从实际运行效果来看，该工艺系统整体运行稳定，烟气净化效果基本达到50mg/m3超低排放限值要求。最后，根据实践经验，总结和展望了活性炭净化烧结烟气技术存在的问题和未来发展。

1、前恶语

随着环境标准的提高，作为钢铁行业SO2、NOx和二英等污染物的主要排放源，处理烧结烟是钢铁行业实现绿色生产的重要环节。

烧结废气具有含尘量高、含水量大、有害物质多、腐蚀性强、SO2浓度波动大等特性，因此要想实现对污染物的高效去除，就需要选择适合烧结烟气特性的净化工艺[1-4]。

传统的半干法和湿法烧结烟气管理技术产生大量废弃物，烟气净化水平难以进一步提高。与传统的烟气净化技术相比，活性炭净化烧结烟气具有净化程度高、深度节水、资源回收、无固体废弃物等优点，一个系统中可以去除SO2、NOx、粒子状物、二恶英、重金属等多组分污染物，自2008年首次大型工程化应用于太钢以来，国内已有很多部门采用该技术[5-10]。

以前国内活性炭处理烧结烟采用交流技术，烟净化程度达到国家标准，但距离超低排放限制值的要求仍有一定差距，特别是脱硝水平和超低排放要求差距较大。

通过国内各种烧结烟净化技术和发达国家垃圾焚烧领域烟管理技术的考察比较，河钢邯郸钢在国内首次选择逆流式活性炭选择性催化还原(CSCR)烧结烟净化技术。该工艺自2021年应用于邯郸钢东区烧结机以来，实现了长周期稳定顺行，达到了较高的烟气净化水平。

鉴于其良好的运行效果，2021年2月在邯郸钢铁西区烧结机运行了第二套逆流CSCR技术。本文详细阐述了该技术的技术选择、运行效果、技术特征等，供同行参考。

2逆流式工艺特点和优势

2.1活性炭脱硫脱硝工艺分类

活性炭脱硫脱硝工艺从烟气和活性炭运动方式分为交叉流(垂直流)和逆流两种。交叉流程中活性炭和烟气分别做垂直运动和水平运动，两者在运动方向上垂直接触，交叉流程在国内应用比较早，典型有太钢、日照等[8、10]，在有色领域也应用比较广泛。

逆流式工艺活性炭自上而下，烟气自下而上，两者逆流相向接触，在发达国家垃圾焚烧领域和电厂等应用较多，国内河钢邯郸钢首次将逆流式工艺应用于烧结烟气处理。

2.2不同工艺对比

河钢邯郸钢反流式CSCR系统中，烟气自下而上，活性炭自上而下，两者反流接触，活性炭从吸附塔底部连续排出，输送至分析塔分析，分析后的活性炭进入系统循环使用(工艺流程见图1)。

图1逆流CSCR工艺流程

SO2通过活性炭的吸附、分析作用，通过催化剂的催化氧化制成浓硫酸，实现了资源的回收利用。通过脱硫段后，在上升的烟气中喷射氨，进入脱硝段后，NOx在活性炭催化作用下转化为氮气和水进行脱硝。

性炭饱和度不一致，活性炭的吸附能力没有充分发挥。逆流式工艺中活性炭与烟气相对运动，两者均匀接触，吸附塔顶部活性炭装入后，随着向下运动，饱和度逐渐提高，水平方向活性炭饱和度一致，运动到吸附塔底部，烟气入口活性炭饱和度最大排出。从总体反应器设计分析，逆流技术具有更好的动力学优势。

交流技术在同一活性炭床层脱硫和脱硝，SO2浓度不低于一定范围时，喷射氨容易出现床板结，影响系统运行。

逆流式工艺将系统脱硫和脱硝功能分离，脱硫段在下、脱硝段在上，烟气先进行脱硫处理，确保硫含量低于一定范围后，在脱硫段和脱硝段的中间喷射氨，烟气进入脱硝段后进行脱硝，消除喷射氨后发生的活性炭板结问题。

