摘要：活性炭法煙氣凈化技術(shù)由于其技術(shù)的先進(jìn)性已成為鋼鐵企業(yè)實(shí)現綠色及可持續發(fā)展的一個(gè)重要技術(shù)選擇?；钚蕴糠ň哂懈咝摿蛎撓趺摱f英及重金屬性能,其工藝簡(jiǎn)單,占地面積小,系統無(wú)二次污染物產(chǎn)生且副產(chǎn)物可回收利用。相比于"半干法+SCR",總投資更具有優(yōu)越性。本文研究了新型低溫炭基催化劑,研制了具有多床層模塊化結構的脫除塔、集加熱與冷卻于一體的活性炭再生塔及具有多點(diǎn)卸料功能的鏈式斗提機,并對系統進(jìn)行了仿真研究,結果表明該系統流場(chǎng)均勻,達到設計要求,能實(shí)現穩定運行。目前中冶長(cháng)天已與寶鋼湛江鋼鐵有限公司簽訂了2臺550m~2燒結機煙氣凈化系統工程承包合同,隨著(zhù)該技術(shù)成本的降低和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)一步推廣,將會(huì )產(chǎn)生巨大的社會(huì )及經(jīng)濟效益。

1引言柴油發(fā)電機組

鋼鐵行業(yè)為推進(jìn)我國工業(yè)化、城鎮化的發(fā)展做出了重要貢獻，但同時(shí)我國鋼鐵工業(yè)環(huán)保水平低，單位產(chǎn)量污染物排放量較高，已嚴重制約鋼鐵產(chǎn)業(yè)整體競爭力的提高。為控制污染物排放，國家環(huán)保部制定了《鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》，指出自2015年1月1日，現有鋼鐵企業(yè)燒結、球團執行以下大氣污染物排放限值：SO2200mg/m3、NOx300mg/m3、二噁英類(lèi)0.5ng-TEG/m3?？梢?jiàn)，鋼鐵行業(yè)大氣污染治理已由原來(lái)的除塵、脫硫提升為SO2-NOx-二惡英等多污染物協(xié)同控制。目前，國內脫硫技術(shù)趨于成熟，脫硝脫二噁英仍處于起步階段。2000年，當日本政府于提出執行二惡英排放濃度標準后，日本鋼鐵公司新建燒結煙氣處理工藝全部采用活性炭吸附工藝?；钚蕴糠Y煙氣凈化技術(shù)是一種可資源化的干法煙氣處理技術(shù)，具有節水、脫硫、脫硝、脫二噁英、脫重金屬、除塵及除去其他微量有害煙氣成分（如HCl、HF、SO3等）的功能，同時(shí)可回收國內緊缺的硫資源（高濃度SO2可制備濃硫酸等）。

2技術(shù)及經(jīng)濟分析

國內鋼鐵行業(yè)主要關(guān)注的多污染物控制技術(shù)為半干法脫硫+SCR脫硝（長(cháng)流程）和活性炭法（短流程）。半干法脫硫+SCR脫硝由于工藝流程較長(cháng)，占地面積較大，副產(chǎn)物難以處理，二噁英未實(shí)現真正治理，對煙氣加熱所需熱能較大，因此暫未應用于燒結煙氣治理，目前處于積極探索階段?；钚蕴糠ㄗ鳛橐环N先進(jìn)的煙氣凈化方法，污染物綜合治理能力無(wú)與倫比，副產(chǎn)物可實(shí)現很好的資源化再利用（副產(chǎn)高濃度SO2可生產(chǎn)硫酸，炭粉可用作燒結或高爐燃料），而且再生時(shí)只需對少量的活性炭加熱，能耗低，其主要技術(shù)及性能參數見(jiàn)表1。

活性炭法初期投資較“半干法+SCR”高，但運行費用卻低于“半干法+SCR”，以國內某大型燒結機估算，脫硝率為40%時(shí)，1年后“半干法+SCR”總投資（初期投資+運行費）將超過(guò)活性炭法；脫硝率為80%時(shí)，6年后“半干法+SCR”總投資將超過(guò)活性炭法，如圖1所示。

3應用研究

中冶長(cháng)天于2006年開(kāi)展活性炭法煙氣凈化技術(shù)的研究，并于2012年聯(lián)合清華大學(xué)、寶鋼共同承擔了國家“863”項目，開(kāi)展活性炭法半工業(yè)化應用研究，建設了處理30000m3/h燒結煙氣的半工業(yè)化試驗裝置（圖2、圖3），可實(shí)現脫硫率≥98%，脫硝率60%（圖4）。

