论文部分内容阅读
[摘 要]我国炼钢烧结烟气污染是主要的大气污染源之一，我国大气污染的程度不断加深，有必要对各类主要污染源进行治理，同时进行污染源头气体净化。炼钢烧结气具有SO2的浓度变化大、含氧量高、污染成分复杂等特点，常用炼钢烧结气脱硫技术包括循环流化床法、活性焦吸附法、氨-硫铵法、石灰石-石膏法、海水脱硫法、氧化镁法等，各类方法具有不同的技术优势，在选择上也应针对具体的炼钢工艺和污染物组分进行甄别，对此类方法进行研究有助于提高炼钢烧结气脱硫效果。
[关键词]炼钢烧结气；特点；脱硫；技术；分析
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0065-01
0 引言
随着我国钢铁行业的迅速发展，钢铁行业的烧结烟气污染开始超过火电机组发电烟气污染，成为我国大气污染的最主要源头，其中烧结烟气的含硫成分是造成污染源的主要组分之一。为了降低炼钢企业对大气的污染程度，我国开始对炼钢企业推广烧结烟气脱硫技术，并针对我国炼钢企业的工艺流程特点，对烧结烟气脱硫技术进行了优化。本文对我国炼钢烧结烟气的特点及国内主要的烧结烟气脱硫技术手段进行了分析，给出了当前炼钢烧结烟气脱硫可选技术范围。
1 炼钢烧结烟气特点分析
炼钢企业在进行混合料点火烧结的过程中会产生大量的废气，高温环境下形成的钢铁伴随着大量的废气，钢材的炼制过程中废气不断的通过高炉排放至大气中，如果不进行技术处理，就会严重污染空气。我国炼钢烧结烟气的特点主要如下：
首先是炼钢烧结烟气的组分并不是恒定的，它受到炼钢工艺和技术的影响，不同炼钢工艺产生的烧结烟气组分差异较大，尤其是SO2浓度的差异较大，但是我国的炼钢烧结废气SO2的浓度在400-5000 mg/Nm3范围内；
其次是烧结烟气的温度、流量、H2O、O2含量等变化都受到炼钢工艺的影响，温度一般在130℃（±50℃）范围内，流量主要取决于炼钢效率，H2O、O2含量一般在15%左右；
最后是炼钢烧结烟气的组分较为复杂，除了硫分，还含有大量的重金属、高致癌组分等物质，这些物质的混合排放容易在空气中形成二次化学反应，加重污染程度。
2 炼钢烧结烟气脱硫方法分析
随着炼钢烧结烟气污染程度的加大，我国对其污染治理的研究重视程度也在提升，当前已经形成了多种针对炼钢烧结烟气脱硫的成熟技术，包括物理吸附、化学反应两类，物理吸附包括活性焦吸附、海水脱硫等方法，化学方法较多包括流化床、氨反应、氧化镁反应等，分述如下。
2.1 物理吸附
（1）活性焦吸附脱硫
活性焦吸附指的是在脱硫装置内部安装焦煤中提取物来实现对硫分的过滤，由于煤炭中的焦分对硫分子反应敏感，因此可以直接作为烧结烟气脱硫的原料使用，该方法脱硫成本低、且原料可以反复循环使用，脱硫过程不消耗其他资源也不会造成二次污染物排放，因此是当前最主要的炼钢烧结烟气脱硫技术。
活性焦在脱除烟气中SOX的同时，还可以利用活性焦的吸附性能脱除NOX、二恶英和Hg等污染物，具有一套装置脱除多种污染物的功能，是一项一体化的先进的烟气净化技术，有望成为未来烧结烟气脱硫发展的方向。虽然在目前经济危机的背景下，投资、运行费用相对偏高，但通过开发自主知识产权技术、提高国产化率或多台一机（多台烧结机共用一套脱硫装置）等途径，可降低投资和运行费用，尽早推广应用。
（2）海水吸附脱硫
