隨著近兩年鋼鐵行業和火電廠的大規模建設, 對環保提出了新的挑戰。鋼鐵行業是重要的基礎產業,又是高能耗、高排放、增加環境負荷源頭的行業。鋼鐵生產在其熱加工過程中消耗大量的燃料和礦石,同時排放大量的空氣污染物。1996年鋼鐵工業二氧化硫(SO2) 排放量為97.8萬t,占工業SO2排放量的7. 5%,僅次于電力、煤氣、熱水的生產供應業和化工原料及化學制品制造業,居第3位。燒結工藝過程產生的SO2排放量約占鋼鐵企業年排放量40%～60%,控制燒結機生產過程O2的排放,是鋼鐵企業SO2污染控制的重點。隨著燒結礦產量大幅度增加和燒結機的大型化發展, 單機廢氣量和SO2排放量隨之增大,控制燒結機煙氣SO2污染勢在必行。國外已投巨資對此進行治理,甚至關閉了燒結廠。目前我國在燒結煙氣SO2脫除方面基本上還處于空白,僅有幾個小型燒結廠上了脫硫除塵器設施,而以燒結礦為主要原料的煉鐵生產又不允許大量關閉燒結廠。因此,對燒結煙氣進行脫除處理是滿足今后日益嚴格的環保要求的選擇。目前的關鍵是借鑒國外的*經驗,開發應用適合我國燒結特點的*脫硫除塵設備工藝。
1. 燒結煙氣SO2主要控制技術 目前,對燒結煙氣SO2排放控制的方法有:
1)低硫原料配入法; 2)高煙囪稀釋排放; 3)煙氣脫硫法。
1. 1 低硫原料配入法
燒結煙氣中的SO2的來源主要是鐵礦石中的FeS2或FeS、燃料中的S(有機硫、FeS2或FeS)與氧反應產生的,一般認為S 生成SO2的比率可以達到85%～95%. 因此,在確定燒結原料方案時,適當地選擇配入含硫低的原料,從源頭實現對SO2排放量的控制,是一種簡單易行有效的措施。
該法因對原料含硫要求嚴格,使其來源受到了一定的限制,燒結礦的生產成本也會隨著低硫原料的價格上漲而增加。就目前原料短缺的現狀來看, 此法難以全面推廣應用。
1. 2 高煙囪稀釋排放
燒結煙氣中SO2的質量濃度一般在1000～3000 mg/m3且煙氣量大,若回收在經濟上投資較大,故大多數仍以高煙囪排放為主,如美國煙囪高達360m.
我國鋼廠燒結機除塵設備廠目前采用低含硫原料、燃料,燒結煙氣經200m高煙囪排放,SO2大落地質量濃度在0. 017mg/m3以下。寶鋼的燒結廠采用200 m高煙囪稀釋排放。這種方法簡單易行,又比較經濟。從長遠來看,高煙囪排放僅是一個過渡。但在當時條件下,采用高煙囪稀釋排放作為控制SO2 污染的手段是正確的。
1. 3 煙氣脫硫法
低硫原料配入法和高煙囪排放簡單易行,又較經濟。但我國SO2的控制是排放濃度和排放總量雙重控制,因此,為根本消除SO2污染,煙氣脫硫技術在燒結廠的應用勢在必行。
煙氣脫硫是控制燒結煙氣中SO2污染有效的方法。目前世界上研發的煙氣脫硫技術有200多種,進入大規模商業應用的只有10余種,我國也先后引進了不同的脫硫裝置主要用于火電廠,而國內用于燒結煙氣脫硫的技術進展較慢。國內僅有幾個小燒結上了脫硫設施。如廣鋼2臺24平燒結機采用雙堿法工藝,臨汾鋼廠利用燒結煙氣處理焦化廢水等,因脫硫設施或多或少存在一些問題,所以運行也不正常。
2. 燒結煙氣的特點 燒結煙氣是燒結混合料點火后,隨臺車運行,在高溫燒結成型過程中所產生的含塵廢氣。它與其他環境含塵氣體有著明顯的區別,其主要特點是:
1) 煙氣量大,每生產1t燒結礦大約產生4000～6000m3煙氣。
2) 煙氣溫度較高,隨工藝操作狀況的變化,煙氣溫度一般在150 ℃上下。
3) 煙氣挾帶粉塵多。
4) 含濕量大。為了提高燒結混合料的透氣性, 混合料在燒結前加適量的水制成小球,所以含塵煙氣的含濕量較大,按體積比計算,水分含量在 10 %左右。
5) 含有腐蝕性氣體。高爐煤氣點火及混合料的燒結成型過程,均將產生一定量的SOx,NOx,它們遇水后將形成酸,對金屬結構會造成腐蝕。
6) 含SO2濃度較低,根據原料和燃料差異而變化,一般在1000～3000 mg/m3 .
3. 燒結煙氣脫硫技術
3. 1 技術現狀分析
燒結煙氣脫硫的研究,日本居于地位, 按照嚴格的環境保護標準,在上世紀70年代建設的大型燒結廠采用了燒結煙氣脫硫法,脫硫工藝多為濕式吸收法。80年代以后,主要采用鋼渣石膏法、氨硫銨法、活性焦吸附法、電子束照射法等。
鋼渣石膏法是利用轉爐廢渣研磨制成的漿液為脫硫劑,產品為低濃度石膏。該法脫硫效率高、投資省。利用了廢渣,但易結垢、產品不能利用。
氨硫銨法脫硫工藝是利用焦化廠產生的氨氣, 脫除燒結煙氣中的SO2 . 該法脫硫效率高,副產品可利用。但存在氨損、副產物穩定化、副產品品質、副產品的市場化等問題。
活性焦吸附法煙氣脫硫在脫除SO2的同時,能不同程度脫除廢氣中的HCl 、HF等有害氣體;裝置占地面積較小;副產品經綜合加工后可利用。但存在運行成本高、設備龐大且造價高、腐蝕問題突出、硫資源回收處理等外圍系統復雜、系統長期運行穩定性差等問題。
電子束法煙氣脫硫能同時脫硫脫硝,過程簡單, 不產生廢水廢渣,副產品可用作化肥。但系統的性差,運行成本高,電子加速器價格昂貴,脫硫產物難以有效捕集及利用,應用范圍受到限制。
3. 2 密相干塔煙氣脫硫技術
密相干塔煙氣脫硫技術是北京科技大學環境工程中心針對我國國情開發的一種*的半干法煙氣脫硫技術,具有脫硫效率高、投資運行費用低、可靠性高、占地面積小、無廢水產生、副產物易處理等優點。在歐洲,已有20多家相當規模的電站鍋爐、工業鍋爐和工業爐窯工業化應用了該技術。
3. 2. 1工藝過程
該工藝的原理是利用干粉狀的鈣基脫硫劑,與密相干塔及布袋除塵器除下的大量循環灰一起進入加濕器內進行增濕消化,使混合灰的水分含量保持在3%到5%之間,加濕后的循環灰由塔上部進料口進入塔內,工藝流程如圖1所示。含水分的循環灰有的反應活性和流動性,與由塔上部進入的煙氣發生反應。脫硫劑不斷循環利用,脫硫效率可達95%。終脫硫副產物由灰倉溢流出循環系統,通過氣力輸送裝置送入廢料倉。
