本文介绍了上海克硫自主研发的活性焦联合脱除技术的原理、流程、特点及应用情况。作为国内首套球团烟气活性焦联合脱除工程，河北前进钢铁球团烟气治理装置自投运以来，各项排放指标优良。实践结果表明活性焦联合脱除技术对球团烟气有较好的脱除效果，应在钢铁球团烟气治理领域得到进一步推广。
1钢铁行业烟气治理现状及趋势
我国是世界第一钢铁生产大国，钢铁企业是能源消耗大户，也是污染大户。2014年全国烧结机或球团设备的钢铁企业共排放SO2180.7万t，占工业SO2排放总量的10.4%，NOx56.6万t，占工业NOx排放总量的4.0%，烟(粉)尘101.5万t，占工业烟(粉)尘排放总量的7.0%。目前烧结机球团焙烧设备执行颗粒物50mg/m3、SO2200mg/m3、NOx300mg/m3、二噁英0.5ng-TEQ/m3的限制标准，特别保护措施的地区还将执行更严格的特别排放限值[1]。
1.1钢铁行业烟气治理现状
钢铁行业烟气具有风量大，粉尘浓度高，SO2浓度波动大等特点，烟气治理有一定难度。当前钢铁行业烟气治理绝大多数都选择传统湿法脱硫技术，只能单纯脱除SO2，对NOx、重金属以及二噁英等污染物的治理未做综合考虑。随着国家，民众对大气环境的日益重视，环保排放标准也提出了日益严格的要求。“十三五”期间钢铁行业成为环境治理重点领域，结合我国化解过剩产能工作的推进，不能满足环保要求的钢铁企业将逐步被市场淘汰。这必然促使钢铁企业积极节能减排，增设其他污染物脱除装置，加强环保设施建设、技改及运行维护。然而分阶段、分系统的建设会导致整个工艺流程复杂繁冗，操作复杂，系统运行稳定性降低，同时系统占地也会增加，经常会遇到建设项目场地不够的情况。这一系列问题最终造成建设费用和运行费用的不合理增加，因此当前钢铁企业在选择烟气治理技术时，要综合考虑其他污染物的脱除功能。
1.2钢铁行业烟气治理趋势
相比传统湿法脱硫装置单一、单纯的脱除效果，活性焦联合脱除技术在脱除烟气中的SO2和NOx的同时，对粉尘、重金属、二噁英等也具有一定的脱除效果，一套治理装置同时解决多种污染物，避免重复性投资。实现了从单一脱除工艺向多污染物同时脱除工艺转变、从单纯脱除工艺向资源回收利用型工艺转变[2]，其技术特点如下：
(1)一次性投资解决多种污染物，避免重复性投资;
(2)工艺过程不消耗水，节约宝贵水资源;
(3)无废水、废渣，无二次污染;
(4)回收硫资源，符合循环经济理念;
(5)系统流程简洁，自动化程度高，日常维护少;
(6)烟气无明显降温，烟囱无“白烟”现象;
(7)根据工况调节装置运行负荷，节约运行成本。
活性焦联合脱除技术是当前世界公认的最具优势的多种污染物综合治理技术，已经有越来越多的企业开始了解、认可、应用该技术。太原钢铁(集团)有限公司通过引进日本住友活性炭吸附脱硫脱硝工艺治理烧结烟气[3]。上海克硫环保科技股份有限公司(以下简称上海克硫)通过近二十年的自主研发，成功开发出具有自主知识产权的活性焦联合脱除技术，并将此技术成功应用在包括燃煤锅炉、冶炼烟气以及制酸尾气等多个领域的烟气治理中。目前该技术已在联峰钢铁(张家港)有限公司450m2烧结机、日照钢铁有限公司600m2烧结机、营口振华物流有限公司600m2烧结机等多个钢铁烧结烟气治理中成功应用。
2活性焦联合脱除技术简介
2.1基本原理
活性焦联合脱除技术的基本原理是利用活性焦对烟气中的SO2和NOx进行物理、化学吸附。同时活性焦吸附层相当于过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中的部分粉尘颗粒在焦层内部不同部位被捕集，实现烟气除尘净化。吸附饱和的活性焦进入解吸塔再生，恢复活性后重新输送至吸附塔循环使用。解吸产生的高浓度SO2送往制酸系统生产98%浓硫酸，硫酸可进行对外销售或用于轧钢生产[4]，活性焦输送过程中产生的焦粉可作为燃料燃烧。
