煤質(zhì)脫硫脫硝活性炭（也稱活性焦），在國外首度應(yīng)用于日本新日鐵，隨后在韓國浦項鋼鐵公司、澳大利亞BHP得到了大量使用。國內(nèi)最早使用活性焦的單位是上海克硫環(huán)?？萍加邢薰荆渲饕沁\用在冶煉尾氣的凈化處理方面。國內(nèi)鋼鐵行業(yè)首家應(yīng)用脫硫脫硝活性炭進行SO2和NOX同步凈化處理的是“太原鋼鐵公司”,使用結(jié)果表明——達到和超出了設(shè)計效果，公司走上了循環(huán)經(jīng)濟的模式，具有突出的環(huán)境效益和社會效益。

一、國內(nèi)脫硫脫硝活性炭的發(fā)展歷程

脫硫脫硝活性炭（也稱活性焦）是煤質(zhì)顆粒活性炭的一種，是鋼鐵廠燒結(jié)尾氣、火電廠尾氣、大型鍋爐尾氣和多種冶煉尾氣處理的專用產(chǎn)品，不僅能同步凈化處理SO2和NOX，，而且可脫汞、脫砷、脫二惡英和降低粉塵污染。

該產(chǎn)品誕生于上世紀90年代初，是由山西新華化工有限責(zé)任公司和日本明和產(chǎn)業(yè)株式會社以及日本原三菱化學(xué)株式會社三家單位的專家及相關(guān)人員從原料選擇、工藝配方、樣品試制、小試、中試、綜合評價及大生產(chǎn)檢驗，歷時三年終于獲得成功，它凝聚了兩國專家和學(xué)者辛勤的汗水和智慧，用戶的認可得到了應(yīng)有的回報。

目前工業(yè)適用的脫硫脫硝活性炭直徑分別為Ø5mm、Ø7mm或Ø9mm的柱狀體,其生產(chǎn)工藝路線與普通柱狀活性炭基本相同。與常規(guī)活性炭比較不同處在于,脫硫脫硝活性炭是一種綜合強度(耐擠壓、耐磨損、耐沖擊)比一般活性炭高出很多、比表面積比普通活性炭小，但中孔比例發(fā)達的吸附材料，同時與普通活性炭相比,活性焦具有更好的循環(huán)脫硫、脫硝適應(yīng)性能。

進入21世紀以后，脫硫脫硝活性炭得到了較好的發(fā)展，我國總產(chǎn)量從5000噸/年到10000噸/年用了7年時間，而從10000噸/年到20000噸/年僅用了3年時間，從20000噸/年到40000噸/年又用了4年時間。根據(jù)我國鋼鐵工業(yè)和電力行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，“十三五”期間國內(nèi)用于高溫?zé)煹罋飧煞ㄌ幚淼幕钚越沟氖褂昧繉⒂幸粋€井噴式的迅猛增長，“十二五”末SO2和NOX的去除率必須達到75%以上，由此可大致推斷“十三五”期間國內(nèi)用量將突破30萬噸。

煤質(zhì)顆粒活性炭品質(zhì)方面，從單純的普通脫硫性能到同時脫硫脫硝性能，從一般脫硫脫硝要求到高脫硫性能、逐漸發(fā)展到催化脫硫脫硝、單純高脫硝性能，預(yù)計未來將推出高耐磨性、多芯多孔的，同時具備前者使用要求的全方位多功能的煤質(zhì)顆粒脫硫脫硝活性炭。

煤質(zhì)顆粒活性炭（焦）品種方面，除目前的直徑分別為Ø5mm、Ø7mm或Ø9mm的柱狀產(chǎn)品外，將出現(xiàn)Ø6mm或Ø8mm的圓柱狀品種。此外，膠囊型、圓形、中空體等等隨需要和發(fā)展可不斷問世。

二、鋼鐵煙氣脫硫技術(shù)簡介

目前，鋼鐵煙氣脫硫的技術(shù)種類較多，按脫硫過程是否使用工藝水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為：濕法、干法兩大類脫硫工藝。

