我國燒結(jié)煙氣脫硫工程的運(yùn)行與發(fā)展

我國燒結(jié)煙氣脫硫工程的運(yùn)行與發(fā)展

1燒結(jié)機(jī)脫硫排放量核電站是能源行業(yè)和大型污染排放的集合，是二氧化碳的主要排放來源。2007年,遼寧省鋼鐵行業(yè)二氧化硫排放量約為19萬t,占全省工業(yè)污染源二氧化硫排放總量的16%。而鋼鐵企業(yè)共擁有38臺(tái)約6956m2燒結(jié)機(jī)正在運(yùn)行,卻無一臺(tái)燒結(jié)機(jī)安裝了脫硫設(shè)施,其二氧化硫排放量占全省工業(yè)源二氧化硫排放量的50%。因此,燒結(jié)機(jī)脫硫?qū)⑹沁|寧省在“十一五”后2a減排的重中之重,全省燒結(jié)機(jī)脫硫勢在必行。2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫系統(tǒng)日本的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)研究居世界領(lǐng)先地位,于20世紀(jì)70年代建設(shè)的大型燒結(jié)廠(如日本鋼管生產(chǎn)的扇島福山燒結(jié)廠、信友的鹿島歌山燒結(jié)廠和新日鐵的若松燒結(jié)廠等)先后采用了燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù),脫硫方式為濕式吸收法。日本水島制鐵所的第四燒結(jié)廠采用石灰石—石膏法處理75萬m3/h的燒結(jié)煙氣,自1989年投入運(yùn)行以來,處理效果穩(wěn)定,還可以去除30%~60%的粉塵。日本NKK(現(xiàn)為JFE)京濱制鐵所采用氨—硫銨法進(jìn)行燒結(jié)煙氣的脫硫,自1989年投入運(yùn)行以來,運(yùn)行穩(wěn)定,副產(chǎn)品硫酸銨質(zhì)量較好,但需提高設(shè)備的耐腐蝕性。1987年,日本新日鐵在名古屋鋼鐵廠的3號燒結(jié)機(jī)設(shè)置了一套利用活性炭吸附的燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝裝置,處理燒結(jié)煙氣量90萬m3/h。經(jīng)過多年的運(yùn)行,該裝置不僅可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高的脫硫率(95%)和脫硝率(40%),而且具有較好的除塵效果,名古屋鋼鐵廠的1,2號燒結(jié)機(jī)也應(yīng)用該種裝置(煙氣處理量130萬m3/h),并于1999年7月投產(chǎn)使用。我國燒結(jié)煙氣脫硫尚處于起步階段,2005年之前還沒有一臺(tái)燒結(jié)機(jī)實(shí)施了煙氣脫硫。近年來,隨著環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格,節(jié)能減排已成為當(dāng)前宏觀調(diào)控的重點(diǎn),很多鋼鐵企業(yè)都計(jì)劃、啟動(dòng)或是完成了煙氣脫硫工程。廣鋼一臺(tái)24m2燒結(jié)機(jī)用的是石灰石—石膏法;柳鋼第二燒結(jié)廠2臺(tái)83m2燒結(jié)機(jī)用的是氨—硫銨法;包鋼2004年新建一臺(tái)265m2燒結(jié)機(jī),引進(jìn)了德國ENS除氟脫硫半干法工藝,克服了二氧化硫、氯化氫、氟化氫等酸性氣體處理中濕法技術(shù)存在的工程難題。2007年第一燒結(jié)廠2臺(tái)180m2燒結(jié)機(jī)采用德國ENS除氟脫硫半干法工藝改造成功。首鋼用的是從國外引進(jìn)的活性焦工藝,2009年2月25日首鋼礦業(yè)公司燒結(jié)廠360m2燒結(jié)機(jī)脫硫工程舉行開工儀式。工程采用了半干法脫硫工藝,設(shè)計(jì)脫硫效率為90%。寶鋼不銹鋼分公司煉鐵廠3號燒結(jié)機(jī)擬采用石灰石—石膏法;石鋼3號、4號燒結(jié)機(jī)采用密相干塔法。2008年4月15日,日照鋼鐵燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程正式啟動(dòng),工程采用氨—硫銨法脫硫工藝。2008年6月3日,邯鋼400m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程開工建設(shè)。工程采用先進(jìn)的GSCA煙氣脫硫除塵工藝,具有脫硫除塵效率高、吸收劑利用率高、省電省水、占地少等優(yōu)點(diǎn)。3燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣中含有二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、水、氧氣、氟化氫、氯化氫等復(fù)雜成分,且煙氣流量、煙氣溫度等工況參數(shù)波動(dòng)較大,難以進(jìn)行脫硫治理。目前,國外主要有2種對策:一是選用低硫的原料,二是煙氣脫硫。