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摘要：本文介绍了SCR脱硝技术在石横特钢新3#烧结烟气中NOx减排的应用以及工艺控制方法，运行中存在的问题及对策，运行指标等，实现烧结烟气NOx排放浓度≤50 mg/m?，达到国家超低排放标准，取得了较好的环境和社会效益。
关键词：烧结 脱硝
1 前言
烧结烟道废气中排放的氮氧化物含量在280-360 mg/m3，其来源主要是空气中的氧与烧结燃料中氮元素高温燃烧发生反应生成NOx，烟气中的NOx主要由NO和NO2组成，其中NO约占NOx总量的95%，NO2约占NOx总量的5%。根据山东省《钢铁工业大气污染物排放标准》中规定“烧结烟道废气中氮氧化物排放量要求在50 mg/m3以下”，通过工艺调整优化，只能将氮氧化物控制在270 mg/m3左右，氮氧化物减排问题已成为制约公司能否生存发展的主要瓶颈。在此背景下，石横特钢开展烧结烟气NOx减排技术研究，新3#烧结SCR脱硝技术于2018年12月15日投入应用，该技术使用20%浓度的氨水作为脱硝还原剂，将烧结烟气NOx降低至50 mg/m3以内，实现NOx超低排放，成为山东省第一家烧结脱硝技术示范单位，同时被山东省评为超低排放示范企业。
2 SCR脱硝原理
2.1 化学反应原理
在SCR脱硝工艺中，将氨水雾化喷入烧结烟气中，在催化剂作用下和300-400℃温度范围内氨与NOx反应，生成氮气和水。
2.2 化学反应机理
氨首先被催化剂活化成氨基，再与烟气中的NO偶合，形成了极易降解为N2和H2O的亚硝基中间产物。随着还原态的催化剂被烟气中的氧气所氧化，催化剂得到复原，实现了催化循环。
3 SCR脱硝技术工艺流程
SCR脱硝技术有以下系统：热风炉加热系统、GGH系统、SCR反应器（含三层催化剂及吹灰系统）、烟气降温系统、氨水储存及输送系统、电气控制系统等。
工艺流程：主抽风机将130℃的原烟气送入脱硝原烟道，烟气流经GGH换热器，将原烟气加热到310℃，氨水经喷枪雾化在脱硝原烟道与加热后原烟气混合，进入SCR反应器，在催化剂作用下，氨气与烟气中的NOx加速反应实现脱硝。脱硝后的烟气经GGH换热器降温至160℃，再进入烟气降温器降温至120℃，经增压风机去往吸收塔进行脱硫除尘，最终达标排放。
4 脱硝技术参数的控制
4.1 催化剂活性
催化剂是SCR系统中关键设备之一，其类型、结构和表面积对脱除NOx效果有很大影响，该工艺选择金属氧化物为催化剂，主要材质为V2O5-WO3（MoO3）/TiO2。影响催化降解效果的因素：
（1）反应温度
反应温度决定着反应速度和反应活性。如果温度过低，反应速率慢，甚至出现了一些不利于NOx降解的副反应，如铵盐的生成反应加快。SCR系统反应温度控制在300℃～400℃之间。
（2）空间速率
烟气的空间速率越大，其停留时间越短。一般而言，SCR的脱硝效率将随烟气空间速率的增大而降低。空间速率通常是根据SCR反应器的布置位置、脱硝效率、烟气温度、允许的氨逃逸量以及粉尘浓度来确定的。一般在2500～3500h-1。
4.2 脱硝率
烧结废气中入口NOx浓度一般在280-360 mg/m3，通过时时控制氨水流量、喷氨周期，保证SCR系统出口NOx小于50 mg/m?，脱硝率达90%以上。
4.3 催化剂压差
催化剂运行压差反映了烟气经过SCR反应器催化剂层后的压头损失。压差的升高趋势，代表催化剂的堵塞严重程度。正常情况下，该压差<0.6kPa。
5 运行中存在的问题及对策
5.1 催化剂堵塞
催化剂堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂小孔中，阻碍了NOx、NH3、O2到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。
