闫伯骏等：钢铁行业烧结烟气多污染物协同净化技术研究进展 .769· 尘器的粉尘排放质量浓度均可控制在30~40mg· 总量的5%~10%，排放质量浓度一般为200~350 m-3,满足排放要求. mg·m-3[).目前烟气脱硝主要采用的技术有选择 1.2二氧化硫 性催化还原技术(SCR)、非选择性催化还原技术 烧结过程的硫氧化物主要来自铁矿石和固体燃 (SNCR)、非选择性催化还原和选择性催化还原 料中的单质硫或有机硫，部分来自硫酸盐[山).原料 (SNCR-SCR)联合脱硝技术等[s-0】.烧结烟气的温 中的硫化物和有机硫成分在燃烧过程中被氧化为二 度一般为100~180℃，无法满足选择性催化还原技 氧化硫释放，在无末端治理的情况下，其排放质量浓 术(300~400℃)、非选择性催化还原技术(900~ 度-一般在300~10000mg·m-[2).烧结过程s0,的 1100℃)的温度要求[212]，需要对烟气进行二次升 生成与固体燃料和铁矿石中的含硫量及硫的赋存形 温才能满足现有工艺的要求，能源消耗量大，运行成 态有直接关系7,0.]，此外，还受燃料及返矿用量、 本较高，为此，低温选择性催化还原脱硝技术是现阶 烧结矿碱度、铁矿石粒度、品位等因素的影响.由于 段烟气脱硝领域的研究热点 我国原煤和矿石的品味差异较大，导致烧结烟气中 1.4二噁英 二氧化硫的浓度存在大范围的波动，传统的脱硫技 烧结过程中二噁英的形成机理较为复杂，其主 术对此波动适应性较差.烟气中硫氧化物的控制主 要成分为烧结原料中的氯.相关研究表明，烧结过 要分为前端防治和末端治理.前端防治一般由烧结 程二噁英的形成根据不同的分类标准可分为多种类 原料入手，通过洗煤、选煤（矿）和精准配料控制原 型2】：按温度可分为低温和高温反应：按反应物类 料的含硫量，从源头减少S0,的产生：烟气脱硫是针 型可分为前驱物反应和从头合成反应.低温(250~ 对烧结烟气中的S0,进行治理，属于末端控制技术， 450℃)条件下二噁英主要通过燃烧过程中的多相 也是我国目前应用最广且唯一大规模商业化的脱硫 催化反应形成2：高温(500~800℃)条件下二噁 技术[14-16) 英的形成主要是发生了高温气相合成反应.烧结过 1.3氨氧化物 程中二愿英的形成主要是通过低温条件下的多相催 NO,形成可分为三种类型)，即燃料型、热力 化反应实现的.以Cu2+为例：Cu2+不仅对二噁英形 型和快速型.现阶段研究认为烧结过程NO,主要来 成过程中的芳香化反应有较大的促进作用，还对 自点火阶段和固体燃料燃烧的高温反应过程.烧结 HCl生成Cl2的反应有较强的催化活性，极大的增 反应过程中，固体燃料和铁矿石中的氨和空气中的 加C1源25]，其作用机制如图1所示.目前针对烧结 氧在高温反应时产生大量的NO,其中一氧化氮占 烟气中的二噁英治理以活性炭吸附为主，工艺运行 90%以上，二氧化氨以及微量一氧化二氨只占NO, 成本较高 图1C2+对二嗯英形成的作用机制示意图 Fig.I Schematic diagram of effect mechanism of Cu?on dioxins formation 一污染物脱除工艺串联使用占地面积大、运行工艺 2钢铁行业烧结烟气多污染物协同控制技术 流程长且能耗高，已不能满足当前钢铁企业的环保 在新的排放标准的严格要求下，烧结烟气多污 要求.从多污染物协同控制出发，建立全流程、一体 染物减排达标排放已成为当下研究热点.传统的单 化、多功能耦合的污染物协同控制技术体系势在闫伯骏等: 钢铁行业烧结烟气多污染物协同净化技术研究进展 尘器的粉尘排放质量浓度均可控制在 30 ~ 40 mg· m - 3 ,满足排放要求. 