丁立偉 牟慧芹

（日照市環(huán)境監(jiān)測(cè)站日照市機(jī)電工程學(xué)校山東日照276826）

0 引言

鋼鐵行業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè),又是高能耗、高排放的行業(yè)。其二氧化硫排放量占工業(yè)排放總量的8%以上,僅次于火電行業(yè),并仍在逐年增加。燒結(jié)工藝過(guò)程排放的二氧化硫量約占鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的60%,控制燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程二氧化硫的排放,是鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的頭等大事，也是制約其發(fā)展的重要因素之一。

1 燒結(jié)煙氣特點(diǎn)

我國(guó)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣成分復(fù)雜，波動(dòng)性較大，具有以下特點(diǎn)：一是煙氣量大；二是二氧化硫濃度變化大；三是溫度變化大；四是流量變化大；五是水分含量大且不穩(wěn)定；六是含氧量高；七是含有多種污染成分，除含有二氧化硫、粉塵外，還含有重金屬、二惡英類(lèi)、氮氧化物等。這些特點(diǎn)都在一定程度上增加了鋼鐵燒結(jié)煙氣二氧化硫治理的難度。同時(shí)，我國(guó)燒結(jié)脫硫技術(shù)處于起步階段，缺少成熟可靠、運(yùn)行穩(wěn)定且適合我國(guó)國(guó)情的燒結(jié)脫硫工藝。

2 國(guó)內(nèi)各鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫情況

2.1 密相塔煙氣脫硫方法

密相塔煙氣脫硫方法在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用主要有石家莊鋼鐵有限公司2×85m2燒結(jié)機(jī)，昆鋼320m2和130m2燒結(jié)機(jī)，唐鋼320m2燒結(jié)機(jī)，首鋼360m2燒結(jié)機(jī)。密相塔煙氣脫硫工藝屬于石灰石半干法的一種，需要處理的煙氣經(jīng)原有除塵后被送入脫硫塔的上部，與經(jīng)過(guò)加濕后的脫硫劑石灰一起從脫硫塔的頂端向下流動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中石灰與水、SO2進(jìn)行系列反應(yīng)，同時(shí)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的攪拌器實(shí)現(xiàn)良好的反應(yīng)條件，反應(yīng)后的物料沉積在脫硫塔和除塵器底部的物料集灰斗內(nèi)，大部分脫硫灰通過(guò)機(jī)械輸送到脫硫塔頂端加濕，然后繼續(xù)參加循環(huán)，少部分從除塵器底部的集灰斗排出作為脫硫副產(chǎn)物。凈化后的煙氣再返回主抽煙機(jī)后的煙道內(nèi)，從煙囪外排。

密相塔煙氣脫硫工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，容易操作。該技術(shù)的主要特點(diǎn)有：（1）耗水量低，脫硫劑通過(guò)加濕提高其活性所用的水量少，通常循環(huán)脫硫劑的含濕量為3%～5%；（2）因脫硫劑是濃相，系統(tǒng)對(duì)不同SO2濃度的煙氣及負(fù)荷變化的適應(yīng)能力極強(qiáng)，這是該技術(shù)的最顯著優(yōu)點(diǎn)；（3）脫硫劑在整個(gè)脫硫過(guò)程中都處于干燥狀態(tài)，操作溫度高于露點(diǎn)，沒(méi)有腐蝕或冷凝現(xiàn)象，無(wú)廢水產(chǎn)生；（4）密相干塔用普通鋼材制作，而且無(wú)需合金、涂料和橡膠襯里等特殊防腐措施；（5）該技術(shù)取消換熱器，煙氣無(wú)需再加熱即可排放；（6）安全可靠、投資運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小等。

缺點(diǎn)：（1）脫硫劑用量大而且利用率不高，脫硫副產(chǎn)物中含有未反應(yīng)完全的CaO(含量8%-10%)。（2）脫硫副產(chǎn)物成份復(fù)雜，主要成分為CaSO4和CaSO3，同時(shí)伴隨有未反應(yīng)的CaO，該脫硫副產(chǎn)物無(wú)很好的處理方法，易產(chǎn)生二次污染。

2.2 氧化鎂-硫酸鎂濕法

氧化鎂-硫酸鎂濕法在國(guó)內(nèi)的主要應(yīng)用有唐山國(guó)豐鋼鐵有限公司132m2燒結(jié)機(jī)和河北敬業(yè)集團(tuán)2×105m2燒結(jié)機(jī)。粉狀的輕燒氧化鎂經(jīng)過(guò)熟化后注入脫硫塔內(nèi)，高溫?zé)煔庠诿摿蛩肟诙瓮ㄟ^(guò)急冷噴淋使煙氣溫度降低，煙氣在上升的過(guò)程中與噴淋下來(lái)的漿液接觸，其中的二氧化硫不斷被脫硫劑吸收，生成亞硫酸鎂和硫酸鎂。煙氣中攜帶的霧滴通過(guò)脫硫塔上部的除霧器去除，煙氣通過(guò)濕煙囪排放到大氣中。含有大量亞硫酸鎂和硫酸鎂的脫硫塔漿液通過(guò)排出泵提升到水力旋流器，濃縮后的漿液自流到氧化曝氣池中，亞硫酸鎂在一定的溫度下氧化成硫酸鎂，形成硫酸鎂過(guò)飽和溶液。在氧化結(jié)晶池中，通過(guò)熱交換降低硫酸鎂飽和溶液的溫度，硫酸鎂結(jié)晶析出，部分未被氧化的亞硫酸鎂進(jìn)一步氧化。硫酸鎂結(jié)晶體脫水和干燥后包裝成品。

