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DOSN干法脫硫技術(shù)在熱風(fēng)爐和加熱爐應用

鋼鐵行業(yè)是大氣污染防治重點(diǎn)行業(yè),目前鋼鐵行業(yè)燒結、球團、焦爐等工序已執行了超低排放限值。2019 年4 月生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會(huì )、工業(yè)和信息化部、財政部、交通運輸部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》，其中對高爐熱風(fēng)爐和加熱爐中主要大氣污染物的超低排放限值要求為：顆粒物10mg/m3、二氧化硫50mg/m3、氮氧化物200mg/m3。國內鋼廠(chǎng)熱風(fēng)爐、加熱爐等排放的二氧化硫濃度一般為100-200mg/m3，距離超低排放指標要求還有一些差距，實(shí)施超低排放改造的需求迫在眉睫。

一、現狀

高爐煤氣作為鋼鐵企業(yè)重要的二次能源之一，主要用途包括：1）直接用于高爐熱風(fēng)爐；2）與高熱值氣體混合，用于加熱爐、均熱爐等；3）結合蓄熱式燃燒技術(shù)，用于軋鋼加熱爐；4）用于純燒高爐煤氣的鍋爐發(fā)電；5）作為主要燃料，用于燃氣輪機-蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）。這些用氣點(diǎn)，相對分散，治理難度較大。目前應用的有多種高效凈化技術(shù)路線(xiàn)，主要集中在源頭控制、末端治理兩種路徑。

1、源頭控制

（1）高爐煤氣精脫硫。高爐煤氣總硫小于300mg/m3，從有機硫和無(wú)機硫分布情況來(lái)看，有機硫與無(wú)機硫的比率約為4∶1，即有機硫的含量占總硫含量超過(guò)80%。因此，燃燒前脫硫主要以脫除羰基硫和二硫化碳為主，脫除硫化氫為輔。

（2）高爐煤氣中的硫主要來(lái)自于焦炭和煤粉，其中焦炭的含硫量占比較大。從源頭控制高爐煤氣中的含硫量的有效辦法是減少焦炭中的含硫量。

目前煤氣脫硫已應用的技術(shù)有兩種，一是物理法---吸附解析法，此技術(shù)在國內首先用于焦爐煤氣脫硫，采用納米分子篩吸附劑，脫硫化氫、脫有機硫等，被吸附的有機硫可以使用低壓蒸汽或煤氣加熱進(jìn)行解吸。二是化學(xué)法----催化水解法，首先煤氣在TRT前進(jìn)行催化水解反應，將有機硫轉化成H2S，煤氣中的硫化氫在催化劑的作用下，與氧氣生成硫磺。

兩種方法均是是加在原有煤氣系統中，工藝相對復雜，操作水平要求高；其次是運行的穩定性，不同程度影響主裝置運行，或造成燃燒煙氣排放不達標；是運行費用和投資費用較高。

2、燃燒煙氣脫硫

（1）干法脫硫

近幾年煙氣干法脫硫技術(shù)，如SDS小蘇打干法脫硫、SDA離心霧化脫硫和FCB循環(huán)流化床半干法脫硫等，應用日益增多，技術(shù)比較成熟，煙氣排放沒(méi)有白煙產(chǎn)生。但這些技術(shù)都一定的煙氣溫度要求，如SDS要求在140℃以上才開(kāi)始反應，半干法工藝要求煙氣至少有30-50℃的溫降空間，技術(shù)局限性明顯。

同時(shí)干法脫硫運轉設備多（如磨粉機、噴粉、循環(huán)流化、布袋除塵器、氣力輸送、風(fēng)機等等）、投資高、動(dòng)力消耗大、運行成本高，也會(huì )產(chǎn)生新的固廢。

（2）傳統濕法

主要包括石灰-石膏法、鈉堿法、氨法、活性焦法、雙氧水法等濕法脫硫系統位于煙道的末端，脫硫過(guò)程的反應溫度低于露點(diǎn)，由于濕法脫硫是氣液反應，涉及吸收、脫水、氧化、壓濾等諸多裝置，存在系統占地大、運轉部件多、能源介質(zhì)消耗高、產(chǎn)生新的固廢的缺陷。