新3#烧结脱硝系统于2018年12月15日投入运行，运行后由于对反应温度、吹扫周期及吹扫压力等工艺参数的控制缺乏经验，运行后不到一个月，催化剂总压差由0.48 kPa逐步升高至1.5 kPa，系统阻力增加，导致烧结负压降低，影响烧结矿产量降低。于2019年2月15日对脱硝系统工艺停机检查，经检查发现催化剂堵塞严重。
为彻底解决催化剂堵塞对生产的影响，脱硝攻关小组不断创新，拟在吹风管道中兑入调质剂，5月11日停机12小时通过对相关设备的改造和对接，实现往吹风管道中兑入调质剂。调质量剂的主要作用是改善烟气的品质，降低烟气的粘度，调质剂使用后催化剂堵塞现象得以消除，实现了SCR系统的长期平稳运行。
5.2 催化剂的磨损
催化剂的磨蚀主要是由于飞灰撞击在催化剂表面形成的，磨蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。
5.3 催化剂碱金属及砷中毒
碱金属中毒主要是烟气中Na、K腐蝕性混合物与催化剂表面接触，降低催化剂活性。砷（As）中毒主要是由烟气中的As2O3扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中，在催化剂的活性位置与其它物质发生反应堆积，引起催化剂活性降低。
5.4 催化剂的更换与保养
当催化剂磨损或堵塞严重时，催化剂反应面积减少，会引起烟气流不均匀和催化剂反应不充分，影响脱硝效率降低，氨逃逸率增加，需要对催化剂进行更换或清理。
6 运行指标
烧结烟气中NOx排放浓度由350 mg/m?降至50 mg/m?以下，实现环保超低排放要求，每年可减排氮氧化物约1100吨.2019年5至10月份，脱硝运行电耗0.79 kwh/t、加热炉煤气消耗4.81 m?/t、氨水消耗0.7 kg/t、调质剂消耗0.38 kg/t、氮气消耗5.78 m?/t、水消耗0.06 m?/t，综合人工、维修合计运行成本7～8元/t。
7 结论
7.1 石横特钢烧结SCR脱硝技术用于烧结烟气治理实现NOx超低排放，NOx排放浓度降至50 mg/m3以内，环境效益和社会效益显著。
7.2喷吹压力、频次，喷吹管与催化剂垂直距离、调质剂的使用、碱金属含量控制是实现催化剂稳定运行的关键。
关键词：烧结 脱硝
1 前言
烧结烟道废气中排放的氮氧化物含量在280-360 mg/m3，其来源主要是空气中的氧与烧结燃料中氮元素高温燃烧发生反应生成NOx，烟气中的NOx主要由NO和NO2组成，其中NO约占NOx总量的95%，NO2约占NOx总量的5%。根据山东省《钢铁工业大气污染物排放标准》中规定“烧结烟道废气中氮氧化物排放量要求在50 mg/m3以下”，通过工艺调整优化，只能将氮氧化物控制在270 mg/m3左右，氮氧化物减排问题已成为制约公司能否生存发展的主要瓶颈。在此背景下，石横特钢开展烧结烟气NOx减排技术研究，新3#烧结SCR脱硝技术于2018年12月15日投入应用，该技术使用20%浓度的氨水作为脱硝还原剂，将烧结烟气NOx降低至50 mg/m3以内，实现NOx超低排放，成为山东省第一家烧结脱硝技术示范单位，同时被山东省评为超低排放示范企业。
2 SCR脱硝原理
2.1 化学反应原理
在SCR脱硝工艺中，将氨水雾化喷入烧结烟气中，在催化剂作用下和300-400℃温度范围内氨与NOx反应，生成氮气和水。
2.2 化学反应机理
氨首先被催化剂活化成氨基，再与烟气中的NO偶合，形成了极易降解为N2和H2O的亚硝基中间产物。随着还原态的催化剂被烟气中的氧气所氧化，催化剂得到复原，实现了催化循环。
3 SCR脱硝技术工艺流程
SCR脱硝技术有以下系统：热风炉加热系统、GGH系统、SCR反应器（含三层催化剂及吹灰系统）、烟气降温系统、氨水储存及输送系统、电气控制系统等。
工艺流程：主抽风机将130℃的原烟气送入脱硝原烟道，烟气流经GGH换热器，将原烟气加热到310℃，氨水经喷枪雾化在脱硝原烟道与加热后原烟气混合，进入SCR反应器，在催化剂作用下，氨气与烟气中的NOx加速反应实现脱硝。脱硝后的烟气经GGH换热器降温至160℃，再进入烟气降温器降温至120℃，经增压风机去往吸收塔进行脱硫除尘，最终达标排放。