國內(nèi)對燒結(jié)煙氣二氧化硫的控制方法主要有低硫原料配入法,高煙囪擴(kuò)散稀釋法和煙氣脫硫法。其中煙氣脫硫技術(shù)包括氨法、石灰石膏法、活性碳吸收法等。目前遼寧省內(nèi)大部分企業(yè)選用的煤煤質(zhì)較好,在低硫原料和高煙囪擴(kuò)散稀釋上對二氧化硫的排放進(jìn)行了有效控制。燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫的方法雖然很多,但國內(nèi)實(shí)際應(yīng)用較少,應(yīng)用時(shí)間也較短,效果并不明顯。煙氣脫硫(FGD)是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式,是治理燒結(jié)煙氣二氧化硫污染的有效方法之一。脫硫方法按工藝特點(diǎn)分為濕法、半干法和干法3種,按副產(chǎn)品處置方式分為回收流程和拋棄流程。比較而言較適合遼寧省燒結(jié)機(jī)脫硫的技術(shù)有:我國燒結(jié)機(jī)脫硫起步較晚,遼寧省的燒結(jié)機(jī)脫硫更是剛剛啟動(dòng),還少有經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律可循。采用何種脫硫工藝,這是擺在鋼鐵企業(yè)決策者面前的一道難題。由于目前鋼廠需要硫酸,燒結(jié)機(jī)脫硫的工藝是以回收二氧化硫和硫酸生產(chǎn)相結(jié)合的工藝,比如氨—硫銨法、ENS半干法,因占地空間較小,比較適合遼寧地區(qū)老鋼廠的脫硫改造。4發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和改善民生、提高環(huán)保意識的需要從政策角度來看,國家已將燒結(jié)機(jī)脫硫納入今明兩年脫硫工程的重點(diǎn)。眾所周知,電力、鋼鐵行業(yè)是遼寧省排放二氧化硫的主要行業(yè),而隨著電力企業(yè)脫硫設(shè)施的建設(shè)、運(yùn)行,實(shí)施鋼鐵燒結(jié)機(jī)脫硫工程已提上重要議程,成為今后2a遼寧省完成二氧化硫減排任務(wù)的主要依托。在2009年遼寧省環(huán)保工作大會(huì)上,省領(lǐng)導(dǎo)明確提出今年將全面啟動(dòng)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)脫硫工程。國家、省、市也將在政策、資金上給予燒結(jié)機(jī)脫硫工程必要的支持。全面啟動(dòng)遼寧省燒結(jié)機(jī)脫硫工程,也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,建設(shè)生態(tài)遼寧的重要措施之一。從經(jīng)濟(jì)角度來看,遼寧省鋼鐵企業(yè)也深受全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響。追求低成本高利潤的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)必然會(huì)促使鋼鐵企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。如果企業(yè)安裝脫硫設(shè)施并正常運(yùn)行,不僅可以回收二氧化硫,綜合利用副產(chǎn)物,降低企業(yè)成本,還可以減少二氧化硫排污費(fèi),經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫的企業(yè)也可以嘗試排污權(quán)交易,進(jìn)一步降低污染控制總成本,調(diào)動(dòng)污染企業(yè)治理的積極性。以某企業(yè)為例,采用不同的脫硫方法所產(chǎn)生的副產(chǎn)物創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值見表1。假設(shè)該企業(yè)共有5臺(tái)1900m2燒結(jié)機(jī)安裝脫硫設(shè)施,原料或副產(chǎn)品價(jià)格按市場價(jià)格假定為:石灰石65元/t,石膏65元/t,氨水900元/t,硫酸銨550元/t,氧化鎂粉末520元/t。從表1可見,擁有大型燒結(jié)機(jī)企業(yè)無論采用何種脫硫技術(shù),都不會(huì)對本企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成損失。不但完成了減排任務(wù),達(dá)到減排目標(biāo),實(shí)現(xiàn)減排效果,而且利用副產(chǎn)物的銷售為本企業(yè)的總量減排工作減輕了負(fù)擔(dān),是一項(xiàng)社會(huì)和企業(yè)、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的“多贏”工程。從環(huán)境保護(hù)角度來看,鋼鐵燒結(jié)機(jī)的脫硫最直接的效益就是環(huán)境效益。