DOSN干(gan)法脫硫技術在熱風爐和加熱爐應用

是重點行(xing)業(ye)(ye),目前鋼鐵(tie)行(xing)業(ye)(ye)燒結、球團、焦爐(lu)等(deng)工序已執行(xing)了(le)(le)限值。2019 年4 月發布了(le)(le)《關于推進實施(shi)鋼鐵(tie)行(xing)業(ye)(ye)超低(di)排放(fang)的(de)意見(jian)》，其(qi)中(zhong)(zhong)對高爐(lu)熱風爐(lu)和加熱爐(lu)中(zhong)(zhong)主要大氣污染物(wu)的(de)超低(di)排放(fang)限值要求(qiu)(qiu)為(wei)：顆粒物(wu)10mg/m3、二(er)氧(yang)化硫(liu)50mg/m3、氮氧(yang)化物(wu)200mg/m3。國內(nei)鋼廠(chang)熱風爐(lu)、加熱爐(lu)等(deng)排放(fang)的(de)二(er)氧(yang)化硫(liu)濃度一般為(wei)100-200mg/m3，距離超低(di)排放(fang)指標要求(qiu)(qiu)還有(you)一些差距，實施(shi)超低(di)排放(fang)改造的(de)需求(qiu)(qiu)迫在(zai)眉睫。  

一、現狀

高爐煤氣作為鋼鐵企業重要的二次能源之一，主要用途包括：1）直接用于高爐熱風爐；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，用于軋鋼加熱爐；4）用于純燒高爐煤氣的鍋爐發電；5）作為主要燃料，用于燃氣輪機-蒸汽輪機聯合循環發電（CCPP）。這些用氣點，相對分散，治理難度較大。目前應用(yong)的有多種(zhong)高效凈化技術路線，主要集(ji)中在源頭控制、末(mo)端治理(li)兩(liang)種(zhong)路徑。

1、源頭控制

（1）高(gao)爐煤(mei)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的硫(liu)主要來自于焦炭和(he)煤(mei)粉，其中(zhong)(zhong)焦炭的含硫(liu)量(liang)占比較大(da)。從源頭控制高(gao)爐煤(mei)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的含硫(liu)量(liang)的有效辦法是減少焦炭中(zhong)(zhong)的含硫(liu)量(liang)。

（2）高爐煤氣(qi)精脫硫(liu)。高爐煤氣(qi)總硫(liu)小于300mg/m3，從有(you)機硫(liu)和無機硫(liu)分布情況來看，有(you)機硫(liu)與無機硫(liu)的比率約為4∶1，即(ji)有(you)機硫(liu)的含(han)量(liang)占總硫(liu)含(han)量(liang)超過80%。因此，燃(ran)燒前脫硫(liu)主要以脫除羰基硫(liu)和二硫(liu)化(hua)碳(tan)為主，脫除硫(liu)化(hua)氫為輔。

目前煤氣脫硫已應用的技術有兩種，一是化學法----催化水解法，首先煤氣在TRT前進行催化水解反應，將有機硫轉化成H₂S，最后煤氣中的硫化氫在催化劑的作用下，與氧氣生成硫磺。二是物理法---吸附解析法，此技術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行解吸。

兩種(zhong)方法均是(shi)是(shi)加(jia)在(zai)原有煤(mei)氣系(xi)統中，工(gong)藝相對復雜，操(cao)作(zuo)水平要求高(gao)；其(qi)次是(shi)運(yun)行(xing)的穩定性，不(bu)同(tong)程度影響主裝置運(yun)行(xing)，或造成(cheng)燃燒(shao)煙(yan)氣排放不(bu)達(da)標；最后是(shi)運(yun)行(xing)費(fei)用(yong)和(he)投(tou)資費(fei)用(yong)較(jiao)高(gao)。

2、燃燒煙氣脫硫

（1）傳統濕法

主(zhu)要包括石灰-石膏法(fa)(fa)、氨法(fa)(fa)、鈉堿法(fa)(fa)、活性焦(jiao)法(fa)(fa)、雙氧(yang)水法(fa)(fa)等(deng)濕法(fa)(fa)脫(tuo)硫(liu)系統位于(yu)煙道的(de)(de)末端(duan)，脫(tuo)硫(liu)過程的(de)(de)反(fan)應溫度低于(yu)露點(dian)，由(you)于(yu)濕法(fa)(fa)脫(tuo)硫(liu)是氣液反(fan)應，涉及吸收(shou)、氧(yang)化、脫(tuo)水、壓濾等(deng)諸(zhu)多(duo)裝置，存在系統占地大、運轉部件多(duo)、能源介質消耗高、產(chan)生新的(de)(de)固廢的(de)(de)缺陷。

同時煙(yan)(yan)氣排放過程存(cun)在煙(yan)(yan)氣帶液，冒白(bai)煙(yan)(yan)問題(ti)，進行煙(yan)(yan)氣脫白(bai)，需要(yao)額外增加(jia)能源消耗。

