臭氧氧化脱硝技术在烧结烟气中的应用
烧结工序是钢铁行业污染物排放的重要源头之一，烧结工序中产生的SO2、氮氧化物分别占钢铁行业总排放量的70%和50%左右。因此，烧结工序已成为钢铁行业节能减排治理的重要领域。政府工作报告中已明确提出2018 年开展钢铁行业超低排放改造，明确烧结机头烟气、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg /m3、35 mg /m3、50 mg /m3［1］。目前，钢铁行业脱硫、除尘的工艺已经十分成熟，能够实现超低排放相应的指标，在技术路线上有很多的选择［2］。由于烧结烟气温度、湿度和烟气的组成比较复杂，烟气脱硝技术不够成熟。因此，针对烧结烟气中氮氧化物减排技术的开发是未来几年钢铁行业污染物控制的主要工作之一。
1 烧结烟气的排放特点
电厂对烟气除尘、脱硫、脱硝有较为丰富的经验和较为成熟的工艺，可以为钢铁行业烧结烟气的治理提供一定的借鉴［3］，但是钢铁行业的烧结烟气与电厂锅炉烟气各自有其特点，所以在烟气污染物控制处理工艺上存在一些差别。
烧结烟气的特点主要有［4］:
( 1) 烟气量大且波动幅度大;
( 2) 污染物成分复杂且浓度变化幅度较大;
( 3) 烧结烟气温度相对较低，且不同风箱的烟气温度差异较大，最终混合后主烟道的烟气温度为120 ～ 180 ℃;
( 4) 含湿量大且含氧量高。
烧结烟气成分复杂多变，且烟气温度较低、湿度较大，这些特点在一定程度上增加了钢铁烧结烟气脱硝的难度。因此必须针对其自身的特点，进行综合考虑，开发适合烧结烟气脱硝的技术，使其既满足国家环保排放要求，又符合循环经济政策。
2 烧结烟气脱硝工艺技术
电厂烟气脱硝起步较早，目前大部分电厂都配有烟气脱硝技术，且有些达到了超低排放( NOx ＜ 50mg /m3) 。工业烟气NOx排放控制技术主要有选择性催化还原技术( Selective Catalytic Reduction，SCR)［5］、活性炭吸附技术［6］。SCR 技术在燃煤锅炉烟气脱硝中具有广泛应用［7］，该技术是在300 ～400 ℃温度范围内，在催化剂的作用下，喷入NH3将烟气中的NOx还原成N2，脱硝效率一般在85% 以上。活性炭吸附技术利用活性炭的吸附性能将NOx吸附脱除，同时通入NH3可使NOx在活性炭表面发生催化还原反应生成N2。由于我国烧结烟气温度较低，达不到SCR 的操作温度且投资运行成本高，故该技术无法直接应用到烧结烟气脱硝。因此需要开发针对低温烟气的脱硝技术。
烧结烟气中90% 以上的NOx为NO［8］，其在水中溶解度较低( 小于0． 1 g /dm3) ，无法被脱硫系统有效吸收。与NO 相比，NO2和N2O5在水中溶解度分别为213 g /dm3和500 g /dm3，更容易被吸收［9］。
氧化吸收法是通过强氧化剂将烟气中的NO 氧化为化学性质活泼的NO2或N2O5，然后通过碱性吸收剂进行脱除氧［10］。臭氧氧化脱硝工艺为钢铁企业烧结烟气治理提供了新的方法。
3 臭氧氧化脱硝技术原理及应用现状
3． 1 臭氧氧化脱硝技术原理
臭氧的氧化能力极强，仅次于氟，此外臭氧氧化后的反应产物为氧气，不会带来二次污染，是一种清洁的氧化剂［11］。臭氧氧化脱硝的原理是臭氧将烟气中难溶于水的NO 氧化成易溶于水的NO2等高价态氮氧化物。然后在洗涤塔内氮氧化物和碱液发生反应，从而达到脱硝的目的。O3和NO 之间的关键反应如下: