２０１１年第３７卷第４期 Ａｐｒｉｌ ２０１１ 工业安全与环保 Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌａ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ・２５・ 冶金行业烟气脱硫现状分析与典型工艺介绍 程罡 余波 （中钢集团天澄环保科技股份有限公司武汉４３０２０５） 摘要结合国内外脱硫技术发展的现状，着重介绍了几种典型工艺。分析了我国烧结技术存在的问题，对我国烧结 脱硫市场进行了分析和展望。 关键词烧结球团ｓｏｚ烟气脱硫 Ａｎａｌｙｓｅｓ Ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｌｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆＴｙｐｉ￣ＣＨＥＮＧＧａｎｇⅦＢｏ Ｐｒｏｃｅｓｓ （Ｓｉｎｏｓｔｅｅｌ ｌ＂ｔａｎｃｈｅｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ＆ｉｅｎｏｅ ａｎｄ Ｔｅｄｍｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Ｗｕｈａｎ ４３０２０５） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｄｅｓｎｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ａｔ ｈｏｍｅａｎｄ ａｂｒｏａｄ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｅｒｖｅｒｌｔａｙｐｉ＝ａ ｐｒａｅ，ｅｓｓｅｓ，８１１８，・ ｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒａｂｌｅｍｓ ｅ：ｄｓｔｅｄ ｉｎ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｐｒ￣ｐｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｏ１１１＂ｃｏｕｎｔｒｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ａｉｎ／ｅｒｉｎｇ ｗｈｅ，￣ＳＯ２ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｍｉｚａｔｉｏｎ １我国钢铁行业ｓｏ２排放现状 ２．１ 国外烧结烟气脱硫现状 钢铁企业生产过程中产生的大量ｓｏ２烟气，是空气污染 的重要来源之一。近几年，在钢产量大幅增长的同时，ｓｏ２ 在日本及欧美发达国家，除了实行节能降耗、提高铁资源 利用率来减少ｓｏ２的排放外，主要采用源头和末端双重治理 的方式。一方面，采用含硫低的铁矿石和煤，如在烧结工艺 中，通过这种方法可以使ＳＯ２的排放质量浓度＜５００ ｍｅ，／￣；另 一的排放总量并没有显著增加，原因主要有３个方面：①废钢 利用率的提升，导致烧结矿比率降低；②“十一五”期间，自备 电厂大量脱硫装置的投运，使得ｓｏ２的排放显著减少；③许 多企业开始使用品质高、含硫量低的澳矿和巴西矿，使得烧 结工艺的ｓ０２排放略有减少。 虽然烧结工艺吨烧结矿ｓｏ２的排放量降低了，但排放总 量仍然是增加的。烧结烟气的排放量与烧结机组的规模有 关，ｓｏ２的排放浓度则和铁矿粉、燃料、熔剂的含硫量有关 方面，建设各种脱硫装置，降低ＳＯ２的排放。 