矿粉，各类助熔剂及细焦炭经由搅拌、造粒后，由布料系统加入烧结机，由电火炉点燃细焦炭，并由抽气风车抽风完成烧结反应，之后烧结矿经破碎冷却，筛选后送往高炉作为冶炼铁水的主要原料。烧结流程如图1所示。

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图1烧结流程图   网图若有侵权，请联系我们删除

 
       烟气主要来自烧结机头，特点是烟气量大（以200m²烧结机为例，占本工序废气量约38%，占整个钢铁联合企业废气量约16%），烟气成分复杂，烟气中二氧化硫含量受原料（包括铁料、焦粉、原煤等）成分影响波动大（多为500-1500mg/m³，特殊地区可达3000-5000mg/m³），烟气温度多在120-150℃；氮氧化物含量一般为150-300mg/m³。
2.2高炉热风炉排放烟气
       在炼铁工序中，高炉作业是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内，再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与熔渣的过程。高炉生产流程如图2所示。

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图2高炉生产流程图网图若有侵权，请联系我们删除

        热风炉产生烟气特点是二氧化硫含量主要受燃料（焦炭、喷吹煤和煤气）硫分影响大（多为30-100mg/m³），烟气温度多在140-220℃；氮氧化物含量一般为200mg/m³左右。
2.3焦炉排放烟气
        焦化工序中，炼焦作业是将焦煤经混合，破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生焦炭及粗焦炉气的过程。炼焦生产流程如图3所示。

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图3炼焦生产流程图网图若有侵权，请联系我们删除

该过程产生烟气特点是二氧化硫含量主要受燃料（煤和煤气）硫分影响大（多为300-1000mg/m³），烟气温度多在210-350℃；氮氧化物含量一般为300-1000mg/m³。

2.4轧钢工序中加热炉排放烟气

轧钢作业是将钢材重新塑型的一个过程，分为热轧和冷轧，其生产流程如图4所示。

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图4轧钢流程图网图若有侵权，请联系我们删除

在轧钢工序中，烟气来自热轧工艺加热炉，一般要加热到再结晶温度才进行轧制，其烟气特点是二氧化硫含量主要受燃料（煤气）硫分影响大（多为30-300mg/m³），烟气温度多在140-220℃；氮氧化物含量一般小于150mg/m³。

3、我司超低温SCR脱硝技术可行性分析

3.1现有工艺及问题

 

“湿法/半干法/干法脱硫+除尘+复热+中低温SCR”，问题：副产物复杂；脱硫后烟气温度低升温能耗高；催化剂为危废。

“活性炭/焦脱硫脱硝+除尘+复热+中低温SCR”，问题：脱硫后烟气温度低升温能耗高；催化剂为危废，且投资及运行费用高。

“除尘+喷淋降温+臭氧氧化+碱法吸收”，问题：投资及运行费用高，副产物复杂，废水需二次处理。

3.2推荐工艺

 

就烟气温度而言，烧结/球团及热风炉烟气主要集中在100-150℃之间，传统的SCR脱硝技术难以直接应用，我司采用超低温SCR脱硝工艺，活性温区宽（100-180℃），具有绝对优势。所采用的超低温脱硝催化剂突破了温度限制，有利于节约投资及运行成本，降低了SO2、粉尘及其他污染物的影响，有效达到超低排放标准。

推荐工艺：“半干法/干法脱硫+除尘+超低温SCR”。

3.3 我司超低温SCR脱硝技术运行经费核算

 

 

以钢铁行业550㎡烧结机烟气为例，进行工艺费用核算。

技术路线

（宁天）低尘+超低温SCR

（传统）加热装置+中低温SCR技术+GGH

脱硝效率

≥85%

≥85%

催化剂

运行温度

100～180℃

180～250℃
工程设备

SCR反应器

SCR反应器+GGH+加热炉

运行费用

氨水+系统电耗

氨水+系统电耗+加热费用

高炉煤气每小时消耗量

无

21860m³/h

（按烟气再热30oC考虑）

高炉煤气

运行费用

无

3498万元/年

（21860m³/h*0.2元/m³*8000h/年）

催化剂

回收处理

无污染，无处理费用

危废，处理费用高且程序繁琐

 

综上所述：超低催化剂脱硝不仅省去加热炉、GGH的大额投资费用，更能在年均运行费用上大大降低成本，经济优势显著。

 

 

 

 

 

 

 

 

钢铁行业应用超低温脱硝催化技术

2024-04-09 06:55
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