1郾 2 二氧化硫 烧结过程的硫氧化物主要来自铁矿石和固体燃 料中的单质硫或有机硫,部分来自硫酸盐[11] . 原料 中的硫化物和有机硫成分在燃烧过程中被氧化为二 氧化硫释放,在无末端治理的情况下,其排放质量浓 度一般在 300 ~ 10000 mg·m - 3[12] . 烧结过程 SO2 的 生成与固体燃料和铁矿石中的含硫量及硫的赋存形 态有直接关系[7,10,13] ,此外,还受燃料及返矿用量、 烧结矿碱度、铁矿石粒度、品位等因素的影响. 由于 我国原煤和矿石的品味差异较大,导致烧结烟气中 二氧化硫的浓度存在大范围的波动,传统的脱硫技 术对此波动适应性较差. 烟气中硫氧化物的控制主 要分为前端防治和末端治理. 前端防治一般由烧结 原料入手,通过洗煤、选煤(矿) 和精准配料控制原 料的含硫量,从源头减少 SO2 的产生;烟气脱硫是针 对烧结烟气中的 SO2 进行治理,属于末端控制技术, 也是我国目前应用最广且唯一大规模商业化的脱硫 技术[14鄄鄄16] . 1郾 3 氮氧化物 NOx 形成可分为三种类型[17] ,即燃料型、热力 型和快速型. 现阶段研究认为烧结过程 NOx 主要来 自点火阶段和固体燃料燃烧的高温反应过程. 烧结 反应过程中,固体燃料和铁矿石中的氮和空气中的 氧在高温反应时产生大量的 NOx,其中一氧化氮占 90% 以上,二氧化氮以及微量一氧化二氮只占 NOx 总量的 5% ~ 10% ,排放质量浓度一般为 200 ~ 350 mg·m - 3 [12] . 目前烟气脱硝主要采用的技术有选择 性催化还原技术( SCR)、非选择性催化还原技术 (SNCR)、非选择性催化还原和选择性催化还原 (SNCR鄄鄄SCR)联合脱硝技术等[18鄄鄄20] . 烧结烟气的温 度一般为 100 ~ 180 益 ,无法满足选择性催化还原技 术(300 ~ 400 益 )、非选择性催化还原技术(900 ~ 1100 益 )的温度要求[21,22] ,需要对烟气进行二次升 温才能满足现有工艺的要求,能源消耗量大,运行成 本较高,为此,低温选择性催化还原脱硝技术是现阶 段烟气脱硝领域的研究热点. 1郾 4 二噁英 烧结过程中二噁英的形成机理较为复杂,其主 要成分为烧结原料中的氯. 相关研究表明,烧结过 程二噁英的形成根据不同的分类标准可分为多种类 型[23] :按温度可分为低温和高温反应;按反应物类 型可分为前驱物反应和从头合成反应. 低温(250 ~ 450 益 )条件下二噁英主要通过燃烧过程中的多相 催化反应形成[24] ;高温(500 ~ 800 益 ) 条件下二噁 英的形成主要是发生了高温气相合成反应. 烧结过 程中二噁英的形成主要是通过低温条件下的多相催 化反应实现的. 以 Cu 2 + 为例:Cu 2 + 不仅对二噁英形 成过程中的芳香化反应有较大的促进作用,还对 HCl 生成 Cl 2 的反应有较强的催化活性,极大的增 加 Cl 源[25] ,其作用机制如图 1 所示. 目前针对烧结 烟气中的二噁英治理以活性炭吸附为主,工艺运行 成本较高. 图 1 Cu 2 + 对二噁英形成的作用机制示意图 Fig. 1 Schematic diagram of effect mechanism of Cu 2 + on dioxins formation 2 钢铁行业烧结烟气多污染物协同控制技术 在新的排放标准的严格要求下,烧结烟气多污 染物减排达标排放已成为当下研究热点. 传统的单 一污染物脱除工艺串联使用占地面积大、运行工艺 流程长且能耗高,已不能满足当前钢铁企业的环保 要求. 从多污染物协同控制出发,建立全流程、一体 化、多功能耦合的污染物协同控制技术体系势在 ·769·