[發明專利]基于干法和半干法脫硫的燒結煙氣SCR脫硝工藝

在審

• 申請號: 201710482688.5
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107081064A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 陳旺生;秦林波;李澤;韓軍;吳高明
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B01D53/90
• 分類號: B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙)11017
• 代理人: 韓登營,張麗萍

技術領域

本發明涉及一種煙氣凈化方法及其系統，具體的說是基于干法和半干法脫硫的燒結煙氣SCR脫硝工藝。

背景技術

鋼鐵行業SO₂和NO_x排放量分別為176.65萬噸和93.10萬噸，均位居各工業排放源的前列，其中70％以上的SO₂，50％以上的NO_x來自爐窯燒結機。2012年國家環境保護部頒布了《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準(GB 28662-2012)》，該標準對燒結煙氣大氣污染物的排放與控制提出了新的要求。因此，鋼鐵燒結煙氣脫硫脫硝將是鋼鐵工業SO₂和NO_x排放控制的重心。

燒結煙氣具有煙氣量大(4000～6000m³/噸燒結礦)、溫度變化大(120～180℃)、CO濃度高(0.5～2.0％)、SO₂濃度變化大(1000～3000mg/Nm³)、NO_x濃度低(300～500mg/Nm³)、含濕量大(7～12％)和含氧量高(15～18％)等特點。與電廠煙氣相比具有許多自身的特點，其煙氣成分更復雜，變化波動更大，處理更困難。

我國目前已投產和在建的燒結煙氣脫硫工藝主要有干法脫硫技術(如SDA法、循環流化床法和NID法)和濕法脫硫技術(如氨-硫銨法)。但是這些方法凈化燒結煙氣各有優缺點，如循環流化床法脫硫效率一般為80％，處理高濃度二氧化硫時無法達標排放；氨-硫銨法脫硫效率高達95％以上，但是氨逃逸嚴重；NID法脫硫效率在90％左右，但是脫硫灰無法有效捕集，導致顆粒物排放濃度嚴重超標。目前結合國內外鋼鐵企業經驗，認為干法脫硫技術如SDA法、循環流化床法和NID法對燒結煙氣的凈化效果較為突出，干法/半干法脫硫用于國內燒結煙氣凈化的市場占有率較高。

相比燒結煙氣脫硫技術，我國燒結煙氣脫硝技術研究起步較晚，目前還沒有開發出成熟的燒結煙氣脫硝技術。但是NH₃選擇性催化還原(NH₃-SCR)法已成功應用于燃煤煙氣脫硝，而且最有希望應用于鋼鐵燒結煙氣NO_X的凈化。SCR技術是指在催化劑存在下，向煙氣中噴入NH₃，使NH₃選擇性地與NO_x反應生成N₂，而不與O₂發生非選擇性氧化，從而達到降低NO_x還原溫度、提高NO_x脫除效率的目的。NH₃-SCR技術的核心是SCR催化劑體系；SCR催化劑不同，其還原NO_x的最佳溫度區間不同。目前工業上用于SCR脫硝的催化劑(V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂)在350～400℃溫度窗口內具有優異的NO_x凈化效率，但是存在催化劑成本較高、容易硫化失活等問題。

中國專利號CN201210533763.3公開了一種基于燒結煙氣凈化的燒結礦余熱利用工藝，該工藝提出利用熱燒結礦加熱燒結煙氣，使燒結煙氣溫度達到選擇性催化還原的窗口溫度350～400℃，然后進行SCR脫硝。該工藝解決了燒結煙氣溫度低，無法滿足SCR脫硝窗口溫度的問題，但是后續燒結煙氣SCR脫硝過程還是存在需將燒結煙氣升溫增加能耗、催化劑成本高及催化劑易中毒的問題。

中國專利號CN201310459262.X公開了一種基于熱燒結礦催化作用的燒結煙氣凈化方法。該方法提出了將燒結機引出的除塵后燒結煙氣與燒結機引出的燒結礦在燒結礦冷卻設備中直接換熱，并在燒結礦作用下進行選擇性的催化還原反應，將煙氣中的NO_x轉化為N₂，然后再進行氨法脫硫得到潔凈煙氣，從而實現燒結煙氣的同時脫硫脫硝。但是該方法中提到的燒結礦冷卻設備中的溫度極其不穩定(該溫度在300～600℃內波動)，當氨氣噴入燒結礦冷卻設備后，大部分氨氣可能在450～600℃的環境下被氧化成NOx，從而無法起到催化還原的目的。為了盡可能減少氨氣被氧化，該方法中通過控制NH₃/NO為0.4～0.5，但是脫硝效率又只能維持在40％左右。此外，該方法采用先SCR脫硝，然后再氨法脫硫，氨逃逸非常嚴重。