国内外烧结烟气脱硫脱硝技术进展及发展趋势苍大强,张国内外烧结烟气脱硫脱硝技术进展及发展趋势苍大强 ,张玲玲 ,李宇, 刘小明北京科技大学冶金与生态工程学院 ;北京科技大学土木与环境工程学院1 国内外烧结烟气脱硫脱硝的不同作法国内外钢铁工业对烧结烟气的污染物处理方法差别较大 ,大体有以下几方式 :1)禁止钢铁公司建烧结厂最典型的是瑞典 SSAB-Lul ea , SSAB-OX 和芬兰若特若基钢铁公司等。

这些钢铁公司由于没用烧结矿 , 改用几乎 100% 的球团矿炼铁 , 通过摸索获得了很好冶炼效果 , 焦比低 , 渣量少 (吨铁 150 公斤左右 ) ,铁水质量高等。

2) 采用“ 源头治理” + “ 过程治理” 结合的方法抑制 SO 和 NO 在烟气中的产生 , 以获得烟2 x气排放直接达标的目的。

该方法在国内外还没有得到实际应用 , 仅北京科技大学正在进行研发中, 主要方法是对烧结料采用廉价的物理和化学的方法,将 SO 和 NO 固化在烧结矿中 ,2 x使烧结烟气中的 SO 和 NO 浓度很低,试图避免建设庞大的脱除 SO 和NO 的装置和高的运行2 x 2 x费用。

该方法已经完成实验室的试验工作, 最佳效果已经能使 70%的硫被固化在烧结料中 ,下一步将继续研究更高的固化比例和同时固化 NO 的方法。

x国外烧结烟气 SO 减排和控制措施主要采用低硫原料配入法, 从源头减少硫进入烧结过程。

2烧结烟气中的 SO 是由烧结原料中的硫在高温烧结过程中与空气中的氧化合生成的。

因此 ,2在确定烧结原料方案时 , 按规定的 SO 允许排放量配比燃料 , 实现从源头上控制烧结烟气中2SO 的排放量。

但此法使原料的来源受到限制, 烧结矿的成本也随着低硫原料价格的上涨而2增加。

就目前国内原料的状况看, 此法较难全面推广。

3) 采用“末端治理” 的方法治理 SO 和 NO , 就是将已经在烧结烟气中产生 SO 和 NO 脱除掉 ,2 x 2 x这是过去和现在国内外绝大多数烧结厂采用的方法, 结果是一次投资高 ,运行成本也高 , 这对处在目前经济形势不好的钢铁工业是一个很难大的障碍。

就连最新出现的由德国和日本开发的“活性焦” 同时脱除粉尘 -SO - NO -二?英技术也是一种“ 末端治理”的方法。

2 x下面重点介绍应用最多的“末端治理”方法脱除 SO 和 NO 的技术 :2 x尾部烧结烟气脱硫法是各国专家普遍认为能实现的、有效的解决烧结烟气脱硫的方法。

烟气脱硫方法按工艺特点分为湿法、半干法和干法三种 , 按脱硫产物是否回收分为抛弃法和回收法。

目前世界上研发的烟气脱硫技术有 200 多种, 进入大规模商业应用的只有 10 余种, 我国也先后引进了不同的烟气脱硫技术用于火电厂,但用于烧结烟气脱硫的技术却进展缓慢。

因此 , 如何根据我国钢铁业的实际情况 , 开发适应中国国情的烧结烟气脱硫主流工艺成为当务之急。

2 中国烧结烟气脱硫发展情况2至 2009 年 5 月,国内已建烧结烟气脱硫装置 35 套, 40 台烧结机(总面积约 6300m )实现脱硫; 在建、拟建的约 30 套。

涉及的脱硫工艺主要有:(1)湿法方案有: 石灰石 -石膏法、硫铵法、氧化镁法、双碱液法、离子液法;(2)干法方案有: 活性炭吸附法、密相干塔、 LJS 循环流化床法、 ENS 法、GSCA 双循环循环流化床法、 MERO S 烟道喷射法;(3)半干法方案有 : NID 烟道循环法、 LEC 石灰石排控法、 SDA 旋转喷雾法等。