4 脱硝技术参数的控制
4.1 催化剂活性
催化剂是SCR系统中关键设备之一，其类型、结构和表面积对脱除NOx效果有很大影响，该工艺选择金属氧化物为催化剂，主要材质为V2O5-WO3（MoO3）/TiO2。影响催化降解效果的因素：
（1）反应温度
反应温度决定着反应速度和反应活性。如果温度过低，反应速率慢，甚至出现了一些不利于NOx降解的副反应，如铵盐的生成反应加快。SCR系统反应温度控制在300℃～400℃之间。
（2）空间速率
烟气的空间速率越大，其停留时间越短。一般而言，SCR的脱硝效率将随烟气空间速率的增大而降低。空间速率通常是根据SCR反应器的布置位置、脱硝效率、烟气温度、允许的氨逃逸量以及粉尘浓度来确定的。一般在2500～3500h-1。
4.2 脱硝率
烧结废气中入口NOx浓度一般在280-360 mg/m3，通过时时控制氨水流量、喷氨周期，保证SCR系统出口NOx小于50 mg/m?，脱硝率达90%以上。
4.3 催化剂压差
催化剂运行压差反映了烟气经过SCR反应器催化剂层后的压头损失。压差的升高趋势，代表催化剂的堵塞严重程度。正常情况下，该压差<0.6kPa。
5 运行中存在的问题及对策
5.1 催化剂堵塞
催化剂堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂小孔中，阻碍了NOx、NH3、O2到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。
新3#烧结脱硝系统于2018年12月15日投入运行，运行后由于对反应温度、吹扫周期及吹扫压力等工艺参数的控制缺乏经验，运行后不到一个月，催化剂总压差由0.48 kPa逐步升高至1.5 kPa，系统阻力增加，导致烧结负压降低，影响烧结矿产量降低。于2019年2月15日对脱硝系统工艺停机检查，经检查发现催化剂堵塞严重。
为彻底解决催化剂堵塞对生产的影响，脱硝攻关小组不断创新，拟在吹风管道中兑入调质剂，5月11日停机12小时通过对相关设备的改造和对接，实现往吹风管道中兑入调质剂。调质量剂的主要作用是改善烟气的品质，降低烟气的粘度，调质剂使用后催化剂堵塞现象得以消除，实现了SCR系统的长期平稳运行。
5.2 催化剂的磨损
催化剂的磨蚀主要是由于飞灰撞击在催化剂表面形成的，磨蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。
5.3 催化剂碱金属及砷中毒
碱金属中毒主要是烟气中Na、K腐蝕性混合物与催化剂表面接触，降低催化剂活性。砷（As）中毒主要是由烟气中的As2O3扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中，在催化剂的活性位置与其它物质发生反应堆积，引起催化剂活性降低。
5.4 催化剂的更换与保养
当催化剂磨损或堵塞严重时，催化剂反应面积减少，会引起烟气流不均匀和催化剂反应不充分，影响脱硝效率降低，氨逃逸率增加，需要对催化剂进行更换或清理。
6 运行指标
烧结烟气中NOx排放浓度由350 mg/m?降至50 mg/m?以下，实现环保超低排放要求，每年可减排氮氧化物约1100吨.2019年5至10月份，脱硝运行电耗0.79 kwh/t、加热炉煤气消耗4.81 m?/t、氨水消耗0.7 kg/t、调质剂消耗0.38 kg/t、氮气消耗5.78 m?/t、水消耗0.06 m?/t，综合人工、维修合计运行成本7～8元/t。
7 结论
7.1 石横特钢烧结SCR脱硝技术用于烧结烟气治理实现NOx超低排放，NOx排放浓度降至50 mg/m3以内，环境效益和社会效益显著。
7.2喷吹压力、频次，喷吹管与催化剂垂直距离、调质剂的使用、碱金属含量控制是实现催化剂稳定运行的关键。