3.1炭基催化劑研制

現行工業(yè)脫硫脫硝活性炭的脫硝效率還不是很高，為了滿(mǎn)足越來(lái)越嚴格的環(huán)保要求，研制了第一代低溫脫硝炭基催化劑。研究了原煤配比、活化方法及負載物類(lèi)型等對催化劑強度及脫硝催化活性的影響，研制了高強度、高活性的低溫炭基催化劑，并對其性能進(jìn)行表征與評估。針對成型制備技術(shù)，考察各種粘結劑、混合時(shí)間、攪拌速率、擠壓壓力、活性溫度、活化時(shí)間等因素對顆粒狀催化劑的抗壓強度和SCR活性的影響，確定了最優(yōu)的生產(chǎn)工藝參數。炭基催化劑研制技術(shù)路線(xiàn)如圖5所示。

3.2關(guān)鍵設備研制

關(guān)鍵設備包括脫除塔、再生塔及催化劑輸送及布料設備。

脫除塔采用移動(dòng)重力塔，煙氣在增壓風(fēng)機的作用下，通過(guò)吸附塔的煙氣入口進(jìn)入吸附塔，均勻地分布在吸附塔進(jìn)氣室，橫向均勻地穿過(guò)吸附塔催化劑床層，在通過(guò)催化劑床層的時(shí)候，燒結煙氣中的SO2、NOx被脫除，同時(shí)協(xié)同脫硫粉塵、二噁英等有害物質(zhì)，從而達到凈化燒結煙氣的作用。研制了具有多層吸附（圖6）、防摔損均勻布料（圖7）、圓輥排料（圖8）及模塊式結構等多項技術(shù)的具有寬幅適應能力的耐腐蝕脫除塔。

再生塔是高溫活化催化劑及對副產(chǎn)物進(jìn)行資源化處理的設備（圖9、圖10），主要通過(guò)氣固傳熱規律的研究開(kāi)發(fā)了具有高效的催化劑活化效果及耐磨蝕、低能耗的再生塔，并實(shí)現二噁英的分解及副產(chǎn)物的資源化，主要研究了一體化加熱冷卻技術(shù)、顆粒輸送阻氧技術(shù)、管板殼體連接技術(shù)及管板管束連接技術(shù)等。

催化劑輸送設備采用鏈式斗提機（圖11、圖12），主要研究了多點(diǎn)卸料、姿態(tài)控制、防鏈條跑偏及鏈斗輸送穩料等技術(shù)，實(shí)現了在較高溫度下輸送催化劑，并減少催化劑的碰撞、磨損并合理布料。輸送系統采用“Z”型設計，從而降低了活性炭的摔損，實(shí)現了活性炭的連續運輸，結構緊湊，效率高。

3.3流場(chǎng)仿真分析

對吸附塔、再生塔進(jìn)行了仿真分析研究，結果表明，進(jìn)入吸附塔時(shí)煙氣產(chǎn)生明顯湍流，但進(jìn)入活性炭床層時(shí)，流速比較均勻（圖13）；對再生塔內活性炭移動(dòng)規律、加熱及冷卻氣體運動(dòng)過(guò)程和載氣流速分布規律進(jìn)行了詳細分析（圖14），其結果達到設計要求，系統內活性炭、加熱氣體和冷卻氣體基本處于平穩運行狀態(tài)，再生塔內由于化學(xué)反應不平穩，引起載氣的運行也相對不平穩。

4結束語(yǔ)

隨著(zhù)環(huán)保的日趨嚴格和煙氣凈化技術(shù)的發(fā)展，活性炭法將成為鋼鐵企業(yè)實(shí)現綠色發(fā)展、低碳發(fā)展、清潔發(fā)展和可持續發(fā)展的一個(gè)重要技術(shù)選擇。目前中冶長(cháng)天已與寶鋼湛江鋼鐵有限公司簽訂了2臺550m2燒結機煙氣凈化系統工程承包合同，隨著(zhù)該技術(shù)成本的降低和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)一步推廣，活性炭煙氣凈化技術(shù)及裝備將會(huì )產(chǎn)生巨大的社會(huì )及經(jīng)濟效益。