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摘要：通过分析钢铁行业燃气锅炉的工程条件，对比不同的脱硫脱硝除尘技术路线，得出：目前的技术路线中，脉冲放电等离子体烟气一体化净化技术路线优势更为明显。与其他技术路线相比。 该技术路线更适合燃气锅炉烟气脱硫、脱硝除尘。
关键词：燃气锅炉； 脱硫； 反硝化； 除尘
0 前言
生态环境部等五部委联合印发的《关于推动钢铁行业实施超低排放的意见》指出，推动钢铁行业实施超低排放具有重要意义。推动产业高质量发展，推动产业转型升级，助力打赢蓝天保卫战。 措施。 钢铁行业在我国工业发展中占有重要地位，也是我国大气污染的主要来源之一。 针对当前形势，加快钢铁行业低碳转型具有重要意义。
随着河北省地方标准《锅炉大气污染物排放标准》（DB13/5161-2020）的发布，规定自2021年6月1日起，钢铁行业燃气锅炉大气污染物排放限值为：NOx排放限值为50mg/m3，SO2排放限值为10mg/m3，颗粒物排放限值为5mg/m3[1]，《锅炉大气污染物排放标准》（DB13 /5161-2021）公开文件进一步完善了排放要求。
钢铁行业实现燃气锅炉烟气全面超低排放的规划迫在眉睫。 目前国内脱硫脱硝除尘技术比较多。 但由于原有烟气符合老排放标准，可直接排放，燃煤锅炉烟气尚无脱硫、脱硝、除尘技术。 没有先例，也没有案例可以参考。 如何选择适合的技术路线是当前钢铁行业面临的共同问题。
1 燃煤锅炉超低温改造现状
1）烟气条件。 燃气锅炉的燃料为高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气。 它燃烧前端设备给出的气体，然后将燃烧后的烟气排出。 锅炉燃烧后的烟气特性与煤气的成分密切相关，而煤气的成分又与矿石有关。 根据钢厂正常生产情况，钢厂选择矿石主要考虑的是成本，因此矿石种类并不是一成不变的。 这就导致锅炉燃烧后烟气成分发生变化，烟气特性也随之发生变化。 因此，对脱硫脱硝除尘技术的适应性是一个考验。 根据钢厂一段时间的烟气排放数据和运行记录可以看出，正常情况下，锅炉的燃料为高炉煤气，NOx、SO2、粉尘值烟气的含量不高而且很稳定。 然而，当高炉检修或有转炉、焦炉煤气时，烟气中污染物浓度会大幅增加，达到正常值的2～3倍，这给高炉超低排放带来了很大困难。所有工作条件。
2）场地条件。 由于原烟气直接排放，燃气锅炉区域内设备布置相对紧凑。 锅炉房后面是引风机房，然后进入烟囱排放。 由于业主当时没有考虑增设环保设备，因此厂内没有预留安装环保设备的空间。 现场唯一可以利用的场地就是厂房、烟道上方的天空、道路、绿化带等区域。 这极大地影响了环保设备的面积和体积。 这绝对是一个挑战。
3）烟囱状况。 燃气锅炉排出的烟气温度约为140℃，烟气中含水量约为3%。 烟气没有腐蚀性，因此钢厂不对烟囱进行防腐处理。
4）施工条件。 近年来，钢铁生产效率越来越好。 钢厂一直处于高产状态，燃气锅炉是副产煤气的消耗设备，一直处于工作状态。 因此，对于新建环保设备项目，可以停止窑炉建设。 时间很短，不仅增加了施工难度，而且很多环保技术都无法满足如此恶劣的条件。
2 脱硫脱硝除尘技术介绍
根据钢厂燃气锅炉现场情况，目前有以下几种技术路线可供选择：SCR脱硝技术+半干法脱硫+布袋除尘技术、SCR脱硝技术+湿式脱硫+湿式电除尘技术、脉冲等离子体脱硫脱硝除尘一体化技术。
SCR脱硝技术+半干法脱硫+布袋除尘的技术路线是：燃烧后的烟气先经过换热器，达到200℃左右，然后进入SCR进行脱硝，然后进入半干法脱硫塔进行脱硫反应，然后反应产物烟气中的原始粉尘颗粒被布袋除尘器收集。
SCR脱硝技术+湿式脱硫+湿式电除尘器的技术路线是：燃烧后的烟气首先经过换热器，达到200℃左右，然后进入SCR进行脱硝，然后进入湿式脱硫塔进行脱硫反应，最后进入湿式电除尘器。 除尘器去除颗粒物。 但由于湿法脱硫后烟气会变成饱和湿烟气，因此需要对烟囱进行防腐或对烟气进行再加热。
脉冲等离子体脱硫脱硝除尘一体化技术路线是：燃烧后的烟气通过换热器加热至80℃左右，进入脉冲等离子体反应装置进行脱硫脱硝除尘一体化去除反应。除尘。 由于需要通过间歇喷淋的方式将收集到的污染物排出设备外，因此烟气会有10℃左右的温降。 70℃左右的烟气仍比烟气露点温度高20℃以上，不会对烟囱造成腐蚀。
1）SCR脱硝技术。 SCR是选择性催化还原技术。 是目前最成熟的脱硝技术。 其原理是：在催化剂作用下，在一定温度下向烟气中喷入氨或尿素，将NOx还原成N2和H2O。
主要反应式为：