日本在烧结烟气脱硫技术方面居于世界领先地位，全部烧 结系统都建有脱硫装置，采用的脱硫工艺主要为湿法，其中８ｏ％ 以上使用石灰石一石膏法，其余为氨一硫铵、Ｍｇ（０Ｈ）２法等。 ２．２ 国内烧结烟气脱硫现状 我国钢铁企业由于资金和脱硫技术问题的困扰，烧结烟 系，降低ｓ０２的排放应从原料和末端两个方面进行治理。 ２国内外烧结烟气脱硫现状 气脱硫研究和应用基本上还处于起步状态，国内主要烧结脱 硫工程见表１。 表１ 国内主要烧结烟气脱硫工程 从表１中可以看出，我国目前的脱硫装置大都应用于小 烧结机，且都是最近几年投运。由于运行时间短，装置的可 目前国内外烧结烟气脱硫工艺主要有湿法、半干法、干 法、吸附法等，其中，湿法主要有石灰石一石膏法、氨一硫铵 法、镁法等；半干法主要有喷雾干燥法、气体悬浮法、循环流 靠性还没得到充分的验证。 ３ 几种典型烧结烟气脱硫工艺 化床、Ｎ１Ｄ法等；干法主要为烟道喷射干法（ＭＥＲＯＳ）；吸附法 ・２６・ 主要是活性碳吸附法。 ３．１石灰石一石膏法 石灰石一石膏法是国内外应用范围最广、技术最成熟的 脱硫技术。国内拥有此项技术的公司很多，大多是在电力行 业运用，宝钢研究院开发的旋喷气冲湿法脱硫工艺亦属于此 项技术，并在钢铁企业中有运行业绩，在日本８０％以上的烧 结机都运用此项技术。 石灰石一石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作 脱硫吸收剂。合乎要求的石灰石粉与水混合搅拌制成吸收 浆。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的ｓｃｈ 与浆液中的ＣａＣ０３以及鼓入的氧化空气进行反应被脱除，最 终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细 小液滴后排人烟囱。脱硫石膏浆液离开吸收塔，经脱水制成 脱硫石膏后利用。 石灰石一石膏法脱硫工艺系统运行稳定可靠，脱硫效率 及吸收剂利用率高（Ｃａ／Ｓ接近１，脱硫效率可达到９５％以 上），工业化应用广泛，烟气处理量大，适应负荷变化能力强， 同时吸收剂价格便宜，脱硫副产物可代替天然石膏。近年 来，该工艺在国内得到了充分的改进和发展，系统进一步简 化，性价比进一步提高，与之配套的石灰石供应已实现市场 化。但是该工艺占地面积大，设备投资和运行费用高，并有 少量污水排放，而且脱硫石膏大都得不到合理利用，大多用 来烧砖或直接填埋。 ３．２氨一硫铵法 氨一硫铵法的吸收液为氨水和亚硫酸铵溶液混合物，吸 收液通过循环泵从塔的吸收段进入吸收塔，烟气从下部进入 脱硫塔，与喷淋出的吸收液反应后，再经除雾器除雾后进人 烟囱排空。吸收液循环吸收到一定浓度，经过强制氧化，形 成脱硫副产物——硫酸铵。 该工艺以氨为吸收剂，由于氨的反应活性高于钙基吸收 剂，因此脱硫效率要高于石灰石一石膏法，副产品为高效化 肥，经济效益好。氨作为常用的化工原料很容易得到，但是 其价格远高于石灰石；液氨和高浓度的氨水属于危险品，安 全性要求高，同时由于硫酸铵的腐蚀性较强，该工艺对于设 备的防腐比石灰石一石膏法要求严格，因此氨一硫铵法初投 资及运行费用都高于石灰石一石膏法。中间产物亚硫酸氢 铵极易分解，容易造成氨的逃逸，产生二次污染，这些都 了氨一硫铵法的大范围推广。在钢铁企业中，焦化厂有大量 的含氨废水产生，采用烧结厂和焦化联合的模式，可利用焦 化厂的含氨废水弥补氨价格上的劣势。目前，柳钢９０ ｍ２烧 结机烟气脱硫工程以焦化厂生产过程中产生的废氨水吸收 烧结烟气中的ｓｏ２生产硫酸氨，变废为宝，实现循环经济。 ３．３循环流化床法 循环流化床法主要流程为：从炉膛出来的烟气经第１级 除尘器后从底部进入吸收塔，在此处高温烟气与加入的吸收 剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，然后通过 吸收塔底部的文丘里管加速，吸收剂、循环脱硫灰受到气流 的冲击作用而悬浮起来，形成流化床，进行第２步的脱硫反 应。在文丘里的出口扩管段设一套喷水装置，喷人的雾化水 一是增湿颗粒表面，二是降低烟气温度，改善脱硫效果，吸收 剂在此与ｓｏ２充分反应，生成以亚硫酸钙为主的副产物进入 除尘器。最后，大部分经除尘器捕集的固体颗粒通过其下面 的再循环系统返回吸收塔继续参加反应，如此循环，余下的 少量灰渣输送到灰仓后外运。 该工艺综合造价、运行及维护费用较低，占地面积小，系 统简单，节水，基本不需要考虑防腐问题，同时还可以预留添 加去除二恶英活性焦的接口。该工艺不足之处是其脱硫副 产品脱硫灰中的亚硫酸钙含量过高不利于直接利用，运行钙 硫比高，脱硫剂的利用率较低，脱硫系统在干态下运行，磨损 较严重。目前，国内三明钢厂１８０ ｍ２烧结机烟气脱硫工程、 济钢１２０ ｍ２烧结机烟气脱硫工程均采用此项技术。 ３．４烟道喷射干法（ＭＥＲＯＳ） 烟道喷射于法烧结脱硫工艺，即奥钢联ＭＥＲＯＳ干法烧 结烟气脱硫工艺，是世界上首项专门针对烧结机头烟气净化 开发的技术，很好地解决了半干法脱硫技术在烧结烟气中应 用存在的问题。该工艺以小苏打（ＮａＨＣ０３）为脱硫剂，脱除 烟气中的ＳＯ２，同时吸附烟气中的重金属和二恶英。 烟道喷射干法脱硫系统仅由喷射烟道和袋式除尘器构 成，流程简单。同石灰为脱硫剂的半干法比较，该工艺不需 设置脱硫吸收塔和水雾化装置，消除了半干法脱硫工艺的运 行不稳定问题。其副产品主要成分为粉状硫酸钠，可作为玻 璃和造纸原料。不足之处是脱硫剂小苏打价格较高，运行费 用也高于以石灰石或石灰为脱硫剂的脱硫工艺，这直接 了该技术的推广使用。目前，马钢２００ ｍ２烧结机烟气脱硫 工程采用此项技术。 ４我国烧结烟气脱硫存在的问题及前景 ４．１问题 目前，我国烧结烟气脱硫面临的困难主要有：①缺乏成 熟的技术，可供借鉴的经验不多；②脱硫装置的投资和运行 费用较高，对烧结企业来说负担重；③目前大部分烧结烟气 脱硫项目都是老厂改造，脱硫建设场地紧张；④脱硫副产物 的利用问题，干法、半干法脱硫副产物基本不能回收利用，需 另外投入资金去专项处理，湿法脱硫的副产物如石膏、硫酸 铵都可以回收利用，但由于我国天然石膏储量丰富，目前脱 硫石膏的利用率很低，硫酸铵作为高效化肥被国内市场看 好，但氨一硫酸铵法技术在国内还不很成熟，且硫酸铵的品 质还没有得到充分的论证。 ４．２前景 我国已经能够自主设计、制造具有国际先进水平的３００ ～５００ ｍ２级大型烧结机，截至２００７年底，已投产的烧结机中 ３００ ４９５ ｍ２的就有３５台，平均单机面积为３８９ ｒｎ２。新的《钢 铁工业大气污染物排放标准》征求意见稿中对新建装备要求 ｓｏ２排放质量浓度≤２０ｏ ｍｇ／ｍ３，ＮＯｘ￣＜４００ ｍｇ／ｍ３，ＰＣＤＤ（－＂恶 英）≤０．５ｎｇ—ＴＥＱ／ｍ３。按照我国目前的原燃料生产条件，即 使全部采用进口矿也不能达到上述要求，烧结（包括球团）烟 气脱硫已成为钢铁企业环境治理的首要任务。因此，在当前 烧结单机平均面积大幅度增加的情况下，烧结烟气高水平脱 硫专项技术装备的研发，必将成为钢铁行业实现循环经济和 可持续发展的一个重要课题。 （收稿日期：２００９—０９—１５）