同時(shí)煙氣排放過(guò)程存在煙氣帶液，冒白煙問(wèn)題，進(jìn)行煙氣脫白，需要額外增加能源消耗。

（3）高爐煤氣用氣點(diǎn)分布于鋼鐵廠(chǎng)各個(gè)區域，采用常規末端治理的方式，受到場(chǎng)地限制，投資費用將會(huì )非常大。

二、DOSN干法煙氣脫硫技術(shù)

1、DOSN干法脫硫脫硝工作原理

該技術(shù)屬于煙氣后端治理，是在一體化裝置中實(shí)現同時(shí)去除煙氣中的SOx和NOx的技術(shù)路線(xiàn)。首先，煙氣進(jìn)入固定床反應器，在反應器中與具有催化氧化功能的固體脫硫劑充分接觸，煙氣中SO3率先被吸收，同時(shí)煙氣中的SO2氧化成SO3，繼續被脫硫劑吸收，反應生成的副產(chǎn)物CaSO4。

主要反應

SO? + [O] →SO? 

       SO?+ Ca(OH)?→CaSO4+ H?O

 脫硫后的煙氣，隨后進(jìn)入脫硝反應層，煙氣中的NO部分被氧化成NO2，此時(shí)煙氣發(fā)生兩種反應，一是煙氣中的NO2被CO還原，生成N2和CO2，同時(shí)NO、NO2與鈣基脫硝劑發(fā)生歸中反應，反應物為Ca(NO2)2。

主要反應

NO  + [O] → NO2

CO  + NO2   → N2  + CO2

NO  + NO2 + Ca(OH)2 →Ca(NO2)2 + H2O

2、工藝流程

脫硫脫硝反應器，采用高料層和低空速設計，系統阻力小，故裝置不需設置加壓風(fēng)機，即在煙氣進(jìn)煙囪前的合適位置，截取煙氣，通過(guò)煙道送至反應器脫硫脫硝，凈化后的煙氣再送至煙囪直接排放，工藝簡(jiǎn)單。

3、技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用氧化法低溫脫硫、脫硝一體塔，一塔多能，預留煙氣提標改造空間；

（2）整套設備系統阻力小于400pa，利用原煙氣余壓即能滿(mǎn)足要求，無(wú)需另加風(fēng)機；

（3）反應溫度寬泛，常溫至300℃均可高效反應，不需加熱；

（4）幾乎無(wú)運轉設備，不增加操作人員，工藝簡(jiǎn)單，易于管理；

（5）對煙氣中的粉塵有效攔截，降低煙氣中粉塵排放，粉塵隨廢料排放。

（6）全干法脫除污染物，煙囪無(wú)“白煙”；副產(chǎn)物為一般固廢，可做建筑材料。

（7）無(wú)氨脫硝，同步消減CO，同步脫除煙氣中汞、鉛、銅、砷等重金屬；

三、結論

1、DOSN干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)，成熟可靠，既適用于單獨脫硫，也適用于單獨脫硝，也可一體化脫硫脫硝，還可與其它技術(shù)協(xié)同使用，實(shí)現煙氣超低排放。

2、與現有技術(shù)比，無(wú)論采用源頭治理，還是采用后端治理，從投資、占地、運行成本、管理，以及固廢處理等方面，綜合比較均具有明顯的優(yōu)勢。尤其在低硫、低硝、低溫的煙氣條件下，優(yōu)勢更為明顯。

目前該技術(shù)已在燃氣鍋爐、高爐熱風(fēng)爐、加熱爐等裝置上進(jìn)行了廣泛應用。

典 型 業(yè) 績(jì)：

沙鋼集團-265T/h鍋爐DOSN固定床干法脫硫

天津鋼鐵集團有限公司（固定床鈣基干法脫硫）

唐山國義鋼鐵有限公司

中鋁集團-包鋁  DOSN固定床干法脫硫

沙鋼集團安陽(yáng)永興特鋼有限公司(SOS小蘇打)