鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)過程中，原燃料中的硫在偏氧化性氣氛環(huán)境中以氣態(tài)氧化物形式釋放到燒結(jié)煙氣中排入大氣，是鋼鐵行業(yè)SOx的主要排放源，約占鋼鐵生產(chǎn)過程中總排放量的75%。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國鋼鐵行業(yè)投產(chǎn)運行的燒結(jié)機每年排放的SOx總量約60萬t，而且隨著燒結(jié)機產(chǎn)能的不斷擴大，從煙囪排放到大氣中的SOx將會更多。同時在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，還會生成NOx和二惡英等有害物。燒結(jié)煙氣中SOx的排放導(dǎo)致并加劇了酸雨的形成，對空氣質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)造成了極大的破壞。我國“十一五”規(guī)劃發(fā)展綱要中明確提出：要建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)，要加強大氣污染防治，努力推進(jìn)鋼鐵行業(yè)SOx綜合治理，實施排放總量控制。因此對燒結(jié)生產(chǎn)過程SOx等有害物實施有效減排是燒結(jié)行業(yè)生存的基礎(chǔ)，也是燒結(jié)工作者的職責(zé)和使命。受原料資源和工藝技術(shù)等因素的限制，目前，鐵礦石燒結(jié)生產(chǎn)過程中SOx的減排最為現(xiàn)實和相對經(jīng)濟的方式還是進(jìn)行燒結(jié)煙氣（廢氣）脫硫。在燒結(jié)煙氣脫硫工藝的研究、開發(fā)進(jìn)程中，先后完成了濕法、半干法和干法等多種脫硫工藝的研發(fā)、設(shè)計工作，在我國政府“科學(xué)發(fā)展觀”思想的指導(dǎo)下，國內(nèi)燒結(jié)脫硫工作更呈現(xiàn)了“百花齊放、百家爭鳴”的局面，許多研究設(shè)計單位和以寶鋼、太鋼、武鋼、馬鋼、三鋼等為代表的鋼鐵企業(yè)一道，從工藝可行性、設(shè)備穩(wěn)定性、運行經(jīng)濟性、治理前瞻性和二次產(chǎn)物處理等多方面進(jìn)行了大量的論證、對比和研發(fā)工作，本著清潔生產(chǎn)和對社會負(fù)責(zé)的原則，進(jìn)行了適合我國國情的脫硫工藝的引進(jìn)、研發(fā)和設(shè)計工作。

1 燒結(jié)煙氣脫硫工藝

燒結(jié)煙氣脫硫工藝種類很多，目前，歐洲的鋼鐵企業(yè)和環(huán)保公司以半干法脫硫為主，代表性的工藝有西門子奧鋼聯(lián)的MEROS法（高性能燒結(jié)廢氣凈化）、奧地利能源與環(huán)境工程公司的Turbosorp法（循環(huán)流化床技術(shù)）、法國阿爾斯通公司的NID法（脫硫除塵一體化技術(shù)）。我國福建龍凈脫硫脫硝公司自主開發(fā)的半干法循環(huán)流化床脫硫工藝，已成功應(yīng)用于福建三明燒結(jié)廠180m2燒結(jié)機上。

由于燒結(jié)煙氣具有煙氣量大、煙氣濕度高、SOx濃度低、煙氣成分波動大、煙氣含塵濃度高且粉塵顆粒細(xì)、煙氣含腐蝕性氣體（HF，HCl，NOx，SOx）、煙氣含二惡英類物質(zhì)及重金屬等特點，各種脫硫工藝還在繼續(xù)改進(jìn)和完善之中。

1.1西門子奧鋼聯(lián)的MEROS法（高性能燒結(jié)廢氣凈化）

西門子奧鋼聯(lián)研發(fā)、設(shè)計的燒結(jié)煙氣凈化脫硫系統(tǒng)，是基于帶有選擇性廢氣循環(huán)利用的MEROS（高性能燒結(jié)廢氣凈化）脫硫系統(tǒng)，選擇性廢氣循環(huán)系統(tǒng)可以使脫硫煙氣減少近40％，從而大大降低脫硫系統(tǒng)的工作負(fù)荷，減少占地面積，大幅降低綜合投資和運行成本。廢氣循環(huán)利用是基于一部分燒結(jié)熱廢氣（包括燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)和熱礦冷卻系統(tǒng)的兩類廢氣）被再次引入燒結(jié)過程的原理。熱廢氣再次通過燒結(jié)料層時，其中的二惡英和氮氧化物能夠通過熱分解被部分破壞，硫氧化物和粉塵能夠被部分吸附并滯留于燒結(jié)料層中，廢氣中的一氧化碳在燒結(jié)過程中再次參加還原，有降低能耗的可能。

