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烧结脱硫重在选择适合的工艺

2013-11-02 中国环保技术网 我要评论(0) 字号:T | T
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2007年我国烧结矿产量高达5亿吨,球团矿产量也近1亿吨,均创下历史新高。同年,我国钢铁行业二氧化硫排放量为75.64万吨,比2006

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    2007年我国烧结矿产量高达5亿吨,球团矿产量也近1亿吨,均创下历史新高。同年,我国钢铁行业二氧化硫排放量为75.64万吨,比2006年仅减少了0.5%。“十一五”头两年均未实现“十一五”规划提出的污染物排放总量减少10%的约束性减排目标,这将造成钢铁行业后三年减排压力巨大。而今年上半年二氧化硫外排总量不降反升(1.67%),使钢铁行业二氧化硫减排的形势更加严峻。
    缺少成熟技术是目前的主要问题
    我国烧结烟气脱硫尚处于起步阶段,2005年之前还没有一台烧结机实施了烟气脱硫。近年来,随着环保要求的日趋严格,节能减排已成为当前宏观调控的重点,很多钢铁企业已经开始实施烧结脱硫或将其提上日程。
    日本烧结脱硫运用最多的是石灰石-石膏法,我国则广泛应用了半干法和氨法。目前,我国烧结脱硫投入运行的有:包钢三烧采用ENS半干法,柳钢二烧采用氨-硫铵法,三钢三烧采用循环流化床法,石钢二烧采用密相干塔法,宝钢集团不锈钢分公司和梅钢公司采用改进的石灰石-石膏法等。我国正在建设或者已经签订烧结脱硫项目合同的钢铁企业有20余家,除了主要采用氨法、循环流化床法以外,其他诸如MEROS(Maximized Emission Reduction of Sintering,即最大化减少烧结放散)、GSCA(固气循环半干法烟气脱硫工艺)、离子液法也被应用。
    总体来说,我国烧结脱硫技术处于百花齐放、百家争鸣的阶段,但缺少成熟可靠、运行稳定且适合我国国情的烧结脱硫工艺。环境保护部于2008年4月8日发布的《清洁生产标准 钢铁行业(烧结)》,中华人民共和国环境保护标准(HJ/T428-2008年)于8月1日实施。迫于环境压力,钢铁企业不得不上马烧结脱硫设备,但是又不得不独自承担脱硫工艺的巨大技术风险、高额投资和运行费用。
    国内烧结脱硫技术各有优缺点
    石灰石-石膏法:石灰石-石膏法是目前应用最广泛和最成熟的脱硫工艺。日本烧结机脱硫于上世纪70年代末大多选择该工艺。石灰石-石膏法是以石灰石浆液作为吸收剂,通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤,发生反应,以去除二氧化硫,反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成石膏,脱硫后的烟气从烟囱排放。该工艺系统主要包括:吸收剂制备系统、烟气系统、二氧化硫吸收系统、石膏脱水及储存系统、公用工程系统等。该法具有脱硫效率高、系统稳定可靠、脱硫剂价格较低等优点,但存在占地面积大、投资和运行费用较高、耗水量大且废水处理费用高、副产物石膏在我国不易再利用等问题。
    氨-硫铵法:氨-硫铵法脱硫系统主要包括:氨水制备及贮存系统、烟气系统、二氧化硫吸收系统、硫铵分离及储运系统、公用工程系统等。其吸收液为氨水(液氨),吸收液通过循环泵从塔的吸收段进入脱硫塔,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入烟囱排空。吸收液循环吸收到一定浓度,经过强制氧化,制得脱硫副产物———硫酸铵。该法具有脱硫效率高、副产物利用前景好等优点,但存在管道腐蚀、脱硫剂价格高等缺点,适合有焦化厂的钢铁联合企业或厂区附近建有化工厂的企业,可以利用焦化、化工氨源“以废治废”,副产物硫酸氨可作化肥,可降低大量成本。柳钢率先采用此工艺,2007年投产,至今已经运行一年多。杭钢、日钢、攀成钢等均选用了该工艺,目前都已在建设中。
