隨著鋼鐵行業(yè)明確超低排放要求，燒結(jié)工序作為鋼鐵行業(yè)污染物排放的重要源頭之一，其所產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物分別占鋼鐵行業(yè)污染物總排放量的70%和50%左右，燒結(jié)工序已成為我國(guó)鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的重要領(lǐng)域。我國(guó)自2018 年開展的鋼鐵行業(yè)超低排放改造，已明確燒結(jié)機(jī)頭煙氣、球團(tuán)焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時(shí)均值排放濃度分別不高于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。
目前，鋼鐵行業(yè)脫硫、除塵的工藝已經(jīng)十分成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)超低排放相應(yīng)的指標(biāo)，在技術(shù)路線上有很多選擇。由于燒結(jié)煙氣溫度、濕度和煙氣的組成比較復(fù)雜，煙氣脫硝技術(shù)不夠成熟。因此，針對(duì)燒結(jié)煙氣中氮氧化物減排技術(shù)的開發(fā)是未來(lái)幾年鋼鐵行業(yè)污染物控制的主要工作之一。
燒結(jié)煙氣脫硝工藝技術(shù)
工業(yè)煙氣NOx排放控制技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù)（SCR）、選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）、活性炭吸附技術(shù)、氧化脫硝技術(shù)等。
SCR 技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣脫硝中具有廣泛應(yīng)用，該技術(shù)是在350～400 ℃溫度范圍內(nèi)，在催化劑的作用下，噴入氣態(tài)NH3將煙氣中的NOx還原成N2，脫硝效率一般在85% 左右。SNCR技術(shù)是在煙溫850~1050℃時(shí)，將氨、尿素等還原劑噴入煙氣中與NOx發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)夂退?，但脫硝效率只能達(dá)到50%左右，脫硝率低?；钚蕴课郊夹g(shù)利用活性炭的吸附性能將NOx吸附脫除，同時(shí)通入NH3可使NOx在活性炭表面發(fā)生催化還原反應(yīng)生成N2。
由于我國(guó)燒結(jié)煙氣溫度較低，達(dá)不到SCR的操作溫度，且上述三種工藝脫硝過程中需噴入氨氣作為還原劑，尤其是在入口氮氧化物高的情況下需要噴入過量的氨氣導(dǎo)致存在氨逃逸等諸多問題，故該類技術(shù)在燒結(jié)煙氣脫硝應(yīng)用中存在較大弊端。
氧化脫硝技術(shù)是采用強(qiáng)氧化劑將不易被吸收的NO氧化為可溶可吸收的高價(jià)氮氧化物，再通過濕法、干法/半干法吸收工藝進(jìn)一步吸收反應(yīng)去除高價(jià)氮氧化物。氧化法具有對(duì)煙溫要求低、占地面積小、脫硝效率高等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的應(yīng)用在燒結(jié)煙氣脫硝上。目前較為成熟應(yīng)用的氧化方式主要包括亞氯酸鈉溶液法、二氧化氯法、臭氧法等。
氧化脫硝技術(shù)原理
氧化脫硝技術(shù)是將難溶于水的NO氧化為高價(jià)態(tài)的NOx，其中NO2在水中溶解度分別為213g/dm3，利用高價(jià)態(tài)NOx易溶易吸收的特性，借助原有的脫硫工藝完成脫硝，實(shí)現(xiàn)超低排放。
1、氧化原理
就當(dāng)前綜合使用情況來(lái)看，非臭氧法氧化工藝，如亞氯酸鈉溶液法、二氧化氯法具有低溫條件下氧化效率高、氧化選擇性強(qiáng)、只氧化到NO2，無(wú)更高價(jià)氮氧化物。
亞氯酸鈉溶液/二氧化氯氣體具備強(qiáng)氧化性，在低溫（80~150℃）下，接觸時(shí)間0.3~1s內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速地將NO氧化為NO2，且對(duì)NO具有良好的氧化選擇性[2]。
2、吸收原理
實(shí)現(xiàn)NO的高效氧化后，主要氧化產(chǎn)物NO2和SO2的協(xié)同吸收是脫除系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。氧化法可以配合多種脫硫工藝實(shí)現(xiàn)同步脫硫脫硝。在此，以目前使用范圍廣、運(yùn)行穩(wěn)定的半干法循環(huán)流化床（CFB）工藝為例，分析NO2的吸收原理。
在氧化法結(jié)合半干法脫硫脫硝工藝中，CFB吸收塔內(nèi)濕度較低，水在吸收劑顆粒表面形成一層液膜，與氣相中的SO2和NO2發(fā)生氣-液-固三相反應(yīng)[3-4]。
一方面，部分NO2在吸收劑表面液膜中直接被水和堿性吸收劑吸收，生成硝酸鈣和亞硝酸鈣[2,5]。
另一方面，SO2對(duì)NO2的吸收存在較強(qiáng)的促進(jìn)作用，在吸收劑表面的液膜中，SO2與H2O快速反應(yīng)生成SO32-，SO32-具有還原性，可以與NO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)。有研究表明，通過增加顆粒表面的相對(duì)濕度，增加顆粒表面液膜中SO32-濃度，從而促進(jìn)NO2的吸收[2,5]。
在吸收塔內(nèi)，通過吸收劑酸堿中和、以及SO2促進(jìn)、NO和NO2協(xié)等多因素耦合作用機(jī)理，可實(shí)現(xiàn)NO2的高效吸收，滿足NOx的排放濃度50mg/Nm3以下。
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