摘要：在收集國內現有燒結煙氣脫(tuo)(tuo)硫(liu)工程監測資料的(de)基(ji)礎上,對硫(liu)銨(an)法(fa)(fa)和循環流(liu)(liu)化床(chuang)法(fa)(fa)燒結煙氣脫(tuo)(tuo)硫(liu)工藝(yi)的(de)脫(tuo)(tuo)硫(liu)效率(lv)、經濟技術指標等(deng)進行(xing)了比較。分析(xi)后認為(wei)循環流(liu)(liu)化床(chuang)法(fa)(fa)燒結煙氣脫(tuo)(tuo)硫(liu)工藝(yi)是現階段比較適(shi)合(he)我國國情的(de)脫(tuo)(tuo)硫(liu)技術。同時建議加強對脫(tuo)(tuo)硫(liu)副產石(shi)膏的(de)綜合(he)利(li)用研究。

關鍵詞：硫銨法(fa),循環流化床法(fa),燒結煙氣,脫硫

1 　前言

大氣(qi)環(huan)境中的(de)(de)(de)(de)SO2 污染(ran),是當(dang)今(jin)人類面臨的(de)(de)(de)(de)重大環(huan)境問(wen)題之一。我(wo)(wo)國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)能源結構是以煤炭為主(zhu)(zhu),燃煤型的(de)(de)(de)(de)二(er)氧化硫污染(ran)已成為我(wo)(wo)國(guo)(guo)大氣(qi)污染(ran)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要(yao)特征。在(zai)我(wo)(wo)國(guo)(guo)長江(jiang)以南的(de)(de)(de)(de)一些(xie)地區,酸雨(yu)出現頻率(lv)很高,其影響面積也在(zai)不斷擴大。酸雨(yu)不僅嚴(yan)重腐(fu)蝕(shi)建筑(zhu)物(wu)和(he)公共(gong)設施,而(er)且毀壞(huai)大面積的(de)(de)(de)(de)森(sen)林(lin)和(he)農作物(wu),每年給我(wo)(wo)國(guo)(guo)造(zao)成的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)損失超過150 億(yi)元[1 ] 。

鋼鐵(tie)行業(ye)(ye)是SO2 排(pai)放的高污(wu)染(ran)行業(ye)(ye)。其(qi)中(zhong)燒結過(guo)程的二氧化(hua)硫(SO2 ) 排(pai)放量(liang)占鋼鐵(tie)企業(ye)(ye)二氧化(hua)硫(SO2) 排(pai)放總量(liang)的40 %～60 % ,因此, 控制燒結生(sheng)產過(guo)程中(zhong)的SO2 排(pai)放是鋼鐵(tie)企業(ye)(ye)控制SO2 污(wu)染(ran)的重點。

目(mu)前,控(kong)(kong)制(zhi)SO2 大氣(qi)(qi)(qi)污染技(ji)術(shu)可分為(wei)四類, 即燃燒前脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)、燃燒中脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)、燃燒后煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)以(yi)及轉化(hua)過程(cheng)中脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu),其中燃燒后煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)被認為(wei)是(shi)(shi)(shi)控(kong)(kong)制(zhi)SO2 污染最(zui)為(wei)行之有效的(de)(de)(de)途徑(jing)[2 ] 。燃燒后煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)( flue gas desulfurization , 縮寫(xie) FGD) 是(shi)(shi)(shi)目(mu)前世(shi)界(jie)上(shang)唯一大規模工業化(hua)應用的(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)技(ji)術(shu)[3 ] 。世(shi)界(jie)各國研究開發的(de)(de)(de)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)技(ji)術(shu)達200 多種,但工業應用的(de)(de)(de)不超(chao)過20 種。按脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)產(chan)(chan)物是(shi)(shi)(shi)否(fou)回收(shou),煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)可分為(wei)拋(pao)棄法(fa)和(he)回收(shou)法(fa)。前者是(shi)(shi)(shi)將(jiang)SO2 轉化(hua)為(wei)固體(ti)殘渣拋(pao)棄掉(diao),后者則(ze)是(shi)(shi)(shi)將(jiang)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)SO2 轉化(hua)為(wei)硫(liu)(liu)(liu)(liu)酸、硫(liu)(liu)(liu)(liu)磺(huang)、液體(ti)SO2 、化(hua)肥等有用物質回收(shou)。按脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)過程(cheng)是(shi)(shi)(shi)否(fou)加水和(he)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)產(chan)(chan)物的(de)(de)(de)干(gan)濕(shi)狀態(tai),煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)又(you)可分為(wei)濕(shi)法(fa)、半干(gan)法(fa)和(he)干(gan)法(fa)三類工藝(yi)。我(wo)國煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)技(ji)術(shu)起步晚(wan),技(ji)術(shu)比(bi)較落后,燒結(jie)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)更是(shi)(shi)(shi)近年來才(cai)逐漸(jian)受(shou)到重(zhong)視。截至2008 年,國內(nei)已建成(cheng)運行的(de)(de)(de)燒結(jie)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)(liu)(liu)工程(cheng)主(zhu)要有寶鋼梅鋼3 號燒結(jie)機,采(cai)用的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)濕(shi)法(fa)(石(shi)灰石(shi) - 石(shi)膏法(fa)) ;柳州鋼鐵集團公(gong)(gong)司燒結(jie)機,采(cai)用是(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)濕(shi)法(fa)(硫(liu)(liu)(liu)(liu)銨法(fa)) ;福(fu)建三鋼公(gong)(gong)司燒結(jie)機,采(cai)用的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)干(gan)法(fa)(循(xun)環流(liu)化(hua)床法(fa)) 。