MEROS脫硫是一種用脈動噴氣式過濾器從化合物中通過半干法脫硫的先進(jìn)技術(shù)，可以采用小蘇打（NaHCO3）、CaO或Ca（OH）2作為脫硫劑。小蘇打有較高的脫硫效率（>90%）,消耗量也相對較低，但其成本高于CaO或Ca（OH）2，如果使用CaO作脫硫劑，需要在系統(tǒng)增加石灰消化器，通過向消化器內(nèi)噴入一定量的水使CaO消化為Ca（OH）2，系統(tǒng)對消化器性能要求比較高，要求消化后的Ca（OH）2符合MEROS工藝的要求。中國馬鞍山鋼鐵公司正在進(jìn)行MEROS脫硫工藝的設(shè)計建設(shè)。

西門子奧鋼聯(lián)公司MEROS＋SCR脫硫脫硝工藝流程見圖1。

1.2奧地利能源與環(huán)境工程公司的Turbosorp法（循環(huán)流化床技術(shù)）

奧地利能源與環(huán)境工程公司（AEE公司）采用Turbosorp法（循環(huán)流化床技術(shù)）加布袋除塵器脫硫技術(shù)，脫除SO2、煙塵和重金屬等污染物，可預(yù)留脫硝接口。該工藝主要由煙氣系統(tǒng)、湍流器脫硫塔、脫硫灰再循環(huán)系統(tǒng)、吸收劑制備及輸送系統(tǒng)、脫硫后布袋除塵器系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、終產(chǎn)物收集系統(tǒng)、壓縮空氣輔助系統(tǒng)、電氣儀表控制系統(tǒng)等組成。Turbosorp脫硫脫硝系統(tǒng)工藝流程見圖2。

該脫硫工藝采用熟石灰作為脫硫劑，同時可添加少量活性炭以提高脫硫效率。熟石灰是采用專門的石灰消化器由生石灰消化而得。石灰消化系統(tǒng)采用臥式雙軸攪拌干式消化器。

燒結(jié)煙氣通過引風(fēng)機由脫硫塔底部進(jìn)入文丘里管，流速增大，并形成循環(huán)流化床體，在脫硫塔底部高溫?zé)煔馀c脫硫劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，進(jìn)行初步脫硫反應(yīng)，主要完成脫硫劑與SO2、SO3的反應(yīng)以及重金屬吸附，煙氣在脫硫塔內(nèi)與脫硫劑反應(yīng)脫除SO2，從頂部排入布袋除塵器脫除灰塵，灰塵固體顆粒通過除塵器下的脫硫灰再循環(huán)系統(tǒng)，返回吸收塔繼續(xù)參加反應(yīng)，往復(fù)循環(huán)。煙氣經(jīng)脫硫塔底部進(jìn)入，由于氣固兩相流的作用進(jìn)行湍流接觸，上升過程中不斷形成絮狀物向下返回，在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，形成類似循環(huán)流化床鍋爐所特有的內(nèi)循環(huán)顆粒流，使氣固間滑落速度高達(dá)單顆?；渌俣鹊臄?shù)十倍。脫硫塔頂部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步強化絮狀物的返回，提高塔內(nèi)顆粒的床層密度，使床內(nèi)Ca/S（離子個數(shù)比）值高達(dá)50以上。循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流機制，極大地強化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，為實現(xiàn)高脫硫率提供根本保證。多余的少量脫硫灰渣通過氣力輸送至脫硫灰?guī)靸?nèi)，再通過罐車或二級輸送設(shè)備外排。

