摘要:燒結(jié)煙氣脫硫是鋼鐵行業(yè)減排的重點(diǎn)，減排形勢日趨嚴(yán)峻。本文比較了各種燒結(jié)煙氣脫硫方法的優(yōu)劣勢、適用范圍，分析了目前燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，指出了未來燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:燒結(jié)煙氣;脫硫;減排;鋼鐵行業(yè)

《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》將“主要污染物排放總量減少10%的目標(biāo)”確定為約束性指標(biāo)，要求鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫等脫硫工程形成脫硫能力30萬噸。燒結(jié)煙氣二氧化硫排放由于二次能源回收率的提高，重點(diǎn)統(tǒng)計企業(yè)燒結(jié)煙氣二氧化硫排放占鋼鐵行業(yè)總排放量的比例也逐步提高，由2000年的51.6%提高到2007年的75%左右。但由于近年來燒結(jié)礦料產(chǎn)量增長過快，小燒結(jié)機(jī)臺數(shù)眾多，平均單臺燒結(jié)機(jī)面積�。�120m2 左右），落后產(chǎn)能所占比重過高，燒結(jié)煙氣脫硫成為鋼鐵企業(yè)SO2減排的重點(diǎn)，減排形勢日趨嚴(yán)峻[1] 。

1  鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)

鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點(diǎn)火后隨臺車運(yùn)行，在高溫?zé)Y(jié)成型過程中產(chǎn)生的含塵廢氣。燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)如下：

（1）受原燃料配比和成分、生產(chǎn)要求變化的影響，燒結(jié)煙氣SO2濃度變化大，在400～5000mg/Nm3之間；

（2）溫度變化大，可從80℃～180℃；

（3）流量變化大，波動幅度在40%以上；

（4）水分含量大，在10%～13%之間，且不穩(wěn)定；

（5）含氧量高，在15%～18%之間；

（6）含有SO2、粉塵，以及HF、HCl、重金屬、二惡英類等多種污染成分。

綜上所述，燒結(jié)煙氣的主要特點(diǎn)是排放量大、SO2排放濃度低且波動范圍寬、SO2排放總量大等。鋼鐵行業(yè)的燒結(jié)煙氣與燃煤電廠的煙氣有著明顯的區(qū)別。國內(nèi)的燃煤電廠煙氣脫硫經(jīng)過多年的摸索，技術(shù)和市場成熟，配套政策完善；而燒結(jié)煙氣脫硫起步較晚，因此燒結(jié)煙氣脫硫可以借鑒國外的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)和燃煤電廠的成功經(jīng)驗和教訓(xùn)，但不能簡單移植。

2  燒結(jié)煙氣脫硫方法

燒結(jié)煙氣脫硫的主要方法有濕法、半干法、活性焦吸附等幾種，其中濕法主要又分為石灰石-石膏法、氨- 硫銨法、海水脫硫法、鎂法、鈉法等；半干法從工藝上作者簡介： 劉文權(quán)，男， 1969年生， 碩士，高級工程師，主要從事燒結(jié)、球團(tuán)和煉鐵工藝、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排等規(guī)劃咨詢工作。

又分為循環(huán)流化床法、密相干塔、旋轉(zhuǎn)噴霧法、NID法等幾種；活性焦吸附法是一種干法脫硫技術(shù)，在脫硫的同時可實現(xiàn)脫硝、脫二惡英、重金屬及粉塵等。

（1）循環(huán)流化床法

在流化床中將石灰粉按一定的比例加入煙氣中，使石灰粉在煙氣中處于流化狀態(tài)反復(fù)反應(yīng)生成亞硫酸鈣。一般采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，其最大特點(diǎn)是綜合造價低、占地面積小、系統(tǒng)簡單、水耗低、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低，基本不需要考慮防腐問題，同時可以預(yù)留添加活性焦去除二惡英的接口。還可通過選擇性脫硫和“多機(jī)一塔”來降低脫硫投資。由于燒結(jié)煙氣中含二惡英、重金屬等，國際上燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)主要以干法為主。