本(ben)文收集了國內(nei)現有已(yi)建成(cheng)且長期穩定(ding)運(yun)行(xing)的燒結(jie)煙(yan)氣脫硫(liu)設施常規運(yun)行(xing)監測資料,從脫硫(liu)效率、運(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)、固廢(fei)綜合利用(yong)等方(fang)面對(dui)其(qi)經濟技(ji)術指標進行(xing)了對(dui)比分析,以期為我(wo)國燒結(jie)煙(yan)氣脫硫(liu)技(ji)術的進步和國內(nei)各(ge)燒結(jie)廠選擇煙(yan)氣脫硫(liu)技(ji)術提(ti)供參考和依(yi)據。

2 　燒結煙氣的特點

燒結(jie)(jie)煙氣是(shi)混合(he)料點(dian)火后,隨(sui)臺車運(yun)行,在高(gao)溫燒結(jie)(jie)過程中(zhong)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)含塵(chen)廢氣。燒結(jie)(jie)機生(sheng)產(chan)時產(chan)生(sheng)的(de)煙氣中(zhong)SO2 濃度變化(hua)(hua)(hua)很大,其頭部和(he)尾部煙氣SO2 濃度低(di),中(zhong)部濃度高(gao)。燒結(jie)(jie)料中(zhong)鐵(tie)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)會(hui)起到催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)作(zuo)用,將部分SO2 催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)為SO3[4 ] 。焦粉(fen)中(zhong)的(de)一部分有(you)機硫轉入(ru)氣相呈單質硫并被(bei)氧化(hua)(hua)(hua),由于燒結(jie)(jie)過程存(cun)在溫度不均勻,排(pai)出的(de)煙氣中(zhong)還含有(you)H2S 和(he)CaS。另(ling)外,混合(he)料中(zhong)的(de)氯化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)也會(hui)在燒結(jie)(jie)過程中(zhong)生(sheng)成可(ke)揮發性氯化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)進入(ru)煙氣。

燒結煙(yan)氣(qi)(qi)的主要(yao)特點[5～6 ] 是煙(yan)氣(qi)(qi)量(liang)(liang)大(da)(da)(生產(chan)1t 燒結礦(kuang)約產(chan)生4 000～6 000 m3 煙(yan)氣(qi)(qi)) 、溫度較(jiao)高(一般在130 ℃左(zuo)右) 、細粒粉塵(chen)多且具(ju)有(you)粘性、含濕量(liang)(liang)大(da)(da)(水分(fen)含量(liang)(liang)在10 %(體積(ji)比) 左(zuo)右) 、含有(you)SOx 、NOx 等腐蝕性氣(qi)(qi)體、SO2 濃(nong)度較(jiao)低(一般在1 000～3 000 mg/ m3 之間) 。某燒結機煙(yan)氣(qi)(qi)排放情(qing)況如下:煙(yan)氣(qi)(qi)量(liang)(liang)最大(da)(da) 47161 ×104 m3/ h ,最小17105 ×104 m3/ h ,平(ping)均 32133 ×104 m3/ h ;溫度116～159 ℃;壓(ya)力(li)1517 ～ 518 kPa ( 除(chu)塵(chen)器出(chu)口(kou)) ;含塵(chen)112～269 mg/ m3 ;煙(yan)氣(qi)(qi)成(cheng)(cheng)分(fen):CO 684 ～765 mg/ m3 ,SO2 2 573 ～5 178 mg/ m3 ,NOx73 ～204 mg/ m3 ; 煙(yan)塵(chen)成(cheng)(cheng)分(fen): TFe 4218 % , SiO2 4189 % , FeO 1913 % , MgO3 12 % , TiO2 9128 % , V2O5 0140 % , CaO 10106 %[7 ] 。