上部只承担脱硝任务，有效提高了氮氧化物的净化效率。此外，通过优化设计，脱硫段和脱硝段共用一套装料和排出装置，与单层结构相比，装备的复杂性小，日常维护工作量有限。

3应用实践

3.1烟气净化指标

逆流式CSCR系统生产后，实现长周期稳定顺行和高烟气净化效率，其主要污染物净化数据见表1。

表12021年上半年主要污染物净化数据(mg/Nm3)

可见，其中NOx排放浓度低于50mg/Nm3，SO2排放浓度低于10mg/Nm3，固体颗粒物排放浓度低于15mg/Nm3，NOx排除水平在国内领先。

另外，根据现场实况和表1数据，

(1)4~6月生产秩序基本正常，粒子状物、SO2、NOx排出浓度基本达到超低排出限制值的要求。5月份由于活性炭分阶段供应不足，系统多个模块活性炭不足，NOx排放浓度比超低排放限值高1mg/m3，其他时间基本在40mg/m3以下，满足超低排放限值要求的50mg/m3指标。

(2)1～3月份属于采暖季，由于受环保减

排政策约束高炉和烧结过程产生的除尘灰不能外排出厂，只能全部进入烧结过程，使得混匀料结构中废杂灰比例由1.5%～2%左右提高到5%～6%左右，废杂灰比例提高后烧结烟气污染物浓度明显提高。废灰粒子细，容易随烟飞散，受其影响系统出口粒子物的浓度比非供暖季节高，达到12mg/m3左右。

SO2和NOx浓度提高后，系统出口浓度没有异常，暖气季节烟气净化指标验证了系统烟气净化能力能够满足技术运行的要求。

3.2设备稳定运行状况

系统运行以来，随机运行率达到100%，CSCR系统故障影响烧结机停车事故未发生。主要是因为系统的设计方式具有离线检查功能。

系统由多个相互独立的模块组成，每个模块都有独立的进气、出气截止阀门，不会影响每个模块的工作状态。当某个模块出现问题时，以切断阀门进行离线检查，不影响其他模块的正常运行。因为逆流式CSCR系统的排烟净化能力很高，所以在个别模块离线检查时也能保证系统的排烟净化效果。

3.3投资和运行成本

首套CSCR系统共投资3.1亿元，其中固定设备投资2.5亿元，首次购买活性炭需要0.6亿元。

系统投入运行后，主要运行成本包括电费、氮气、活性炭、氨水、高炉煤气、蒸汽等，其中电费、氮气和活性炭占总运行成本的70%以上。氮气成本较高主要是由于其作为系统保护气，为确保系统安全，用量较大，随着工艺操作水平逐步提高，该项成本有较大降低空间。其详细的运行成本构成如图2所示。

图2逆流式CSCR系统运行成本构成

折合吨烧结矿，以上各项运行成本共达16.19元。此外，由于系统可以回收浓硫酸，同时产生的活性炭粉可以作为烧结燃料，两个项目可以分别降低吨烧结矿的成本1.1元和0.85元。综合考虑最终吨烧结矿的运行成本为14.24元。

3.4次污染物零排放

逆流式CSCR系统次污染物循环如图3所示。

图3逆流式CSCR系统二次污染物循环

常规烧结烟净化工艺会产生大量固体废气，形成二次污染。随着环境保护的要求越来越严格，脱硫灰的排放和保管也成为困扰企业的重要问题。

从图3可以看出，逆流式CSCR系统产生的废弃物主要是活性炭粉和制酸废水，活性炭粉可以用作烧结燃料。制酸废水经过简单的处理，可以加入混制粒子的过程，制酸过程产生的尾气全部导入分析塔处理，在实际应用中没有发现不良影响。逆流式CSCR系统无任何二次污染物外排，实现二次污染物零排放。

4重要技术和运行要求

逆流CSCR系统的正常运行涉及活性炭、吸附塔、分析塔、活性炭运输系统、排出系统、安全保护程序等多个硬件和软件因素，任何薄弱环节都会影响系统整体的运行效果。根据实践经验，以下三个因素对系统运行的影响突出。