濕法鎂法脫硫工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備占地很小，施工時(shí)間短，安裝時(shí)間也非常快。主要特點(diǎn)：（1）脫硫劑活性強(qiáng)，脫硫效率可以達(dá)到95%以上，并且氧化鎂法脫硫工藝對(duì)脫硫劑的質(zhì)量要求沒(méi)有石灰石/石膏法高，液氣比相對(duì)石灰石可減少2/3；（2）在吸收塔里不會(huì)發(fā)生結(jié)垢問(wèn)題，維修方便；（3）我國(guó)鎂資源豐富，目前已探明的氧化鎂儲(chǔ)藏量約為160億噸,占全世界的80%左右。主要分布在遼寧、山東、四川、河北等?。唬?）工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，占地面積較小，投資費(fèi)用與石灰石/石膏法相比可降低20%左右；（5）硫酸鎂的溶解度較高，脫硫塔內(nèi)是溶液水循環(huán)，不產(chǎn)生沉渣，不易結(jié)垢，同時(shí)鎂基PH值控制在6.0～6.5之間，比鈣基要高，由此，設(shè)備的腐蝕問(wèn)題得到了一定程度的緩解，工藝運(yùn)行的安全性和可靠性也得到了一定提高。

缺點(diǎn)：（1）85%輕燒氧化鎂市場(chǎng)價(jià)格約為380元/噸，高于石灰石。（2）氧化鎂產(chǎn)地主要分布于遼東半島和山東半島，所以其供應(yīng)情況應(yīng)予以考慮。

2.3 石灰石-石膏濕法

石灰石-石膏濕法在國(guó)內(nèi)的主要應(yīng)用有日鋼2×360m2燒結(jié)機(jī)，石橫特鋼180m2燒結(jié)機(jī)，魯麗鋼鐵180m2燒結(jié)機(jī)，淄博宏達(dá)鋼鐵有限公司265m2燒結(jié)機(jī)等。石灰石（石灰）—石膏法脫硫是目前世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫工藝，該工藝采用石灰石或石灰作脫硫吸收劑，吸收劑與水混合攪拌制成吸收漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，SO2被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。處理后的煙經(jīng)氣氣加熱器（GGH）加熱升溫后排入煙囪，或者通過(guò)濕煙囪直接排放。

石灰石－石膏法脫硫工藝特點(diǎn)：（1）技術(shù)成熟可靠，該工藝在世界各地都有非常多的應(yīng)用業(yè)績(jī)。（2）在我國(guó)石灰石或石灰的儲(chǔ)量十分可觀，吸收劑來(lái)源豐富，價(jià)格便宜易得到。（3）屬濕法脫硫技術(shù)，濕法脫硫劑最顯著的特點(diǎn)就是脫硫效率高，采用石灰石（石灰）－石膏法對(duì)脫硫效率有充分的保證。（4）系統(tǒng)能夠適應(yīng)煙氣負(fù)荷的變化，尤其對(duì)于燒結(jié)煙氣工況變化大的特點(diǎn)，有很強(qiáng)的適應(yīng)性，對(duì)于煙氣流量、SO2濃度、煙溫等變化都能通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)而適應(yīng)工況條件，同時(shí)保證脫硫效率。（5）工藝技術(shù)成熟，裝置運(yùn)行可靠性高。

缺點(diǎn)：占地面積大，系統(tǒng)水耗比較大，同時(shí)有廢水的產(chǎn)生，而且廢水處理難度較大。

2.4 氨-硫酸銨濕法工藝

氨-硫酸銨濕法在國(guó)內(nèi)的主要應(yīng)用有南鋼360m2燒結(jié)機(jī)，日鋼2×180 m2燒結(jié)機(jī)，該工藝是以氨水為脫硫劑，煙氣經(jīng)過(guò)吸收塔，其中的SO2被吸收劑吸收，生成亞硫酸銨與硫酸氫銨，再經(jīng)過(guò)濃縮，結(jié)晶，干燥生產(chǎn)出硫酸銨化肥。主要由液氨稀釋系統(tǒng)、氨水儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、循環(huán)吸收系統(tǒng)、氧化系統(tǒng)、濃縮系統(tǒng)、排空系統(tǒng)、硫銨結(jié)晶干燥系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、雜用和儀用壓縮空氣系統(tǒng)、制氨系統(tǒng)等組成。從目前的運(yùn)行情況來(lái)看，系統(tǒng)運(yùn)行正常，脫硫效率在90%左右。存在的主要問(wèn)題是運(yùn)行費(fèi)用較高，外購(gòu)液氨2700元/噸，銷(xiāo)售副產(chǎn)品硫酸銨490元/噸，日產(chǎn)量40余噸，扣除副產(chǎn)品利潤(rùn)，僅脫硫劑消耗一項(xiàng)月運(yùn)行費(fèi)用就近50萬(wàn)元。綜合水、電、蒸汽、運(yùn)行承包費(fèi)、折舊費(fèi)等，運(yùn)行費(fèi)用高這一問(wèn)題就顯的更為突出。