（2）活性焦吸附法

脫硫用的活性焦是以煤為原料生產(chǎn)的直徑8～ 10mm的柱狀活性焦，活性焦煙氣脫硫技術(shù)的實質(zhì)是用煤治理燃煤造成的污染。

活性焦煙氣脫硫技術(shù)工藝過程簡單，脫硫過程不消耗水，活性焦可循環(huán)使用，副產(chǎn)品易加工處理，不存在廢水、廢渣等二次污染問題。

活性焦技術(shù)在日本的鋼鐵廠是成熟的技術(shù)，日本 25臺燒結(jié)機(jī)中有9臺燒結(jié)煙氣脫硫采用的是活性焦技術(shù)。燒結(jié)煙氣脫硫在日本和韓國等得到了比較廣泛的應(yīng)用， 2000年以后，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NO.2、NO.3燒結(jié)機(jī)，新日鐵名古屋廠 NO.1、NO.2、NO.3燒結(jié)機(jī)，韓國浦項制鐵NO.3、 NO.4燒結(jié)機(jī)等。

活性焦在脫除煙氣中SOX的同時，還可以利用活性焦的吸附性能脫除NOX、二惡英和Hg等污染物，具有一套裝置脫除多種污染物的功能，是一項一體化的先進(jìn)的煙氣凈化技術(shù)，有望成為未來燒結(jié)煙氣脫硫發(fā)展的方向。雖然在目前經(jīng)濟(jì)危機(jī)的背景下，投資、運(yùn)行費(fèi)用相對偏高，但通過開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)、提高國產(chǎn)化率或多臺一機(jī)（多臺燒結(jié)機(jī)共用一套脫硫裝置）等途徑，可降低投資和運(yùn)行費(fèi)用，盡早推廣應(yīng)用。據(jù)悉，貴州宏�？偣窘⒌牡谝惶拙哂凶灾髦R產(chǎn)權(quán)的活性焦可資源化煙氣脫硫技術(shù)工業(yè)示范裝置，運(yùn)行良好，于2005年 10月通過國家級鑒定。

（3）氨－硫銨法

濕式氨法是成熟工藝，具有脫硫效率高、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。副產(chǎn)品為硫酸銨，可用作化肥。但由于燒結(jié)煙氣中含有重金屬和二惡英等污染物，因此氨法脫硫的副產(chǎn)物硫銨在用于化肥生產(chǎn)時存在一定的不確定性。

（4）石灰石－石膏法

石灰石-石膏法是技術(shù)成熟、運(yùn)行狀況穩(wěn)定的脫硫工藝，但由于其副產(chǎn)物石膏在我國沒有銷路，被迫廢棄，造成二次污染，投資和運(yùn)行成本太高。

日本JFE公司、住友金屬公司和神戶制鋼公司等都有石灰石－石膏法廢氣脫硫裝置。日本、德國采用石灰石－石膏法脫硫成功的重要原因是兩國都缺乏天然石膏資源，他們把石灰石－石膏法煙氣脫硫副產(chǎn)物石膏作為重要的石膏資源，既解決了本國石膏缺乏的問題，又解決了煙氣脫硫副產(chǎn)品的出路問題，并相應(yīng)降低了脫硫成本。美國的天然石膏較為豐富，煙氣脫硫副產(chǎn)石膏無出路，由于美國地域較為寬廣，故一般采取拋棄的方法處理石膏[2] 。而我國人均土地資源有限，硫磺等資源缺乏，但天然石膏資源豐富。因而美、日、德等發(fā)達(dá)國家脫硫副產(chǎn)物出路的解決方式并不適合我國。

（5）海水脫硫法

海水脫硫的技術(shù)優(yōu)勢是可直接使用豐富的海水作為脫硫劑，不消耗淡水資源和其他脫硫劑；同時不產(chǎn)生廢棄物，經(jīng)處理后的海水可以返回大海。海水脫硫法在電力行業(yè)已有成功應(yīng)用的經(jīng)驗，雖然在燒結(jié)廠還沒有采用，但從技術(shù)上是可行的，國內(nèi)的東方鍋爐股份公司已掌握了此項技術(shù)。