海水脱硫技术严格意义上并不完全属于物理方法，但是由于其特点主要是利用海水和附加脱硫剂吸附走烟气中的硫分，之后的副产品全部经海水返回大海，因此从脱硫方式上分更趋向于物理方法，其脱硫技术特点也符合物理方法的特点，无二次污染物、可长期重复使用、不消耗额外的资源。但是从实际应用角度来看需要炼钢厂取得海水资源成本较低时才可推广，对地理位置的限制较为严重，无法大面积推广。海水脱硫是近年来国内引进、发展的一项新技术。1999年深圳西部电厂4号300MW机组引进了挪威ABB环保工程公司的海水脱硫技术，这是我国成功运行的第一套海水脱硫设施；厦门嵩屿电厂和青岛电厂海水脱硫项目现已建成投入运行。
2.2 化学脱硫
（1）循环流化床法
在流化床中将石灰粉按一定的比例加入烟气中，使石灰粉在烟气中处于流化状态反复反应生成亚硫酸钙。一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，其最大特点是综合造价低、占地面积小、系统简单、水耗低、运行及维护费用低，基本不需要考虑防腐问题，同时可以预留添加活性焦去除二恶英的接口。还可通过选择性脱硫和“多机一塔”来降低脱硫投资。由于烧结烟气中含二恶英、重金属等，国际上烧结烟气脱硫技术主要以干法为主。
（2）有机胺脱硫
有机胺脱硫技术主要是利用了SO2在水中会发生可逆电离反应的特性，在水溶液中添加胺作为催化剂，从而推动化学反应向正向移动，增加硫酸根的浓度，提高SO2的溶解浓度，实现脱硫的目的。
该方法的优势在于脱硫效果最高可达99%，且催化剂可通过逆向反应循环使用，脱硫过程不会产生二次污染物。缺点是投入成本较高，且需要配套相关的硫酸制备工艺，以形成完整的脱硫产业链。
（3）氨法脱硫
氨法脱硫主要是通过氨气与烧结烟气在高温下发生反应，进而消耗烧结烟气中的硫分，形成高温的硫酸铵，经过降温处理后硫酸铵形成液体从混合气体中剥离出来，达到烧结烟气脱硫的目的。但是由于烧结烟气的混合组分较多，因此脱硫过程中无法对其它污染物进行消除，此外副产品硫酸铵虽然可以应用与化肥生产中，但是由于污染物其它组分混入硫酸铵，导致副产品无法应用，这是此类方法的缺点所在。
（4）石灰石脱硫
石灰石-石膏法是技术成熟、运行状况稳定的脱硫工艺，但由于其副产物石膏在我国没有销路，被迫废弃，造成二次污染，投资和运行成本太高。日本、德国采用石灰石-石膏法脱硫成功的重要原因是两国都缺乏天然石膏资源，因此该方法的应用既解决了本国石膏缺乏的问题，又解决了烟气脱硫副产品的出路问题，并相应降低了脱硫成本。
（5）氧化镁法脱硫
镁法烟气脱硫技术是用氧化镁作为脱硫剂，氧化镁与水反应生成氢氧化镁，再与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，反应生成亚硫酸镁和硫酸镁，亚硫酸镁氧化后生成硫酸镁。
3 结语
综上可知，我国烧结烟气脱硫技术已经取得了显著的研究成果，且各类烧结烟气脱硫技术的特点不同，在脱硫过程中有的可以充分利用可再生资源、有的脱硫副产品易于二次利用、有的脱硫技术效果明显，钢铁企业在选择时应以便于操作和效果明显的脱硫技术。
参考文献
[1]白丽红，王利平.不同类型烟气脱硫塔的动力特性对比分析[J].钢结构，2010（10）：38-41.
[2]任毅.可再生烧结烟气脱硫工艺在攀钢的应用[J].冶金环境保护，2012（04）：12-16.
[3]陈俊，林祖涵.新型湿式电除雾（尘）器在烟气脱硫脱硝深度净化中的应用[J].硫酸工业，2014（01）：23-27.