2.5 MEROS（即最大限度減少燒結(jié)排放）工藝

項(xiàng)目位于馬鞍山鋼鐵公司300m2燒結(jié)機(jī)，該工藝是西門(mén)子奧鋼聯(lián)公司開(kāi)發(fā)的一種適合燒結(jié)機(jī)煙氣治理的高效凈化減排技術(shù)，具有布置靈活、凈化效率高、技術(shù)穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。MEROS脫硫是一種用脈動(dòng)噴氣式過(guò)濾器從化合物中通過(guò)半干法脫硫的先進(jìn)技術(shù)。從近一年的運(yùn)行情況來(lái)看，脫硫效率在80%左右。存在的主要難題是脫硫廢渣的處置，因其成分復(fù)雜，含有氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸鈣、亞硫酸鈣等，造成了處置困難，目前馬鋼將廢渣免費(fèi)提供給附近的水泥廠使用，無(wú)任何經(jīng)濟(jì)效益，沒(méi)有長(zhǎng)期穩(wěn)定的處置方式。

3 投資成本與運(yùn)行成本比較

3.1 投資成本分析

濕法煙氣脫硫技術(shù)，如石灰-石膏法和氨-硫酸銨法，由于工藝較復(fù)雜，投資較大；半干法煙氣脫硫技術(shù)，如密相塔法和循環(huán)流化床法，由于取消了濕法脫硫工藝中的制漿、增稠和脫水等設(shè)備，工藝比較簡(jiǎn)單，投資較少。

3.2 運(yùn)行成本分析

投資成本是一次性的，而運(yùn)行成本是長(zhǎng)期的?？紤]這兩個(gè)因素時(shí)，要把運(yùn)行成本放在第一位。運(yùn)行成本主要與脫硫劑和副產(chǎn)物有關(guān)。①脫硫劑的用量和價(jià)格與運(yùn)行成本的高低有很大關(guān)系。石灰-石膏法、密相塔法、循環(huán)流化床法等使用的脫硫劑為石灰或者石灰石，氨-硫酸銨法使用的脫硫劑為氨水（焦化氨水或者液氨）。對(duì)于使用石灰或者石灰石作為脫硫劑的脫硫系統(tǒng)，鈣硫比是影響系統(tǒng)脫硫效率和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要參數(shù)，它是指加入系統(tǒng)的新脫硫劑中鈣的摩爾數(shù)與煙氣中被脫除的硫的摩爾數(shù)的比值。我國(guó)石灰石資源豐富，除上海、香港、澳門(mén)外，在各省區(qū)均有分布。氨-硫酸銨法的脫硫劑可以使用焦化氨水，做到“以廢制廢”，但首先要求企業(yè)要有焦化廠，而且焦化廠的氨水產(chǎn)量與燒結(jié)脫硫所需基本平衡。②按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，脫硫副產(chǎn)物的價(jià)值高低、能否利用已經(jīng)成為影響脫硫技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。石灰-石膏法是目前燒結(jié)煙氣脫硫最成熟的技術(shù)，副產(chǎn)物為純度90%以上的石膏。我國(guó)存在大量廉價(jià)天然石膏，除浙江、福建、黑龍江3省外，所有地區(qū)都有非常豐富的天然石膏資源，因此，脫硫石膏的利用受到影響。然而氨-硫酸銨法的脫硫副產(chǎn)物可回收，硫酸銨化肥純度可達(dá)96%以上。

4 結(jié)論

石灰石（石灰）—石膏法脫硫是目前世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫工藝，日鋼6#7#、8#9#、12#13#燒結(jié)機(jī)脫硫均采用該工藝，項(xiàng)目由日鋼與山東國(guó)舜采用BOO模式合作。該項(xiàng)目很好地解決了脫硫石膏利用問(wèn)題，不論是BOO模式的運(yùn)作還是脫硫石膏的利用都為同行業(yè)兄弟單位提供很好的參考。

[1]章敬泉.《燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)綜述》.“十一五”煙氣脫硫脫氮技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展交流會(huì)(2007)

[2]黨玉華、齊淵洪、王海風(fēng).《燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)》.鋼鐵研究學(xué)報(bào).2010年5月第22卷第5期

[3]王新建.《我國(guó)目前燒結(jié)煙氣脫硫工藝的優(yōu)缺點(diǎn)》.金屬材料與冶金工程.2012年01期

[4]王青、許艷梅.《鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀及發(fā)展》.冶金設(shè)備.2010年S1期