对SO2的吸附和解吸化学反应如下：
吸附反应：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
解吸反应：2H2SO4+C=2SO2+CO2+2H2O
对NOx的吸附化学反应如下：
NO还原反应：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O
NO2还原反应：2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O
2.2工艺流程
活性焦联合脱除技术主要分为吸附系统，解吸系统，物料输送系统及其辅助系统，该技术在钢铁行业的典型工艺流程如图1所示：
1.吸附塔;2.解吸塔;3.卸料器;4.输送机;5.筛分机;6.冷却风机;7.加热风机;8.加热炉;9.烟囱
图1活性焦联合脱除技术典型工艺流程图
3活性焦联合脱除技术在前进钢铁的应用
3.1项目情况简介
一直以来，河北前进钢铁集团有限公司(以下简称前进钢铁)秉着先进的环保理念及强烈的社会责任感，在球团烟气治理项目规划前期，通过对多种烟气治理技术长时间、多渠道的调研与论证，最终采用上海克硫活性焦联合脱除技术。该项目于2014年10月开始建设，2015年6月建成投产，是我国首套钢铁球团烟气活性焦联合脱除装置，装置全景图见图2所示，项目相关设计、运行参数见表1所示：
表1设计烟气条件
装置投运以来，排放指标优良，环保效果显著。SO2排放浓度≤20mg/Nm3，粉尘排放浓度≤11mg/Nm3。当前NOx浓度在60-200mg/Nm3，利用物理吸附脱硝已满足当前排放标准，因此喷氨脱硝功能暂未投用，选取运行期间各项参数见图3-图6所示：
T-时间，φ-浓度，η-效率
▲-进口浓度，○-出口浓度，◆-脱硫效率T-时间;φ-浓度
▲-进口浓度，■-出口浓度
与传统湿法脱硫技术相比，活性焦联合脱除技术排烟温度在105-110℃，烟囱出口无“白烟”。活性焦联合脱除装置与湿法脱硫装置运行时排烟情况对比见图7，图8所示：
3.2运行费用
结合钢铁行业自身的特点，设计采取高炉煤气作为热源，相比使用电加热，年运行费用节省约402万元，折合2.47元/t矿。装置运行过程中产生的焦粉集中后通过气力输送系统送往球团回转窑作为燃料使用，既不产生二次固废污染，又节省了回转窑一部分燃料费用。由于球团烟气中SO2浓度会随铁矿原料含硫不同而变化，实际运行每月生产的98%硫酸在250-580t，副产品硫酸全部外销，装置运行费用见如下所示数据：
消耗项目消耗量单价年运行费用备注
活性焦148kg/h4870元/t570.84万元
用电量252kWh/h0.6元/kWh119.75万元
水0.09t/h5元/t0.36万元设备冷却水
压缩空气354Nm3/h0.1元/Nm328.04万元
氮气561Nm3/h0.1元/Nm344.43万元
高炉煤气1726Nm3/h0.09元/Nm3123.03万元
人工16人6万/a96.00万元
球团产量163万t2015年产量
直接运行费用982.45万元
折算吨矿成本6.03元/t矿
98%浓硫酸631kg/h230元/t-114.94万元负号为收益
实际运行费用867.50万元
折算吨矿成本5.32元/t矿
注：由于脱硝暂未投运，根据实际工况液氨消耗量116kg/h，按2700/t计算，年运行费用折算吨矿成本约1.52元/t矿。
4结论
经过多年研发及工程实践，上海克硫活性焦联合脱除技术成熟可靠，脱硫效率可达95%以上，脱硝效率可达70%以上，同时具有除尘等联合脱除效果，且副产商品硫酸，具有明显的环保效益。前进钢铁球团烟气治理项目的成功实践，表明活性焦联合脱除技术对球团烟气有较好的脱除效果，应在钢铁球团烟气治理领域得到进一步推广。
