我国烧结烟气脱硫工程的运行与发展

我国烧结烟气脱硫工程的运行与发展

1烧结机脱硫排放量核电站是能源行业和大型污染排放的集合，是二氧化碳的主要排放来源。2007年,辽宁省钢铁行业二氧化硫排放量约为19万t,占全省工业污染源二氧化硫排放总量的16%。而钢铁企业共拥有38台约6956m2烧结机正在运行,却无一台烧结机安装了脱硫设施,其二氧化硫排放量占全省工业源二氧化硫排放量的50%。因此,烧结机脱硫将是辽宁省在“十一五”后2a减排的重中之重,全省烧结机脱硫势在必行。2烧结机烟气脱硫系统日本的烧结烟气脱硫技术研究居世界领先地位,于20世纪70年代建设的大型烧结厂(如日本钢管生产的扇岛福山烧结厂、信友的鹿岛歌山烧结厂和新日铁的若松烧结厂等)先后采用了烧结烟气脱硫技术,脱硫方式为湿式吸收法。日本水岛制铁所的第四烧结厂采用石灰石—石膏法处理75万m3/h的烧结烟气,自1989年投入运行以来,处理效果稳定,还可以去除30%~60%的粉尘。日本NKK(现为JFE)京滨制铁所采用氨—硫铵法进行烧结烟气的脱硫,自1989年投入运行以来,运行稳定,副产品硫酸铵质量较好,但需提高设备的耐腐蚀性。1987年,日本新日铁在名古屋钢铁厂的3号烧结机设置了一套利用活性炭吸附的烧结烟气脱硫、脱硝装置,处理烧结烟气量90万m3/h。经过多年的运行,该装置不仅可以同时实现较高的脱硫率(95%)和脱硝率(40%),而且具有较好的除尘效果,名古屋钢铁厂的1,2号烧结机也应用该种装置(烟气处理量130万m3/h),并于1999年7月投产使用。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,很多钢铁企业都计划、启动或是完成了烟气脱硫工程。广钢一台24m2烧结机用的是石灰石—石膏法;柳钢第二烧结厂2台83m2烧结机用的是氨—硫铵法;包钢2004年新建一台265m2烧结机,引进了德国ENS除氟脱硫半干法工艺,克服了二氧化硫、氯化氢、氟化氢等酸性气体处理中湿法技术存在的工程难题。2007年第一烧结厂2台180m2烧结机采用德国ENS除氟脱硫半干法工艺改造成功。首钢用的是从国外引进的活性焦工艺,2009年2月25日首钢矿业公司烧结厂360m2烧结机脱硫工程举行开工仪式。工程采用了半干法脱硫工艺,设计脱硫效率为90%。宝钢不锈钢分公司炼铁厂3号烧结机拟采用石灰石—石膏法;石钢3号、4号烧结机采用密相干塔法。2008年4月15日,日照钢铁烧结机烟气脱硫工程正式启动,工程采用氨—硫铵法脱硫工艺。2008年6月3日,邯钢400m2烧结机烟气脱硫工程开工建设。工程采用先进的GSCA烟气脱硫除尘工艺,具有脱硫除尘效率高、吸收剂利用率高、省电省水、占地少等优点。3烧结机烟气脱硫钢铁行业烧结烟气中含有二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、水、氧气、氟化氢、氯化氢等复杂成分,且烟气流量、烟气温度等工况参数波动较大,难以进行脱硫治理。目前,国外主要有2种对策:一是选用低硫的原料,二是烟气脱硫。国内对烧结烟气二氧化硫的控制方法主要有低硫原料配入法,高烟囱扩散稀释法和烟气脱硫法。其中烟气脱硫技术包括氨法、石灰石膏法、活性碳吸收法等。目前辽宁省内大部分企业选用的煤煤质较好,在低硫原料和高烟囱扩散稀释上对二氧化硫的排放进行了有效控制。烧结机烟气脱硫的方法虽然很多,但国内实际应用较少,应用时间也较短,效果并不明显。烟气脱硫(FGD)是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式,是治理烧结烟气二氧化硫污染的有效方法之一。脱硫方法按工艺特点分为湿法、半干法和干法3种,按副产品处置方式分为回收流程和抛弃流程。比较而言较适合辽宁省烧结机脱硫的技术有:我国烧结机脱硫起步较晚,辽宁省的烧结机脱硫更是刚刚启动,还少有经验和规律可循。采用何种脱硫工艺,这是摆在钢铁企业决策者面前的一道难题。由于目前钢厂需要硫酸,烧结机脱硫的工艺是以回收二氧化硫和硫酸生产相结合的工艺,比如氨—硫铵法、ENS半干法,因占地空间较小,比较适合辽宁地区老钢厂的脱硫改造。4发展循环经济和改善民生、提高环保意识的需要从政策角度来看,国家已将烧结机脱硫纳入今明两年脱硫工程的重点。众所周知,电力、钢铁行业是辽宁省排放二氧化硫的主要行业,而随着电力企业脱硫设施的建设、运行,实施钢铁烧结机脱硫工程已提上重要议程,成为今后2a辽宁省完成二氧化硫减排任务的主要依托。