海水脫硫是近年來國內(nèi)引進(jìn)、發(fā)展的一項新技術(shù)。 1999年深圳西部電廠4號300MW機(jī)組引進(jìn)了挪威ABB環(huán)保工程公司的海水脫硫技術(shù)，這是我國成功運(yùn)行的第一套海水脫硫設(shè)施；廈門嵩嶼電廠和青島電廠海水脫硫項目現(xiàn)已建成投入運(yùn)行。

（6）氧化鎂法

鎂法煙氣脫硫技術(shù)是用氧化鎂作為脫硫劑，氧化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂，再與二氧化硫溶于水生成的亞硫酸溶液進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，反應(yīng)生成亞硫酸鎂和硫酸鎂，亞硫酸鎂氧化后生成硫酸鎂。

3  燒結(jié)煙氣脫硫工藝比較

理想的燒結(jié)煙氣脫硫工藝應(yīng)該是技術(shù)成熟可靠、風(fēng)險小、投資省、運(yùn)行成本低、脫硫劑來源廣泛、副產(chǎn)品易于處理并且不會產(chǎn)生二次污染，能回收高質(zhì)量有廣闊應(yīng)用市場的脫硫副產(chǎn)品，占地面積小且符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念要求。通過“高效化”、“資源化”、“綜合化”最終實現(xiàn)煙氣脫硫成本的“經(jīng)濟(jì)化”目標(biāo)。燒結(jié)煙氣脫硫工藝的特點(diǎn)主要有：

（1）石灰石－石膏法

脫硫劑為石灰石，副產(chǎn)物是石膏。優(yōu)勢：脫硫效率高（90%～98%）；系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；脫硫劑價格便宜。

劣勢：占地面積大；投資及運(yùn)行費(fèi)用高；副產(chǎn)物脫硫石膏應(yīng)用途徑有待拓寬；不能去除重金屬、二惡英等多種污染物。

（2）氨－硫銨法

脫硫劑是液氨或濃氨水，副產(chǎn)物是硫銨。優(yōu)勢：反應(yīng)速度快，吸收劑利用率高，脫硫效率高（90%～98%）；副產(chǎn)物硫酸銨市場容量大；系統(tǒng)阻力小，電耗低，可利用原煙氣系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，占地面積相對較小。

劣勢：系統(tǒng)需重防腐；作為吸收劑的氨價格較高，影響脫硫成本；不能去除及重金屬、二惡英等多種污染物。

（3）循環(huán)流化床法、NID法、MEROS法、密相干塔法脫硫劑是石灰，副產(chǎn)物是亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合干粉。

優(yōu)勢：系統(tǒng)阻力低，水耗、電耗小、運(yùn)行費(fèi)用相對較低；吸收塔占地面積小，不需要考慮防腐，投資相對較小。

劣勢：脫硫效率相對低于濕法脫硫工藝；脫硫副產(chǎn)物成分復(fù)雜，特別是脫硫灰中的亞硫酸鈣含量過高不好利用，基本采用拋棄、堆存處理。

（4）活性焦吸附法

靠活性焦表面孔隙吸附，副產(chǎn)物是硫酸或硫磺等。優(yōu)勢：脫硫過程不消耗水；活性焦可再生后重復(fù)利用；副產(chǎn)物為硫酸或硫磺等，無二次污染；脫硫效率高，環(huán)保效益好；綜合運(yùn)行成本低；脫硫同時可實現(xiàn)脫硝、脫二惡英、重金屬及粉塵等。

劣勢：有一定的硫回收條件；不適合低濃度煙氣；投資及運(yùn)行費(fèi)用高，投資比一般脫硫工藝高5～6倍。

（5）海水脫硫法

最終生產(chǎn)穩(wěn)定的硫酸鹽，調(diào)節(jié)脫硫溶液的pH值后，可直接排入大海。

優(yōu)勢：工藝流程相對簡單、設(shè)備集中、占地少，基建投資較低；脫硫劑為天然海水，且過程中不產(chǎn)生額外副產(chǎn)品，沒有固體副產(chǎn)品排放；節(jié)約淡水資源、耗電量較低、系統(tǒng)維護(hù)量小，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低；建設(shè)周期短。