由于国内烧结烟气脱硫市场需求短期内迅速扩大 , 脱硫市场有些混乱 , 给推广带来了较大困难。

目前, 国内烧结烟气脱硫实施的主要技术见下表。

3 烧结烟气脱硫具体技术简介3.1 石灰石-石膏法烧结烟气经增压风机增压后进入吸收塔。

在吸收塔内与制备系统打入的石灰浆液充分混合 ,除去烟气中 SO 后经除雾器排入烟囱。

吸收塔的石膏浆液通过石膏排出泵送入石膏水力旋流2站浓缩 , 浓缩后的石膏浆液即可以进入真空皮带脱水机脱水后储存 , 石膏可用于加工石膏板 ,作为水泥中的缓凝剂。

石灰石 -石膏法主要的主要特点为脱硫效率高,可达 95% ;系统运行可靠 , 适应烧结机烟气变化能力更强 ; 脱硫剂价格便宜。

但系统占地面积大 , 投资及运行费用高 , 系统需防腐 , 不能去除重金属、二?英等污染物 , 容易造成二次污染。

适合于水资源和石灰石充足且石膏可以实现再利用地区的钢铁企业。

3.2 氨-硫铵法主要工艺为烧结烟气经增压风机增压后 , 进入脱硫塔中部 , 高温烟气在该段冷却 , 发生气液传质和传热、化学吸收过程 , 烟气中 SO 与吸收剂反应生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵 , 反应后2的浆液在脱硫塔底部的氧化池进行氧化为硫酸铵。

硫酸铵浆液蒸发结晶后储存。

氨 -硫铵法的主要特点为反应速度快 , 脱硫剂利用率高 , 脱硫效率高 , 可达 95%, 副产物硫酸铵市场容量大 , 系统阻力小 , 能耗低 , 占地面积相对较小。

但脱硫剂氨价格高 , 使脱硫成本高 , 系统需防腐 , 不能去除重金属、二?英等多种污染物。

可以利用焦化工业副产物焦化氨 , 以废制废, 实现循环经济 , 降低运行成本。

适用于有焦化工业、电力供应紧张且场地狭小的钢铁企业。

3.3 海水脱硫法主要工艺为利用丰富的海水作为脱硫剂 , 吸收烟气中的 SO 最终产生稳定的硫酸盐 , 调节脱2硫后溶液 PH 值 , 满足我国海水 PH 值大于 6.8 的排放标准 , 以保证海洋环境安全 , 使溶液直接排入大海。

海水脱硫法的主要特点为节约淡水资源 ,系统维护量小、能耗和运行费用低 ,建设周期短 , 脱硫效率大于 95% , 工艺流程简单 , 设备集中 , 占地小, 基建投资低。

当烧结3烟气中的 SO 浓度高于 1500mg/ m 时脱硫效果会降低。

目前此法在电厂有应用 ,烧结机还未2进行应用,仍需进一步开发,沿海钢铁企业可以考虑其可行性。

23.4 循环流化床法主要工艺为烟气从吸收塔底部进入 , 经文丘里管加速后与加入的吸收剂消石灰) 、循环灰通过循环斜槽返回吸收塔) 及水发生反应,除去烟气中的 SO 、 HCL、HF 、CO 等气体。

携带大X 2量吸收剂、吸附剂和反应产物的烟气从吸收塔顶部侧向下行进入脱硫布袋除尘器 , 进行气固3分离。

经气固分离后的烟气含尘量不超过 50mg/Nm , 净烟气通过烟囱排往大气 , 脱硫效率大于 90% 。

循环流化床法的主要特点为系统阻力小 , 能耗低 , 运行费用相对较低 ; 占地面积小 ,无需防腐 , 投资较低 ; 脱硫副产物成分复杂 , 无法利用 , 相对湿法脱硫效果低。

适合于水资源缺乏地区的企业和缺少建设土地的老旧烧结改造。

3.5 密相干塔法密相塔烟气脱硫技术是北京科技大学环境系结合德国先进技术 , 开发研制适合中国国情的一种半干法烧结烟气脱硫技术 , 是将细粉状的脱硫剂在加湿器内加湿 , 将水均匀分配到循环脱硫灰颗粒的表面 , 加湿后的粉料与 SO 反应, 生成 CaSO 和 CaSO , 同时降低烟气温度。

