烧结烟气脱硫技术的研究与发展

(3) 废水排放

石灰2石膏法、氨2硫酸铵法等湿法脱硫技术用水量较大,并有污水排放。

4.2.4 　占地要求与烟气处理能力

中国建成较早的烧结厂,大都没有预留烧结脱硫位置(新厂则已预留) 。对于改造空间受限的企业宜选择工艺简单、占地面积小的半干法脱硫技术,如密相塔法和循环流化床法。

密相塔法脱硫技术占地面积较小,目前烟气处理能力一般为50 万m3 / h 以上,而处理120 万m3 / h 及更大能力的装置即将应运而生。目前氨2硫酸铵法烟气处理能力可以达到120 万m3 / h ,活性炭法烟气处理能力可以达到170 万m3 / h 。活性炭法不仅烟气处理能力大,其占地面积也较小,这是活性炭法相对于其它脱硫技术的一大优势。

4. 2. 5 　脱硝及二噁英脱除

发达国家对污染物的治理大致可以分为三个阶段:第一阶段是粉尘治理,第二阶段是SO2 、NOx 等污染物治理,第三阶段是CO2 、二噁英、痕量重金属等污染物治理。中国新颁布的《钢铁工业大气污染物排放标准烧结(球团) 》(征求意见稿) 对氮氧化物和二噁英的排放限制已经作出明确规定,这就要求脱硫之后也能够考虑脱硝及二噁英脱除,如活性炭法;当前脱硫系统应该预留脱硝和脱二噁英的节点, 以备日后功能扩展。

4. 3 　选择性脱硫与循环富集脱硫

4. 3. 1 　选择性脱硫

选择性脱硫的技术思想是根据烧结机头与机尾处SO2 浓度低、中间部分SO2 浓度高的特点,将由风箱抽出的烟气分成2 条烟道,分别进入2 台电除尘器和2 台主抽风机,其中一条烟道为SO2 浓度低的非脱硫系烟道,经过主抽风机后直接排入烟囱;另一条烟道为SO2 浓度高的脱硫系烟道,并在该烟道主抽风机后安装脱硫装置,烟气经脱硫后再由烟囱排放。选择性脱硫技术可以大幅减少脱硫装置需要处理的烟气量,节省投资和运行费用[9 ] 。

选择性脱硫技术的关键之处在于脱硫系烟道与非脱硫系烟道之间的烟气分配。国内大型烧结机大都采用双烟道,但是设计初衷是为了同时使用两个中型风机进行抽风,若采用单烟道则需要大型风机。

根据在许多企业的实测和脱硫装置实际运行经验,可以对双烟道的局部进行改造,将每个风箱与两条烟道都通过支管连通,在每个风箱底部总管段安装阀门来控制烟气流向,并对每个风箱安装烟气成分实时监测设备,随时根据每个风箱的SO2 浓度, 动态调整风箱烟气流向,真正实现脱硫系烟道SO2 浓度高而被脱除,非脱硫系烟道SO2 浓度低而直接排放,达到选择性脱硫的目的。

4. 3. 2 　循环富集脱硫

循环富集脱硫的技术思想是从烧结机烟道中取一部分烟气返回到烧结机上部的密封罩内进行循环,同时补充烧结机燃烧所需要的氧气,剩余部分烟气经脱硫处理后排放。由于将烧结过程中的烧结烟气部分返回烧结机的密封台车上,以减少烧结过程中产生的烟气外排量,从而减少外排的烟气总量,同时对烧结过程中产生的SO2 起到富集作用,可提高脱硫效率,减少脱硫装置的烟气处理量。

循环富集脱硫技术的关键难点是如何有效控制氧气的加入量,保证系统的安全性与可靠性,达到最好的烧结效果。

4. 4 　烧结工序中脱硫装置的优化配置

烧结烟气脱硫装置一直以来被认为是烧结工序后面的附加设施,所以烧结工序的系统设计与烟气脱硫的系统设计经常是由不同单位完成,设计理念和思路的不同易造成系统间的衔接出现问题。例如,有些烧结烟气脱硫技术(活性炭法等) 也具有除尘的作用,功能与原有的烧结除尘设备相同,应考虑是否取消原有的除尘设备或者减小原有除尘设备的规模。此外,烧结烟气脱硫和废气余热回收也应该协调平衡进行开发。

5 　结论

(1) 建议对烧结烟气SO2 的生成与排放机理进行深入研究,并对烧结烟气脱硫技术的选择进行了分析:要综合考虑技术风险与运行风险、投资成本与运行成本、二次排放、占地要求与烟气处理能力等多个因素,其中具有中国自主知识产权的密相塔法,投资节省,脱硫效率高,运行成本低,副产物可利用,是一种较好的烧结烟气脱硫技术。

(2) 通过对选择性脱硫技术与循环富集脱硫技术进行理论分析,认为两种技术均可以大幅减少脱硫装置需要处理的烟气量,是节省投资、降低运行成本的有效方法,具有非常好的应用前景。

(3) 烧结烟气脱硫技术的发展方向应该是将 SO2 的脱除与NOx 、二噁英等的脱除同步实现,活性炭法将会成为一种比较理想的选择,但是活性炭法当前急需解决的问题:一是如何制造质优价廉的活性炭吸附剂,以降低运行成本;二是简化脱硫系统,尤其是简化硫资源回收处理外围系统及活性炭循环利用系统,才能大大降低投资。

致谢:衷心感谢国家重大科技支撑计划“新一代可循环钢铁流程工艺技术”项目的支持,感谢首钢、鞍钢、攀钢、石钢、北京科技大学环境工程中心的同仁以及日本东北大学有山达郎教授的大力协助。