是N2和H2O，不构成二次污染，净化效率高。 反硝化效率可高达90%以上。 缺点是催化剂容易中毒而失效。 反硝化效率会随着使用时间的增加而逐渐降低，需要定期进行。 更换以确保性能。
2）半干法脱硫技术。 半干法脱硫的原理是：将石灰浆液喷入塔内，利用烟气的热量使浆液中的水分蒸发，在脱硫剂干燥过程中与烟气中的SO2反应生成干粉状产品。 目前脱硫塔的设计主要采用循环流化床的机理，使石灰浆液在烟气的作用下悬浮在塔内，反复循环，从而充分接触和吸收烟气中的SO2。 在合适的Ga/S下，脱硫效率可达90%以上[2]，略低于湿法脱硫锅炉钢材，但其脱硫剂利用率高，反应迅速，烟气处理时间长，处理后烟气温度在70~80℃左右，不会造成烟囱腐蚀。
3）湿法脱硫技术。 湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气。 它是应用最广泛、技术最成熟的技术。 目前湿法脱硫大多采用石膏法。 通常湿法脱硫的液气比为5～14L/m3。 液气比越大锅炉钢材，脱硫效率越高，可高达95%。 由于液体是喷淋的，液气比比较大，所以当烟气通过湿法脱硫塔时，吸收液对烟气的冷却效果比较明显。 塔出口烟气温度50℃左右。 含水量也会大大增加，成为饱和的湿烟气，对烟囱有腐蚀作用。
4）布袋除尘技术。 袋式除尘器是一种高效的除尘设备。 具有除尘效率高、运行稳定、操作维护简单等优点。 广泛应用于钢铁、有色冶金、建材、化工、食品等行业。 国外燃煤电厂也广泛采用。 锅炉烟气净化。 但占地面积大，设备运行阻力大。 滤袋被烟气磨损，需要定期更换，运行维护成本较高。 由于滤料的耐温性能，其使用条件受到一定的限制，且对烟气有害。 对空气中的氧气、氮氧化物等成分有严格的要求。
5）湿式静电除尘器技术。 湿式静电除尘器是环保设备的终端处理设备。 它利用静电力分离气体中的灰尘。 在高电场强度的作用下，气体在电晕电极周围小范围内电离，产生大量的自由电子和正离子。 当含有灰尘的气体通过有大量负离子和电子的空间时，负离子和电子就会粘附在灰尘上。 在电场力的作用下，带电灰尘沿与其极性相反的方向运动。 在负电晕电场中，大量带负电的灰尘向地面移动。 最后吸附在收尘杆上，通过喷水将收集到的粉尘带出设备，完成烟气净化过程。 湿式电除尘器无二次粉尘，除尘效率高。 采用水代替振动清灰，大大提高了设备的可靠性。 但由于清灰采用连续喷水方式，且烟气湿度较高，因此必须有良好的防腐措施。
6）脉冲放电等离子体脱硫脱硝除尘一体化技术。 一体化脉冲放电等离子体烟气净化技术基于高压气体放电，激发烟气中的H2O、O2等分子，产生OH*、H*等活性自由基和水合分子[3]。 这些自由基与烟气中的SO2、NO等污染物结合，生成相应的H2SO4、HNO3等液滴。 像灰尘颗粒一样，它们在静电场的作用下带电并被收集。 具体反应机理如下：
自由基的形成：
脉冲放电等离子体烟气一体化净化技术可同时去除多种污染物，无二次污染，占用空间小。 可有效避免“白烟”现象，但适用于中低浓度烟气处理。 如果在高浓度烟雾条件下使用，经济性很差。
3 脱硫脱硝除尘技术路线对比分析
从上述技术的简要介绍可以看出，SCR脱硝技术+半干法脱硫+布袋除尘技术、SCR脱硝技术+湿式脱硫+湿式电除尘技术、脉冲等离子脱硫技术等3条技术路线，脱硝除尘一体化技术，均可实现。 钢厂燃气锅炉具有超低排放功能，但三者在占地面积、投资成本、运行维护成本等方面存在一定差异。
如表1所示，SCR脱硝技术+半干法脱硫+布袋除尘技术路线和SCR脱硝技术+湿式脱硫+湿式电除尘技术路线所占面积为脉冲放电等离子体烟气一体化净化技术路线设备。 6倍，运营成本是10倍左右，三者的投资成本比较接近。
从三者的反应温度来看，脉冲放电等离子烟气一体化净化技术的反应温度在80℃左右，而SCR脱硝技术+半干法脱硫+布袋除尘技术和SCR脱硝技术+湿法脱硫+湿法电除尘技术的反应温度在200℃左右，这也是烟气热量的浪费。
4。结论
综上所述，从成本角度来看，脉冲放电等离子体烟气一体化净化技术路线明显优于其他两种技术路线，且占地面积小很多，脉冲放电等离子体烟气一体化净化设备可布置架空并放置在烟道、房屋、道路和其他设施上方。 不占用地面空间，也不影响其他设施设备的正常工作。 整体改造工程规模要小得多。
脉冲放电等离子体烟气一体化净化技术设备可完成多种污染物的去除。 设备比较简单，设备数量少，附属系统少。 设备操作简单，故障率低，运维人员可快速上手。 人员需求少，大大减少了设备的操作和维护工作量。
钢铁行业燃气锅炉烟气脱硫脱硝除尘技术正处于起步和探索阶段。 需要结合燃气锅炉烟气的特点，不断创新和完善脱硫脱硝除尘技术，整合各公司的优势，在保证性能的同时降低投资和运行成本，同时减少对环境的二次污染和促进钢铁工业健康快速发展。