经过2 3 4几代工程实践和改进 , 目前也是比较成熟的钢铁企业烧结烟气脱硫技术。

密相塔烟气脱硫的工艺流程简单 , 设备少 , 操作容易 ; 物料不结块 , 流动性好 ; 操作温度高于露点 , 没有腐蚀或冷凝现象,无废水产生 ;适应性强,对烟气负荷、 SO 浓度、温度的变化适应能力极强,2脱硫效率高 , 系统运行稳定 , 系统简单容易控制 , 投资较低 , 运行成本低。

循环灰和烟气在塔内的速度和停留时间可达到理想的预定设计值,这也是脱硫塔烟气脱硫技术的一大优势。

3.6 活性炭吸附法活性炭烟气脱硫技术工艺流程较简单 , 它是靠活性碳表面孔隙进行吸附 , 副产物为硫酸或硫磺,工艺系统主要包括: 预除尘系统、吸附系统、除尘系统、解吸系统和副产物回收系统。

经过烧结除尘器除尘后的烧结烟气进入活性炭吸附塔 , 在吸附塔内完成脱硫反应 , 净化后的烟气经烟囱排入大气。

吸附了 SO 等气体的活性炭层进入解吸塔,通过加热的方式把 SO 解2 2吸出来 , 生成高浓度 SO 气体。

解吸后的活性炭经筛分后返回吸附塔循环使用。

在整个脱硫2过程中不消耗水 ,无废水、废渣产生,且活性炭再生后可重复利用,脱硫同时可实现脱硝、脱二? 英、净化 HCL、 HF 和重金属等,但它的投资及运行费用均较高 ,能耗大。

在日本、韩国已得到了广泛应用。

针对我国国情 , 目前在我国钢铁行业还没有得到应用 , 仍需进一步开发具有自主知识产权的技术,以便尽快应用。

4 内外双循环流化床烟气脱硫技术由于我国大多数烧结机建设时没有预留脱硫位置 , 因此这些烧结机在增加脱硫设施时会受到场地空间的制约。

循环流化床半干法烟气脱硫工艺简单 , 投资仅为湿法的 50%~60% , 运行费用为湿法的一半 , 在钙硫比为 1.2~1.3 时脱硫效率可达 85%以上, 能满足绝大部分中国烧结机烟气脱硫要求。

循环硫化床半干法脱硫工艺的一个主要优点是占地面积小 , 尤其适用于中国钢铁企业现场用地紧张的实际情况。

同时该工艺无废水产生 , 脱硫产物经处理可以进行综合利用 ,不产生二次污染。

因此, 该工艺有望成为适应中国国情的烧结烟气脱硫主流工艺。

福建三钢闽光股份有限公司经过现场调研论证在 2 号烧结机上使用了循环流化床脱硫技术。

中国科学院过程工程研究所独立开发了内外双循环流化床烟气脱硫技术 , 并在济南钢铁公司2120m 烧结机上完成了中试开发 ,该技术正在进一步推广应用。

1工艺流程双循环流化床烟气脱硫装置是一种两级分离、内外双重循环的烟气脱硫装置。

它利用循环流化床的原理 , 通过对吸收剂的多次再循环 , 增大吸收剂与烟气的接触时间 , 提高脱硫剂的利用率和烟气脱硫的效率。

循环流化床里部的内循环使床内呈现一种激烈的湍流状态 , 增强了吸收剂对 SO 的吸收 , 并且由于颗粒之间的碰撞加剧 , 使得吸收剂表面不断被剥落 , 从而避2免了孔堵塞造成的吸收剂活性下降。

工艺的主要构成包括:文丘里流化装置、脱硫反应塔、一级惯性分离器、二级旋风分离器、脱硫灰回送及添加机构、控制系统 ,如图 1 所示。

3烟气经脱硫塔下部的文丘里 , 把脱硫剂及脱硫灰流化 , 文丘里上方设有喷水嘴 , 喷出的水与烟气、脱硫剂及脱硫灰充分混合 , 进行半干式脱硫反应。

分离塔顶部的一级惯性分离器对高含灰烟气进行初步分离 , 分离出的脱硫灰靠重力直接进入脱硫塔形成内循环。

初步分离后的烟气进入二级旋风分离器进行二级分离。

分离后的烟气进入静电除尘器进行除尘 , 分离出的脱硫灰经螺旋给料机送回脱硫塔, 形成脱硫灰的外循环。