濕法煙氣脫硫發(fā)展較早，技術(shù)比較成熟，生產(chǎn)運行安全可靠，在當前許多企業(yè)中占主導(dǎo)地位。但其缺點是生成物較難處理，設(shè)備腐蝕性嚴重，占地面積大，投資和運行費用高，系統(tǒng)復(fù)雜設(shè)備龐大，耗水量大。這方面常用的方法有海水脫硫法、石灰石—石膏法、液相催化法等。

干法煙氣脫硫技術(shù)相對于濕法脫硫系統(tǒng)而言其脫硫效率高，設(shè)備簡單，占地面積小，操作方便，能耗較低，無污水處理系統(tǒng)。而缺點是設(shè)備一次性投資大，設(shè)備操作技術(shù)要求高。脫硫方法有活性炭吸附法、荷電干式吸收劑噴射法、電子束輻射法等。

綜合我國現(xiàn)階段的國策，干法脫硫技術(shù)無疑是未來的主導(dǎo)方向，而活性炭（焦）吸附脫硫技術(shù)，由于其占地面積小，在脫除二氧化硫的同時又可同時脫硝、脫汞、脫除二惡英及降低粉塵污染等五位一體的功能，將會受到很多大型鋼鐵廠、電廠的青睞，如太鋼、湛江鋼鐵、日照鋼鐵、河北前進鋼鐵等。

三、活性炭干法脫硫技術(shù)的優(yōu)勢

活性焦煙氣脫硫脫硝技術(shù)的實質(zhì)是采用原煤加工而成的高技術(shù)含量產(chǎn)品來治理燃煤造成的污染，活性焦煙氣脫硫技術(shù)工藝過程和原理比較復(fù)雜，但脫硫過程幾乎不消耗水，考慮到運行成本因素，首先活性焦必須要多次循環(huán)使用，其次副產(chǎn)品易容加工處理，同時不存在廢水、廢渣等二次污染問題。

活性焦脫硫脫硝技術(shù)在日本、韓國、澳大利亞的鋼鐵廠已使用多年，是成熟的、可信賴的技術(shù)，得到了其國民的普遍認可。據(jù)說在日本國內(nèi)，每25臺燒結(jié)機中就有9臺燒結(jié)煙氣脫硫的方法是采用干法活性焦處理技術(shù)。燒結(jié)煙氣脫硫脫硝在日本、韓國和澳大利亞等得到了比較廣泛的應(yīng)用。2000年以后，鋼鐵廠的燒結(jié)煙氣多采用活性焦干法脫硫技術(shù)，如住友金屬鹿島廠的2號、3號燒結(jié)機；新日鐵名古屋廠1號、2號、3號燒結(jié)機，韓國浦項制鐵3號、4號燒結(jié)機等。

干法脫硫脫硝技術(shù)的優(yōu)勢在于脫除煙氣中SO2的同時，還可利用活性焦的吸附特性脫除煙氣中的NOX、二惡英和汞等污染物，具有一套裝置脫除多種污染物的功能，是一項多功能一體化的先進的煙氣凈化技術(shù)，理應(yīng)成為未來燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的發(fā)展方向。雖然目前投資和運行費用相對偏高，但通過精益管理和不斷開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)、提高國產(chǎn)化率或多臺一機（多臺燒結(jié)機共享一套脫硫裝置）等途徑，可大幅降低投資和運行費用，大宗原材料價格下行更是推廣應(yīng)用的契機。

2004年，我國在貴州宏福實業(yè)總公司建立了國內(nèi)第一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煙氣脫硫裝置，該項目是采用活性焦處理煙氣，這也是國家863項目。該項目在2005年10月通過了國家級鑒定。通過該技術(shù)工藝解吸出的較高濃度SO2氣可以直接用于制酸或著進一步生成硫銨,也可以加工成液態(tài)SO2或單質(zhì)硫出售。