（2）干法脫硫

近幾年(nian)煙(yan)(yan)氣(qi)干(gan)法脫(tuo)(tuo)硫(liu)技(ji)術，如(ru)SDS小蘇打(da)干(gan)法脫(tuo)(tuo)硫(liu)、SDA離心霧化脫(tuo)(tuo)硫(liu)和FCB循環流(liu)化床半干(gan)法脫(tuo)(tuo)硫(liu)等，應(ying)(ying)用日益增多，技(ji)術比較成(cheng)熟，煙(yan)(yan)氣(qi)排(pai)放沒有白(bai)煙(yan)(yan)產生。但(dan)這(zhe)些(xie)技(ji)術都(dou)一定(ding)的煙(yan)(yan)氣(qi)溫(wen)度要求，如(ru)SDS要求在140℃以(yi)上才開始反應(ying)(ying)，半干(gan)法工藝要求煙(yan)(yan)氣(qi)至(zhi)少(shao)有30-50℃的溫(wen)降空間，技(ji)術局限性(xing)明顯。

同時干法脫硫運(yun)轉設備多（如磨機、噴粉、循環流化、布袋除塵器、氣力(li)輸送、風機，等等）、投資高、動力(li)消耗(hao)大、運(yun)行(xing)成本高，也會產生(sheng)新的固(gu)廢。

（3）高爐煤氣用氣點分布于鋼(gang)鐵廠各個區域，采用常(chang)規末端治理的方式，受(shou)到場(chang)地限制，投(tou)資費用將會非常(chang)大。

二、DOSN干法煙氣脫硫技術

1、DOSN干法脫硫脫硝工作原理

該技術屬于煙氣后端治理，是在一體化裝置中實現同時去除煙氣中的SOx和NOx的技術路線。首先，煙氣進入固定床反應器，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，同時煙氣中的SO₂氧化成SO₃，繼續被脫硫劑吸收，反應生成的副產物CaSO₄。

主要反應

SO? + [O] →SO? 

       SO?+ Ca(OH)?→CaSO₄+ H?O

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

脫硫脫硝(xiao)反應器，采用高料層和(he)低(di)空(kong)速(su)設(she)計，系統阻力小，故裝置不需設(she)置加(jia)壓(ya)風機(ji)，即在煙(yan)氣(qi)進煙(yan)囪(cong)前的合適(shi)位置，截(jie)取(qu)煙(yan)氣(qi)，通過煙(yan)道送至(zhi)反應器脫(tuo)硫脫(tuo)硝，凈化后的煙(yan)氣(qi)再送至(zhi)煙(yan)囪(cong)直(zhi)接排(pai)放，工藝(yi)簡單。

3、技(ji)術特(te)點

（1）  采(cai)用(yong)氧(yang)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）  ;     幾乎無運(yun)轉(zhuan)設備，不增加操作人員(yuan)，工藝簡單，易于管理(li)；

（3）       反應(ying)溫度(du)寬泛，常(chang)溫至300℃均可高效反應(ying)，不需加熱；

（4）       整套設備系統阻力小于(yu)400pa，利用原煙(yan)氣(qi)余壓即能(neng)滿足要求，無(wu)需(xu)另加(jia)風機；

（5）  對(dui)煙(yan)氣中的粉塵有效攔截，降低(di)煙(yan)氣中粉塵排放(fang)(fang)，粉塵隨廢(fei)料排放(fang)(fang)。

（6）  無氨(an)脫硝(xiao)，同步消減CO，同步脫除煙(yan)氣中汞、鉛、銅、砷等重(zhong)金屬；

（7）  全干法(fa)脫(tuo)除污(wu)染物，煙囪無“白煙”；副(fu)產物為一般固(gu)廢，可(ke)做建(jian)筑材料。

三、結論(lun)

1、DOSN干法煙(yan)氣脫硫脫硝技術(shu)，成熟可(ke)靠，既適(shi)用(yong)于單獨脫硫，也(ye)適(shi)用(yong)于單獨脫硝，也(ye)可(ke)一體化脫硫脫硝，還(huan)可(ke)與其(qi)它技術(shu)協同(tong)使用(yong)，實現煙(yan)氣超低排放。

2、與現(xian)有技術比(bi)，無論采用(yong)源頭(tou)治理(li)，還是采用(yong)后(hou)端治理(li)，從投資(zi)、占地、運行成本、管理(li)，以(yi)及固廢處(chu)理(li)等方(fang)面(mian)，綜(zong)合比(bi)較均具有明顯(xian)的優(you)勢。尤其在低硫、低硝、低溫的煙氣條件下，優(you)勢更為(wei)明顯(xian)。

目(mu)前該技(ji)術已在燃氣鍋爐(lu)、高爐(lu)熱風爐(lu)、加熱爐(lu)等裝置上進行(xing)了廣(guang)泛(fan)應用。