在2009年辽宁省环保工作大会上,省领导明确提出今年将全面启动钢铁行业烧结机脱硫工程。国家、省、市也将在政策、资金上给予烧结机脱硫工程必要的支持。全面启动辽宁省烧结机脱硫工程,也是落实科学发展观,建设生态辽宁的重要措施之一。从经济角度来看,辽宁省钢铁企业也深受全球经济危机的影响。追求低成本高利润的经济目标必然会促使钢铁企业发展循环经济。如果企业安装脱硫设施并正常运行,不仅可以回收二氧化硫,综合利用副产物,降低企业成本,还可以减少二氧化硫排污费,经济效益相当可观。同时实现脱硫的企业也可以尝试排污权交易,进一步降低污染控制总成本,调动污染企业治理的积极性。以某企业为例,采用不同的脱硫方法所产生的副产物创造的经济价值见表1。假设该企业共有5台1900m2烧结机安装脱硫设施,原料或副产品价格按市场价格假定为:石灰石65元/t,石膏65元/t,氨水900元/t,硫酸铵550元/t,氧化镁粉末520元/t。从表1可见,拥有大型烧结机企业无论采用何种脱硫技术,都不会对本企业的经济效益造成损失。不但完成了减排任务,达到减排目标,实现减排效果,而且利用副产物的销售为本企业的总量减排工作减轻了负担,是一项社会和企业、经济效益和环境效益的“多赢”工程。从环境保护角度来看,钢铁烧结机的脱硫最直接的效益就是环境效益。据粗略测算,如果对全省38台将近7000m2烧结机进行脱硫改造,工程运行后将形成2万多吨二氧化硫削减能力,占全省全年减排任务的13%左右,这将为辽宁省实现“十一五”二氧化硫减排目标打下坚实的基础。烧结机脱硫工程的环境效益不仅在于全省二氧化硫减排,还能使酸雨形成的机会减少,减轻城市污染,优化人们生活环境,使人们生活在城市中的环境成本降低,促进人与环境的和谐发展。同时,环境效益也带来了部分社会效益,加深企业环境保护意识,有利于将污染治理成本内部化。从社会角度来看,钢铁行业是辽宁省的支柱产业之一,随着人们环保意识的不断提高,企业由“要我减排”向“我要减排”的思维转变,对烧结机脱硫工程也会给予良好的社会反映与支持,树立环境友好的企业形象,对企业在国内乃至国际上的发展提供更广阔的空间。同时社会环境的改善也将吸引人们来投资和旅游,使之成为当地的一种无形资本,有利于当地的全面合理发展。5经济、环保、社会发展的意义辽宁省实施钢铁烧结机脱硫工程,无论从政策、经济、环保、社会等角度看,其意义都非常重大。是辽宁省实现节能减排的目标、建设生态省、实现经济社会全面协调可持续发展的一项重要措施。(1)工业烟气脱硫系统该法用石灰石或石灰的乳浊液吸收烟气中的二氧化硫,生成半水硫酸钙或石膏,其技术成熟,脱硫效率高,可达90%。但投资和占地面积都大,运行成本高,副产品石膏的销路存在问题。目前国外工业烟气脱硫主要采用这一方法,占已建成烟气脱硫装置的83.7%。辽宁省是老工业基地,大部分钢铁企业建厂时间都很长,存在厂地面积小、设备陈旧等问题,给脱硫改造带来了许多困难。石灰石—石膏脱硫法占地面积大,由于省内大部分电厂均采用石灰/石灰—石膏法进行脱硫,产生的副产品目前已经出现滞销现象,再加上烧结机的烟气量变化较大,石灰石湿法脱硫技术不太适用于辽宁省厂地面积较小的老钢铁厂。(2)石灰/石灰—喷雾干燥法。该法是以石灰乳为吸收剂的半干法脱硫,脱硫率为80%~90%,投资比石灰/石灰—石膏法低,但副产品要废弃,该法占已建成烟气脱硫装置的8.4%。喷雾干燥法产生的副产品无利用价值,同时大量堆放过多的副产品会对周围环境造成二次污染,不适于辽宁省厂区面积较小、厂区设在市内的钢铁企业。(3)活性焦炭脱硝、除尘烧结机排出的烟气经旋风除尘器简单除尘后,粉尘质量浓度由1000mg/m3降为250mg/m3,由主风机排出,经升压鼓风机后送往吸收塔,在吸收塔的入口处添加脱硝所需的氨气。经吸收塔内的活性焦炭脱硫、脱硝和除尘后,从烟囱排出。活性焦炭吸收法平时运行维护费用较高,运行脱硫设施不仅会影响钢厂产量,还会增加过大的运行成本,不太适合辽宁省的设施陈旧的大型钢铁厂。(4)化害为利工艺氨—硫铵法烧结烟气脱硫工艺,是把烧结厂的烟气脱硫和焦化厂的煤气脱氨相结合的一种“化害为利”的综合处理工艺。其脱硫率达90%以上,脱硫副产品为硫铵化肥,纯度为96%以上。对于中小型规模的烧结机厂有利于保证脱硫设施的稳定运行。(5)反应塔内烟气的反应德国ENS半干法采用一定粒径要求的Ca/Mg(OH)2干粉作为吸附剂,通过输送系统和投加器进入烟气