該脫硫技術(shù)和除塵工藝具有以下技術(shù)特點：無污水外排；單塔處理能力大；無須防腐措施；脫硫裝置對負(fù)荷變化的適應(yīng)性強。1999年，奧地利AEE公司為德國某廠設(shè)計建造了燒結(jié)廢氣回收處理凈化裝置，主要由噴淋吸收塔、活性褐煤噴射器和石灰乳噴射器以及布袋除塵過濾器組成，生石灰經(jīng)加水形成石灰乳后通過高達(dá)13000r/min的旋轉(zhuǎn)噴射器在吸收塔下部逆向氣流噴射而出，石灰乳與煙氣中的硫化物混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成石膏，完成脫硫過程，脫硫后的煙氣通過管道進(jìn)入布袋除塵器，管道上還安裝活性褐煤噴射器，將褐煤噴入管道與煙氣進(jìn)行混合以脫除二惡英，煙氣進(jìn)入布袋除塵器后，完成氣與塵的分離，塵循環(huán)使用一定次數(shù)后外排，用于填埋廢舊礦山。Turbosorp脫硫效果及運行消耗見表1，表2。

1.3法國阿爾斯通公司的NID法（脫硫除塵一體化技術(shù)）

NID脫硫除塵一體化技術(shù)是Alstom公司在20世紀(jì)90年代初從噴霧干燥法開發(fā)而成。該系統(tǒng)是利用含有CaO或消石灰的吸收劑與二氧化硫反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4，除塵器收集下來有一定堿性的粉塵與CaO混合增濕后再進(jìn)入除塵器入口煙道和煙箱，反復(fù)循環(huán)。NID脫硫除塵系統(tǒng)包括反應(yīng)器、高濃度除塵器（ESP或FF）、混合器、循環(huán)灰輸送系統(tǒng)四個核心系統(tǒng)。中國武漢鋼鐵公司正在進(jìn)行NID脫硫除塵工藝的設(shè)計建設(shè)。NID脫硫除塵系統(tǒng)工藝流程見圖3。

從ESP或FF等方式的預(yù)除塵器出來的高溫?zé)Y(jié)煙氣進(jìn)入煙道反應(yīng)器，加水增濕的循環(huán)灰和脫硫劑在混合器中混合后同時進(jìn)入煙道反應(yīng)器。煙道反應(yīng)器內(nèi)形成充滿高濃度濕灰和脫硫劑的環(huán)境，煙氣迅速降溫、增濕。煙氣溫度降到70℃左右，煙氣相對濕度達(dá)到約40%，此時煙氣中SO2與吸收劑Ca（OH）2反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。反應(yīng)后的煙氣攜帶大量的干燥固體顆粒進(jìn)入脫硫后的高濃度布袋除塵器內(nèi)收集凈化，凈煙氣經(jīng)過引風(fēng)機排入煙囪。除塵器捕集下來的干燥固體顆粒落入灰斗，大部分經(jīng)循環(huán)灰輸送設(shè)備再次進(jìn)入煙道反應(yīng)器，以便充分利用吸收Ca（OH）2。少部分排出系統(tǒng)外，形成脫硫終產(chǎn)物。

NID工藝特征是脫硫劑的低溫度和高比例循環(huán)。NID脫硫工藝與除塵器組合為一體，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備緊湊，占地面積小、物料循環(huán)倍率可達(dá)30~50次以上。正常情況下脫硫效率達(dá)85%以上，具有運行簡單可靠，負(fù)荷可調(diào)等特點。NID脫硫除塵一體化技術(shù)為半干法脫硫技術(shù)，易形成酸霧的SO3能被100%脫除，排煙溫度高于露點溫度25℃以上，不存在酸露腐蝕，現(xiàn)有煙囪不需要任何額外處理，比較適合改造項目。NID工藝的核心是其混合器/調(diào)濕器。通過向除塵器集塵中加水將灰塵中的平衡水分含量增加幾個百分點。在混合器中水被均勻地加在循環(huán)煙塵中，固體粉塵可自由流動而不黏結(jié)，確保了濕塵在煙氣流中均勻分布并吸收SO2。石灰、水、循環(huán)煙塵的混合在煙氣流外完成，保證了其在噴入煙氣流前混合均勻。

1.4中國福建龍凈脫硫脫硝公司的循環(huán)流化床脫硫工藝（見圖4）

福建龍凈脫硫脫硝公司研發(fā)的循環(huán)流化床脫硫工藝已應(yīng)用于福建三明鋼鐵公司2號180m2燒結(jié)機上，燒結(jié)煙氣經(jīng)脫硫后，SO2質(zhì)量濃度由3896～5061mg/m3降低到132～421mg/m3，脫硫效率很高，改善了周邊空氣質(zhì)量，取得顯著的環(huán)保效益和社會效益。該脫硫技術(shù)具有以下特點：