煤質(zhì)顆粒活性焦在脫硫脫硝方面具有如下多方面的優(yōu)勢:

1.煤質(zhì)顆?；钚越贡旧砭哂蟹菢O性、疏水性及較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,可以對其進行活化和改性,再加上它的催化作用、負載性能和還原性能以及獨特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性,這些都決定了活性焦在聯(lián)合脫硫脫硝方面具有非常好的先決條件。

2.可以實現(xiàn)聯(lián)合脫除SO2、NOx、脫汞、脫二惡英和粉塵的一體化。SO2脫除率可達到98%以上,二級NOx脫除率可超過80%,同時吸收塔出口煙氣粉塵含量小于20mg/m3。

3.能除去濕法難以去除的SO3,且SO3的脫除率很高。

4.可除去尾氣中的碳氫化合物,如二惡英,重金屬如砷、汞及其它有毒有害物質(zhì),是一種綜合性深度處理技術(shù)，可謂一舉多得。

5.副產(chǎn)品可資源化進行利用,并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。對鋼鐵公司是循環(huán)經(jīng)濟，對貧硫國家和農(nóng)業(yè)大國而言,在治理污染的同時充分回收利用硫資源(濃硫酸、硫酸、硫磺)或生產(chǎn)化肥—硫胺等等均有重要和深遠的歷史意義和現(xiàn)實意義。

四、國內(nèi)鋼鐵行業(yè)煙氣脫硫活性焦應(yīng)用案例

1、太原鋼鐵公司

太原鋼鐵公司2010年引進日本住友重工脫硫脫硝裝置及技術(shù)，2011年裝填山西新華化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的煤質(zhì)顆粒脫硫脫硝活性炭產(chǎn)品并開始運行。

在該技術(shù)工藝過程中,SO2的脫除反應(yīng)優(yōu)先于NOx的脫除反應(yīng)，在含有高濃度的SO2煙氣通過活性炭層,優(yōu)先進行的是SO2脫除反應(yīng);而在SO2濃度較低的煙氣環(huán)境中,NOx脫除反應(yīng)占主導(dǎo)地位。吸收塔入口SO2濃度與脫硝效率存在一定的聯(lián)系,脫硝效率隨著SO2濃度的增大而降低。同時SO2濃度越高,氨的消耗就越大,同等量的氨加入量其出口氨逃逸越小，這就是大多數(shù)活性焦工藝使用二級吸收塔的原因。實際運行表明,在長期而連續(xù)和穩(wěn)定運行的條件下,能達到很高的脫硫效率和脫硝效率，同時達到了脫除尾氣中的二惡英,重金屬汞、砷及其它有毒物質(zhì)的目的，其除塵降塵效果更佳。

太鋼目前三燒、四燒的處理高溫?zé)煹罋饪偭考s為300萬M3/HR，首次裝填煤質(zhì)脫硫脫硝活性炭總量約9000噸，年補充量約為6000噸。解吸出的高濃度SO2氣輸送到制酸車間直接用于生產(chǎn)硫酸,產(chǎn)酸能力70噸/日，全部用于本公司的鋼板表面處理；再生后篩出的細顆粒加工成炭粉，供高爐使用（也可用于處理焦化廢水），從而全面實現(xiàn)了公司循環(huán)經(jīng)濟。自2010年運行以來，方方面面效果顯著，現(xiàn)場無異味，周圍非常干凈，為太原市的生態(tài)環(huán)境建設(shè)做出了突出貢獻，得到了國家環(huán)保部等政府部門的高度肯定。

2、廣東湛江鋼鐵有限公司的應(yīng)用情況

廣東湛江鋼鐵有限公司采用中冶長天有限公司的脫硫脫硝裝置及技術(shù)，裝填了山西新華化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的脫硫脫硝活性炭，于2015年11月份開始調(diào)試運轉(zhuǎn)，屬于中冶長天自行設(shè)計開發(fā)的干法脫硫脫硝裝置。