劣勢：只適合中、低濃度SO2煙氣，煙氣中SO2濃度超過1500mg/m3 時，脫硫效率將降低到85%左右；只能在沿海地區(qū)建設(shè)；運(yùn)行成本較高。

（6）氧化鎂法

副產(chǎn)品為硫酸鎂或亞硫酸鎂。

優(yōu)勢：副產(chǎn)品再利用價值高；脫硫效率高，脫硫劑消耗量少，能耗低；運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低。劣勢：投資較高；適用范圍有限。

（7）有機(jī)胺法

靠有機(jī)胺液吸附，副產(chǎn)物是硫酸。

優(yōu)勢：脫硫效率高；有機(jī)胺液可脫附后重復(fù)利用；副產(chǎn)物為硫酸或硫磺等，無二次污染。

劣勢：一次性投資大；再生蒸汽消耗量大，能耗較高；需要硫酸回收等下游裝置。

4  國內(nèi)燒結(jié)煙氣脫硫發(fā)展動態(tài)

（1）已投產(chǎn)的燒結(jié)煙氣脫硫裝置企業(yè)

至2008年底，國內(nèi)已實施燒結(jié)煙氣脫硫的鋼鐵企業(yè)共10家（含包鋼除氟脫硫），國內(nèi)權(quán)威部門對部分已進(jìn)行了評估。已投產(chǎn)的燒結(jié)煙氣脫硫裝置情況見表1。

（2）2009年新建和在建的燒結(jié)煙氣脫硫企業(yè)

隨著國家節(jié)能減排力度的不斷加強(qiáng)，鋼鐵企業(yè)加快了建設(shè)燒結(jié)煙氣脫硫工程的步伐。2009年新建和在建的燒結(jié)煙氣脫硫的企業(yè)情況見表2。

目前，采用的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的主要來源和方法見表3。

5  結(jié)語

（1）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(yùn)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(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選，通過比較，并結(jié)合企業(yè)的具體情況，合理、慎重地選擇燒結(jié)煙氣脫硫工藝。

（2）結(jié)合國內(nèi)外燒結(jié)煙氣脫硫?qū)嵺`和日益嚴(yán)格的環(huán)保要求（需具備脫硫、脫硝、脫二惡英和脫重金屬等功能），目前國內(nèi)較有發(fā)展前景的脫硫工藝以干法為主，活性焦煙氣脫硫技術(shù)有望成為未來燒結(jié)煙氣脫硫的發(fā)展方向。

（3）循環(huán)流化床等干法脫硫具有耗水、耗電量小，占地面積小和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我國缺水地區(qū)等內(nèi)陸型鋼鐵企業(yè)和缺少建設(shè)場地的老舊燒結(jié)改造。

（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(yùn)行費(fèi)用。

（5）氨－硫銨法可利用焦化氨源“以廢制廢”，降低運(yùn)行成本，適合于配備焦化廠的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)建設(shè)。但由于燒結(jié)煙氣中含有重金屬和二惡英等污染物，給氨法脫硫副產(chǎn)物硫銨能否用于化肥生產(chǎn)帶來了一定的不確定性。

（6）采用石灰石-石膏法，應(yīng)充分考慮國情和脫硫副產(chǎn)物石膏的資源化利用技術(shù)。

（7）海水脫硫技術(shù)受地域影響較大，沿海鋼鐵廠可考慮海水脫硫技術(shù)的可行性。

 參考文獻(xiàn)：

[1] 單尚華，李春風(fēng).加快實施燒結(jié)煙氣脫硫促進(jìn)區(qū)域環(huán)境改善[J].冶金經(jīng)濟(jì)與   管理，2006（4）:10-14.

[2] 李庭壽，蘇笑鵬.燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)[C].2006年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵   年會文集:484-487.

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