據(jù)粗略測算,如果對全省38臺(tái)將近7000m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)行脫硫改造,工程運(yùn)行后將形成2萬多噸二氧化硫削減能力,占全省全年減排任務(wù)的13%左右,這將為遼寧省實(shí)現(xiàn)“十一五”二氧化硫減排目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。燒結(jié)機(jī)脫硫工程的環(huán)境效益不僅在于全省二氧化硫減排,還能使酸雨形成的機(jī)會(huì)減少,減輕城市污染,優(yōu)化人們生活環(huán)境,使人們生活在城市中的環(huán)境成本降低,促進(jìn)人與環(huán)境的和諧發(fā)展。同時(shí),環(huán)境效益也帶來了部分社會(huì)效益,加深企業(yè)環(huán)境保護(hù)意識,有利于將污染治理成本內(nèi)部化。從社會(huì)角度來看,鋼鐵行業(yè)是遼寧省的支柱產(chǎn)業(yè)之一,隨著人們環(huán)保意識的不斷提高,企業(yè)由“要我減排”向“我要減排”的思維轉(zhuǎn)變,對燒結(jié)機(jī)脫硫工程也會(huì)給予良好的社會(huì)反映與支持,樹立環(huán)境友好的企業(yè)形象,對企業(yè)在國內(nèi)乃至國際上的發(fā)展提供更廣闊的空間。同時(shí)社會(huì)環(huán)境的改善也將吸引人們來投資和旅游,使之成為當(dāng)?shù)氐囊环N無形資本,有利于當(dāng)?shù)氐娜婧侠戆l(fā)展。5經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會(huì)發(fā)展的意義遼寧省實(shí)施鋼鐵燒結(jié)機(jī)脫硫工程,無論從政策、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會(huì)等角度看,其意義都非常重大。是遼寧省實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)、建設(shè)生態(tài)省、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施。(1)工業(yè)煙氣脫硫系統(tǒng)該法用石灰石或石灰的乳濁液吸收煙氣中的二氧化硫,生成半水硫酸鈣或石膏,其技術(shù)成熟,脫硫效率高,可達(dá)90%。但投資和占地面積都大,運(yùn)行成本高,副產(chǎn)品石膏的銷路存在問題。目前國外工業(yè)煙氣脫硫主要采用這一方法,占已建成煙氣脫硫裝置的83.7%。遼寧省是老工業(yè)基地,大部分鋼鐵企業(yè)建廠時(shí)間都很長,存在廠地面積小、設(shè)備陳舊等問題,給脫硫改造帶來了許多困難。石灰石—石膏脫硫法占地面積大,由于省內(nèi)大部分電廠均采用石灰/石灰—石膏法進(jìn)行脫硫,產(chǎn)生的副產(chǎn)品目前已經(jīng)出現(xiàn)滯銷現(xiàn)象,再加上燒結(jié)機(jī)的煙氣量變化較大,石灰石濕法脫硫技術(shù)不太適用于遼寧省廠地面積較小的老鋼鐵廠。(2)石灰/石灰—噴霧干燥法。該法是以石灰乳為吸收劑的半干法脫硫,脫硫率為80%~90%,投資比石灰/石灰—石膏法低,但副產(chǎn)品要廢棄,該法占已建成煙氣脫硫裝置的8.4%。噴霧干燥法產(chǎn)生的副產(chǎn)品無利用價(jià)值,同時(shí)大量堆放過多的副產(chǎn)品會(huì)對周圍環(huán)境造成二次污染,不適于遼寧省廠區(qū)面積較小、廠區(qū)設(shè)在市內(nèi)的鋼鐵企業(yè)。(3)活性焦炭脫硝、除塵燒結(jié)機(jī)排出的煙氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器簡單除塵后,粉塵質(zhì)量濃度由1000mg/m3降為250mg/m3,由主風(fēng)機(jī)排出,經(jīng)升壓鼓風(fēng)機(jī)后送往吸收塔,在吸收塔的入口處添加脫硝所需的氨氣。經(jīng)吸收塔內(nèi)的活性焦炭脫硫、脫硝和除塵后,從煙囪排出?；钚越固课辗ㄆ綍r(shí)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高,運(yùn)行脫硫設(shè)施不僅會(huì)影響鋼廠產(chǎn)量,還會(huì)增加過大的運(yùn)行成本,不太適合遼寧省的設(shè)施陳舊的大型鋼鐵廠。(4)化害為利工藝氨—硫銨法燒結(jié)煙氣脫硫工藝,是把燒結(jié)廠的煙氣脫硫和焦化廠的煤氣脫氨相結(jié)合的一種“化害為利”的綜合處理工藝。其脫硫率達(dá)90%以上,脫硫副產(chǎn)品為硫銨化肥,純度為96%以上。對于中小型規(guī)模的燒結(jié)機(jī)廠有利于保證脫硫設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。(5)反應(yīng)塔內(nèi)煙氣的反應(yīng)德國ENS半干法采用一定粒徑要求的Ca/Mg(OH)2干粉作為吸附劑,通過輸送系統(tǒng)和投加器進(jìn)入煙氣