在該工藝技術(shù)過程中,利用活性焦的獨特吸附性能對煙氣中的SO2進行選擇性吸附，吸附態(tài)的SO2在氧氣和水蒸氣（煙氣中）共同存在的條件下被氧化為H2SO4并被儲存于活性焦孔隙內(nèi)；同時活性焦吸附層又等于高效的顆粒層起到了過濾器的作用，在碰撞和攔截作用下，煙氣中的大部分粉塵顆粒在床層內(nèi)部不同部位被捕集，從而完成煙氣脫硫除塵的凈化作用。而吸附了SO2的活性焦，在被加熱狀態(tài)下，其所吸附的H2SO4與C反應(yīng)又被還原成SO2，同時活性焦得到“再生”恢復(fù)吸附性能，如此循環(huán)使用；有時活性焦的加熱再生反應(yīng)就相當于對活性焦進行了再次“活化”，所以其吸附和催化活性不但不會降低，還會有一定程度的提高，這也是日本三菱化學(xué)青睞新華活性炭（焦）的原因。

活性炭（焦）通過催化還原來脫除氮氧化物，其脫硝率可高達60%～70%；通過吸附來脫除二惡英，其二惡英脫除率可達95%；通過吸附氧化來脫除重金屬，其重金屬脫除率可達90%。

在吸附塔內(nèi)噴入氨（氨氣），煙氣中的NOx在活性炭的催化作用下發(fā)生SCR還原反應(yīng)進而生成氮氣和水，完成脫硝過程。

脫硝時的主化學(xué)過程是：

NO+NH3+1/2O*N2+3/2H2O

2NO2+4NH3+O23N2+6H2O

活性焦吸附飽后靠重力自然移動到解吸裝置，通過加熱之450℃使活性焦得以再生，釋放出的高濃度SO2混合氣體采用現(xiàn)有成熟的傳統(tǒng)工藝技術(shù)即可生產(chǎn)濃硫酸、液態(tài)SO2、結(jié)晶單質(zhì)硫磺、化肥硫銨等產(chǎn)品，既可實現(xiàn)硫資源的有效回收利用，又能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益，降低乃至完全抵消脫硫脫硝裝置的人工、動力運行費用；而再生后的活性焦經(jīng)篩選機篩分后由活性焦原輸送系統(tǒng)再送入脫硫脫硝裝置循環(huán)使用，篩下的少量小顆?；钚越箍勺鳛殄仩t等的燃料或污水處理用。

發(fā)展趨勢及建議

1.根據(jù)我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，“十三五”期間國內(nèi)用于高溫?zé)煹罋飧煞ㄌ幚淼拿摿蛎撓趸钚蕴康哪晔褂昧繉⒖赡芡黄?0萬噸。

2.鋼鐵企業(yè)選擇燒結(jié)煙氣脫硫應(yīng)綜合考慮技術(shù)的優(yōu)劣勢、投資、運行成本、脫硫裝置布置、副產(chǎn)物的綜合利用、脫硫劑的來源和風(fēng)險等因素，并進行技術(shù)經(jīng)濟綜合比選，通過比較，并結(jié)合鋼企的具體情況，合理、慎重地選擇燒結(jié)煙氣脫硫工藝。

3.中冶長天研究開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的廣東湛江鋼鐵基地煤質(zhì)顆?；钚蕴扛煞摿蛎撓跫夹g(shù)的使用，有非凡的示范作用，它的驗收通過可以帶動國內(nèi)鋼鐵尾氣處理的趨勢和發(fā)展方向。

4.活性焦干法具有脫硫、脫硝和脫二惡英等功能，副產(chǎn)物可再生利用，應(yīng)鼓勵開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，降低投資和運行費用。

5.政府有關(guān)部門可參照電力行業(yè)脫硫電價補貼標準鼓勵鋼鐵行業(yè)脫硫脫硝事業(yè)的推廣和發(fā)展。