3 　脫硫效率及技術經濟指標比較

本(ben)文收集了柳(liu)州鋼鐵集團公(gong)司(si)83 m2 燒(shao)結機(ji)脫硫(liu)系(xi)統(采用氨- 硫(liu)銨法(fa)(fa)) 和福建三鋼公(gong)司(si) 180 m2 燒(shao)結機(ji)脫硫(liu)系(xi)統(采用循環流化床法(fa)(fa)) 的常規運行監(jian)測數(shu)據,對其脫硫(liu)效率進行比較分析。

(1) 硫銨法

柳鋼燒(shao)結廠83 m2 燒(shao)結機采用了硫銨法脫硫工藝,于2007 年3 月投入(ru)試(shi)生產(chan)。根據環境監測(ce)站(zhan)2007 年11 月對該脫硫設施的監測(ce)結果(guo) (見(jian)表1) ,其脫硫效(xiao)率在(zai)95 %以上,除塵效(xiao)率為 40 % ,運行情況較穩定。

(2) 循(xun)環流化(hua)床法

福建三鋼(gang)廠(chang)180 m2 燒結機(ji)采(cai)用循環流化(hua)床法煙氣脫(tuo)硫工藝,于2007 年(nian)10 月投入試(shi)運行。根據(ju)環境監測(ce)站對其(qi)進行的監測(ce)結果(表(biao)2) 表(biao)明,其(qi)脫(tuo)硫效率在98 %以(yi)上,脫(tuo)硫效果好,運行情況(kuang)較穩定。

(3) 技術經濟指(zhi)標對(dui)比

本文從脫硫設施總(zong)投資、運營(ying)成本、物耗(hao)能耗(hao)等多個方面對硫銨法和循環流化床(chuang)法燒結煙氣(qi)脫硫工藝的技(ji)術(shu)經(jing)濟指標進行對比(bi)分析,結果見(jian)表3 。

通過(guo)分析可以(yi)看出,循環流(liu)化(hua)床法相比氨 - 硫銨(an)法具有脫硫效率(lv)高、占(zhan)地面(mian)積小,運行維護費用低,設備無需(xu)防腐,對燒結廢氣中的重金屬脫除效率(lv)高,總投資相對較(jiao)省等優(you)點。同時也存在著(zhu)脫硫副產物難以(yi)綜(zong)合(he)利用的缺(que)點。

(4) 脫硫(liu)副產物的綜(zong)合利用

循(xun)環流(liu)化床法的(de)脫(tuo)硫副產(chan)物是一種(zhong)干(gan)態的(de)混合物,它包含飛(fei)灰(hui)及(ji)消(xiao)石(shi)灰(hui)反應后(hou)產(chan)生的(de)各種(zhong)鈣基化合物, 主要成(cheng)分為(wei)CaSO4 ·1/ 2H2O , CaSO3 ·1/ 2H2O , 少量(liang)未完(wan)全反應的(de)吸(xi)收(shou)劑 Ca (OH) 2及(ji)雜質等。硫銨(an)(an)法的(de)脫(tuo)硫副產(chan)物是以硫酸銨(an)(an)為(wei)主。

在綜(zong)合利(li)用方面,硫(liu)銨法只(zhi)要控制好(hao)脫硫(liu)副(fu)產物(wu)中(zhong)的重金(jin)屬(shu)成分(fen),就能夠外售給化肥(fei)廠實現綜(zong)合利(li)用。而循環流化床法脫硫(liu)副(fu)產物(wu)的綜(zong)合利(li)用相對較為(wei)困難。最新的工業利(li)用主要是在水泥生產中(zhong)替代天然石(shi)膏作(zuo)為(wei)緩凝劑。

2008 年,該(gai)綜(zong)合利用(yong)方案(an)在天瑞集團汝州水(shui)(shui)泥(ni)有(you)(you)限公司7 500 t/ d 新型干(gan)法水(shui)(shui)泥(ni)生(sheng)(sheng)產(chan)線[8 ]和(he)梅(mei)縣恒塔旋窯水(shui)(shui)泥(ni)有(you)(you)限公司2 500 t/ d 新型干(gan)法水(shui)(shui)泥(ni)生(sheng)(sheng)產(chan)線[9 ] 中得到了(le)成(cheng)功(gong)運(yun)(yun)用(yong)。運(yun)(yun)行結(jie)果表明,脫硫石(shi)膏可以作為天然(ran)石(shi)膏的替(ti)代品(pin)(pin),用(yong)于(yu)(yu)水(shui)(shui)泥(ni)生(sheng)(sheng)產(chan)。摻入小(xiao)于(yu)(yu)3 %的脫硫石(shi)膏,不會(hui)影響水(shui)(shui)泥(ni)產(chan)品(pin)(pin)的品(pin)(pin)質。