（1）脫硫劑和降溫水兩者分別進(jìn)入吸收塔，分別進(jìn)行控制，克服了吸收塔內(nèi)因水分不能很好蒸發(fā)造成的煙氣濕度大、吸收塔下游設(shè)備腐蝕、布袋除塵器糊袋易堵的工藝缺陷。

（2）設(shè)置清潔煙氣再循環(huán)回路，當(dāng)負(fù)荷降低到滿負(fù)荷的70％以下時，開啟循環(huán)煙道閥，將引風(fēng)機后的清潔煙氣引入吸收塔，能夠適應(yīng)負(fù)荷變化情況下保持吸收塔內(nèi)的煙氣量和物料床層不變，這是該脫硫裝置最顯著的特點。清潔煙氣再循環(huán)可以實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)獨立于燒結(jié)機主系統(tǒng)單獨調(diào)試和運行，非常適合燒結(jié)緊急停機或脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障等特殊情況下，燒結(jié)煙氣通過旁路排往煙囪的應(yīng)急處理。

2 燒結(jié)生產(chǎn)操作的改良建議

現(xiàn)有的脫硫工藝在應(yīng)用中的問題主要表現(xiàn)在脫硫系統(tǒng)難以適應(yīng)燒結(jié)生產(chǎn)過程的波動和變化，造成輸灰系統(tǒng)堵塞、脫硫效率降低、凈化煙氣溫度不穩(wěn)定、運行成本高等問題，一個很重要的改進(jìn)方向是，如何著手改善燒結(jié)生產(chǎn)過程，使之與脫硫系統(tǒng)很好地融合和匹配，應(yīng)該從以下幾個方面開展工作，以促進(jìn)燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

（1）進(jìn)行持續(xù)的燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)率的治理，進(jìn)一步降低煙氣含氧量，保證脫硫效率的改善和系統(tǒng)運行的安全。

（2）進(jìn)行提高燒結(jié)煙氣量和煙氣溫度穩(wěn)定性的攻關(guān)，使燒結(jié)煙氣量和煙氣溫度的波動有效降低，煙氣量小時波動值控制在100km3之內(nèi)，煙氣溫度的波動控制在10℃之內(nèi)。

（3）進(jìn)行優(yōu)化燒結(jié)配料研究，進(jìn)行原料長周期規(guī)劃，穩(wěn)定燒結(jié)混合料中原始硫負(fù)荷，盡可能控制在脫硫系統(tǒng)的設(shè)計范圍內(nèi)。

（4）進(jìn)行生產(chǎn)操作的改良，穩(wěn)定生產(chǎn)過程參數(shù)，減小脫硫系統(tǒng)外圍各個工況的波動。

（5）提高脫硫前燒結(jié)煙氣含塵量的凈化效率，降低脫硫系統(tǒng)的粉塵處理負(fù)荷。

（6）對燒結(jié)主抽風(fēng)機實施變頻調(diào)速改造，實現(xiàn)低負(fù)壓低風(fēng)量燒結(jié)，降低脫硫系統(tǒng)煙氣處理量，降低脫硫系統(tǒng)運行成本。

（7）開發(fā)煙氣脫硫與燒結(jié)生產(chǎn)智能聯(lián)動的專家控制系統(tǒng)。

3 結(jié)語

燒結(jié)煙氣脫硫工藝正在逐漸成熟，一方面需要政府給予產(chǎn)業(yè)政策支持，進(jìn)行大膽的機制創(chuàng)新，加快研究和技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用；一方面還需要燒結(jié)工作者針對自身企業(yè)的特點，努力將燒結(jié)生產(chǎn)工藝和煙氣脫硫工藝有機結(jié)合，實現(xiàn)二者的最佳匹配；同時，還要進(jìn)行廣泛的跨行業(yè)（跨專業(yè)）交流，推進(jìn)二次產(chǎn)物的循環(huán)利用開發(fā)，實現(xiàn)“零排放”。這樣才能真正使燒結(jié)煙氣脫硫凈化取得成效，才能使鋼鐵行業(yè)走上循環(huán)經(jīng)濟的道路，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。

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