    循环流化床法:循环流化床工艺也是国外一种新的半干法技术,其以循环流化床原理为基础,通过对吸收剂的多次再循环,延长吸收剂与烟气的接触时间,提高吸收剂的利用率和脱硫效率。循环流化床脱硫系统主要包括吸收剂注入系统、吸收塔系统、物料再循环系统、工艺水系统、脱硫后除尘器系统等。该法具有占地面积小、耗水量小、无腐蚀、不需要废水处理、脱硫剂容易获得、投资和运行成本较低等优点,但存在副产物不易利用、脱硫效率较低等缺点。福建三钢率先采用该工艺,目前运行良好,系统未出现重大问题,但脱硫渣的回收利用还需进一步研究。
    ENS法:ENS法是从德国引进的一种半干法烟气脱硫技术。该系统主要包括:新粉投加系统、反应塔系统、电除尘系统、循环系统和废料输送系统等,脱硫剂采用一定粒度的氢氧化钙、氢氧化镁干粉。该法占地面积小、无废水处理、水耗和电耗低,但固定投资巨大、副产物难以利用。包钢由于矿石的特殊问题,一直采用石灰石湿法工艺用于除氟脱硫,但从运行情况来看存在着很多问题。包钢新建的烧结机采用了半干法工艺,目前运行正常,为此包钢正在将一烧2台烧结机脱硫工艺由湿法改成半干法。
    密相干塔法:主要系统包括脱硫系统、布袋除尘系统、脱硫剂贮存和输送系统、电控系统和供水系统,采用干熟石灰Ca(OH)2作为脱硫剂。该法具有占地面积小、脱硫剂消耗低、耗水量低等优点,但存在副产物不易利用、系统运行不稳定等缺点。我国石钢二烧2台烧结机采用该工艺。
    国外脱硫工艺值得借鉴
    以上仅是在我国烧结已经投入运行的几种烧结脱硫工艺,但根据国内外脱硫发展的情况来看,已开发出近百种脱硫工艺,根据国外烧结脱硫的应用情况,取得成功的工艺还有活性炭吸附法、氢氧化镁法和LEC(石灰石排控半干法)法等。此外,海水脱硫也值得沿海企业关注。
    活性炭吸附法:该法于1987年由新日铁名古屋厂最先使用,是一种干法脱硫技术。其脱硫工艺一般分为3个过程:首先烟气进入吸收塔,烟气中的二氧化硫、氧气和水蒸气吸附在活性焦的表面。然后,在活性焦表面活性点的催化作用下二氧化硫被氧化成三氧化硫。最后,三氧化硫与水蒸气反应生成硫酸,吸附在活性焦的表面。吸附饱和的活性焦需排出再生,同时补充新活性焦。
    活性焦再生是将活性焦加热到300℃~600℃,吸附在活性焦表面的硫酸和活性焦表面的炭发生化学反应,生成二氧化硫、二氧化碳和水等。气体中的二氧化硫含量为20%~40%,可根据需要加工为硫酸等化工产品,脱附后的活性焦可循环使用。
    该法具有脱硫剂可重复利用、不消耗水、不产生废水,副产物为硫酸、无二次污染,同时治理烧结产生的二恶英、氮氧化物等优点,是一项一体化的先进烟气净化技术,在住友金属鹿岛厂、新日铁名古屋厂、韩国浦项制铁等多家国外企业应用。
    海水脱硫法:海水脱硫法是利用海水的天然弱碱性吸收二氧化硫的一种脱硫工艺。海水脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、供排海水系统及海水恢复系统组成。该法工艺流程相对简单,基建投资较低,脱硫剂为取之不尽的海水,且不产生额外的副产品,不存在废渣废料的处理,非常适合我国沿海钢铁企业的烧结机脱硫,但目前仅在电力行业有成功应用的经验。
    选择烧结脱硫工艺应注意以下几点:一是要坚持成熟、稳定的原则。烧结脱硫是工业化运行,任何不成熟的工艺都将带来运行的不稳定性,甚至给烧结生产带来严重的影响。二是应坚持循环经济路线,争取在脱硫过程中尽量不产生废水、废气、固体废弃物等二次污染,脱硫副产物能够实现较好的利用。三是坚持经济节约的原则。烧结脱硫是一个一次性投资及运行费用都很高昂的工艺,如选择不好,企业将长期背上一个沉重的包袱。现在正值我国烧结脱硫蓬勃发展的时期,巨大的市场蕴藏着巨大的商机,各烧结脱硫装备制造、技术开发、工程研究等企业应加紧与钢铁企业密切合作,共同为钢铁企业烧结脱硫作出贡献。钢铁企业在这关键时期,要慎重考虑,多方考察,选择适合本企业的成熟脱硫工艺,不能仅为了应付国家环保检查而不顾效果匆匆上马。


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