4 　結論及建議

通過對我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)目前為數不(bu)多的(de)(de)(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)煙氣脫(tuo)硫(liu)工程的(de)(de)(de)(de)運行(xing)情況進(jin)行(xing)監測,結(jie)(jie)(jie)(jie)合(he)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)煙氣脫(tuo)硫(liu)的(de)(de)(de)(de)特點(dian),分析后認為,循環(huan)(huan)(huan)流化床法(fa)(fa)更為成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)熟(shu)可靠,已(yi)有在大型燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)機(ji)(ji)(三鋼(gang)180 m2 燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)機(ji)(ji)) 上運用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)功范(fan)例(li),硫(liu)銨法(fa)(fa)現最大還只用(yong)(yong)(yong)于(yu)83 m2 燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)機(ji)(ji)。循環(huan)(huan)(huan)流化床法(fa)(fa)煙氣脫(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)具有脫(tuo)硫(liu)效率高(gao),占地(di)面積小(xiao),運行(xing)維護(hu)費用(yong)(yong)(yong)低,設備無需防腐(fu),對燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)廢氣中的(de)(de)(de)(de)重金屬脫(tuo)除效率高(gao),總投資相對較省等優點(dian)。脫(tuo)硫(liu)固廢(脫(tuo)硫(liu)石(shi)膏(gao)) 可替代天然石(shi)膏(gao),在水泥生產(chan)(chan)中用(yong)(yong)(yong)作水泥緩(huan)凝劑(ji)。該(gai)綜(zong)合(he)利用(yong)(yong)(yong)方案已(yi)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)功運用(yong)(yong)(yong)于(yu)國(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)多條水泥生產(chan)(chan)線的(de)(de)(de)(de)工業生產(chan)(chan)中。循環(huan)(huan)(huan)流化床法(fa)(fa)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)煙氣脫(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)已(yi)被列(lie)入(ru)2008 年9 月國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)環(huan)(huan)(huan)保(bao)部頒布的(de)(de)(de)(de)《國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)先進(jin)污染防治技(ji)術(shu)示范(fan)名錄》( 2008 年度) ,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)當前示范(fan)和推(tui)廣的(de)(de)(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)煙氣脫(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)。

針(zhen)對循(xun)環流化(hua)床法脫(tuo)硫(liu)(liu)工(gong)(gong)藝中(zhong)脫(tuo)硫(liu)(liu)副產物(wu)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)(yong)較為困(kun)難(nan),利(li)用(yong)(yong)方式比較單一(yi)的(de)問(wen)題, 建議在下一(yi)步工(gong)(gong)作(zuo)中(zhong),加強對脫(tuo)硫(liu)(liu)石(shi)膏(gao)的(de)成分(fen)分(fen)析,加大力度開拓和(he)研究將脫(tuo)硫(liu)(liu)石(shi)膏(gao)用(yong)(yong)作(zuo)垃圾場(chang)防(fang)滲層(ceng)、制造防(fang)噪隔音墻和(he)墻磚等領域(yu)的(de)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)(yong)新(xin)方式。

參考文獻

1 　楊春平等1 中(zhong)國燃煤鍋爐煙氣脫硫(liu)技(ji)術的發展前(qian)景[J ]1 環境科學環境進展,1997 ,5 (5) :46～49

2 　馮玲等(deng)1 煙氣脫(tuo)硫(liu)技術的發展及(ji)應用現狀[J ]1 環境工程, 1997 ,15 (2) :19～24

3 　鐘秦等1 燃煤煙氣脫(tuo)硫脫(tuo)硝技(ji)術及工程試例[M]1 北京:化學工業(ye)出版社,2002 ,25

4 　E·Ф·維格曼1 煉鐵學1 北京:冶金工業出(chu)版社(she),1993140

5 　黃(huang)導1 中(zhong)國鋼鐵工業環境(jing)保護工作面臨更大壓力(li)[J ]1 冶金環境(jing)保護,2004 , (3) :122

6 　張承中1 循環流(liu)化床燒結煙氣脫硫(liu)熱(re)態模擬試驗研究[J ]1 西(xi)安建筑科(ke)技大學學報(bao),1997 ,29 (3) :349～354

7 　岑望(wang)來,胡勇,李(li)進等(deng)1 燒結煙氣(qi)脫硫技術現(xian)狀[J ]1 工(gong)業安全與環保(bao),2008 ,33 (7) :27～29

8 　張冠(guan)軍(jun)1 脫硫(liu)石膏代替二(er)水(shui)石膏作水(shui)泥緩凝(ning)劑的實踐[J ]1 新(xin)世紀水(shui)泥導報,2008 (4) :38～39

9 　陳小(xiao)惠,張(zhang)登頻1 脫(tuo)硫石膏在(zai)工業水泥(ni)生產中的應(ying)用[J ] ,化學(xue)工程與裝(zhuang)備(bei),2008 (6) :89～81

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章