4.1活性炭质量

选择合适的活性炭是烟气管理效果和成本控制的基础。国内应用于烧结烟气脱硫脱硝的活性炭种类繁多，比较通用的标准包括山西新华制定的GB/T302101-2013、上海克硫公司制定的标准和奥地利英特优标准。根据以上标准，经过前期调查和实践探索，根据实际情况，提出了更具体的活性炭标准，具体看表2。

表2活性炭标准

4.2活性炭床层高

活性炭吸附层床层高是烟气净化效率的重要参数之一。床的高度过低烟气污染物的去除率难以达到标准，床的高度过高不仅浪费了活性炭的使用量，还增加了活性炭之间的内部作用力，增加了磨损量，需要更高强度的活性炭来满足要求因此，只有在合适的床层高度下才能兼顾去除效率和成本。脱硫效果好，设计时重点考虑脱硝效果。

为了在最经济的条件下清除高达99%的SO2和其他有害物质，通过选择性催化还原反应清除85%的NOx，通过先导试验确定床的高度。活性炭床层高度对NOx脱除率以及脱除率增加量的影响分别如图4(图中H2O含量为其体积分数)和图5所示。

图4性炭床层高对NOx去除率的影响

图5界NOx去除率的变化与活性炭床层高的关系

烟气含水蒸汽12.5%、氨水浓度饱和的条件下，采用满足指标要求的活性炭，床层高超过3m时，NOx去除率超过80%，如图4所示。

但当活性炭床层高超过2m时，NOx去除率随着床层高度的增加而增加，但其增加幅度越来越小，即随着床层高度的增加活性炭对NOx去除率的贡献逐渐下降，如图5所示。兼顾去除效果和经济性，确定正常工作时活性炭床层的高度。

4.3活性炭输送系统

活性炭循环输送依赖于连锁斗输送机，连锁斗输送机和各排出装载阀需要耦合控制，控制不当会引起集中排出，连锁斗输送机某个小斗的排出过多溢出，活性炭的浪费和人工清扫同时在其他因素确定的情况下，只有活性炭循环输送量达到一定值才能确保烟气净化效果。

链斗输送机的设计，在调整阶段、装炭期间，由于程序的脆弱性和设计的缺陷，多点排出的链斗输送机发生链斗的损坏。优化完善程序，改变链斗机尾部结构形式，解决链斗异常翻转问题，消除链斗损坏的事故。整个系统有一个主链斗输送机和四个分链斗输送机，每个分链斗输送机有8个活性炭排出点，系统有32个。

从排出点排出的活性炭落入分链斗输送机，倒入主链斗输送机，各链斗输送机的小斗容量一致，因此主链斗输送机已经接入材料的点不能再接入材料，否则活性炭会溢出。

为了提高活性炭的循环输送量，必须综合设计32个排出点的排出顺序。首先，必须确保主链斗输送机的各点不能重复排出。在此基础上，根据现场经验，根据主链斗输送机的上空点位置和断流宽度调整排出点的排出顺序，提高活性炭的循环输送量。

5解决问题和未来发展

逆流CSCR系统经过一年多的持续运行积累了很多经验，但仍有很多问题需要解决:

(1)二恶英、NH3逃跑等还没有在线检查，在线检查技术升级后

(2)二恶英脱离机理尚未完全明确，生成和脱离因素需要进一步探索，更多的机理研究可以实现二恶英的有效控制。

(3)废灰大量燃烧后，烟粒浓度上升，堵塞活性炭的间隙，影响净化效果。暖气季节废灰不能排出，控制措施需要探索。

(4)当前活性炭评价标准、参数较多，影响系统运行效果的关键参数有待进一步确定。

(5)随着活性炭脱硫脱硝工艺的应用推广，活性炭市场供不应求，需积极开拓活性炭生产新工艺，拓展供应源头。

(6)系统运行中产生的馀热只能部分利用，可以进一步开发馀热利用技术，达到更高的节能消耗效果。

6结语

逆流式活性炭烧结烟气脱硫脱硝工艺属于国内首创，可借鉴经验少，经过前期摸索实现了长周期的稳定运行，烟气净化效果基本达到超低排放限值要求。本文详细介绍了该技术的技术优势、烟净化效果和运行重要技术要求，希望根据实践经验对未来发展提出意见，为许多同行提供参考。