[4]郝继锋，宋存义，钱大益，程相利.烧结烟气脱硫技术的研究[J].钢铁，2006年08期.
[5]吴复忠，蔡九菊，张琦，王建军，葛红.软锰矿、菱锰矿吸收烧结烟气中的SO_2制取硫酸锰[J].钢铁，2007年04期.
[6]岑望来，胡勇，李进，叶海，尹华强.烧结烟气脱硫技术现状[J].工业安全与环保，2007年07期.
[7]江荣才，徐海军，林春源，赖毅强.三钢2号烧结机机头烟气脱硫方案的选择及论证[J].烧结球团，2007年04期.
[关键词]炼钢烧结气；特点；脱硫；技术；分析
中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0065-01
0 引言
随着我国钢铁行业的迅速发展，钢铁行业的烧结烟气污染开始超过火电机组发电烟气污染，成为我国大气污染的最主要源头，其中烧结烟气的含硫成分是造成污染源的主要组分之一。为了降低炼钢企业对大气的污染程度，我国开始对炼钢企业推广烧结烟气脱硫技术，并针对我国炼钢企业的工艺流程特点，对烧结烟气脱硫技术进行了优化。本文对我国炼钢烧结烟气的特点及国内主要的烧结烟气脱硫技术手段进行了分析，给出了当前炼钢烧结烟气脱硫可选技术范围。
1 炼钢烧结烟气特点分析
炼钢企业在进行混合料点火烧结的过程中会产生大量的废气，高温环境下形成的钢铁伴随着大量的废气，钢材的炼制过程中废气不断的通过高炉排放至大气中，如果不进行技术处理，就会严重污染空气。我国炼钢烧结烟气的特点主要如下：
首先是炼钢烧结烟气的组分并不是恒定的，它受到炼钢工艺和技术的影响，不同炼钢工艺产生的烧结烟气组分差异较大，尤其是SO2浓度的差异较大，但是我国的炼钢烧结废气SO2的浓度在400-5000 mg/Nm3范围内；
其次是烧结烟气的温度、流量、H2O、O2含量等变化都受到炼钢工艺的影响，温度一般在130℃（±50℃）范围内，流量主要取决于炼钢效率，H2O、O2含量一般在15%左右；
最后是炼钢烧结烟气的组分较为复杂，除了硫分，还含有大量的重金属、高致癌组分等物质，这些物质的混合排放容易在空气中形成二次化学反应，加重污染程度。
2 炼钢烧结烟气脱硫方法分析
随着炼钢烧结烟气污染程度的加大，我国对其污染治理的研究重视程度也在提升，当前已经形成了多种针对炼钢烧结烟气脱硫的成熟技术，包括物理吸附、化学反应两类，物理吸附包括活性焦吸附、海水脱硫等方法，化学方法较多包括流化床、氨反应、氧化镁反应等，分述如下。
2.1 物理吸附
（1）活性焦吸附脱硫
活性焦吸附指的是在脱硫装置内部安装焦煤中提取物来实现对硫分的过滤，由于煤炭中的焦分对硫分子反应敏感，因此可以直接作为烧结烟气脱硫的原料使用，该方法脱硫成本低、且原料可以反复循环使用，脱硫过程不消耗其他资源也不会造成二次污染物排放，因此是当前最主要的炼钢烧结烟气脱硫技术。
活性焦在脱除烟气中SOX的同时，还可以利用活性焦的吸附性能脱除NOX、二恶英和Hg等污染物，具有一套装置脱除多种污染物的功能，是一项一体化的先进的烟气净化技术，有望成为未来烧结烟气脱硫发展的方向。虽然在目前经济危机的背景下，投资、运行费用相对偏高，但通过开发自主知识产权技术、提高国产化率或多台一机（多台烧结机共用一套脱硫装置）等途径，可降低投资和运行费用，尽早推广应用。
（2）海水吸附脱硫
海水脱硫技术严格意义上并不完全属于物理方法，但是由于其特点主要是利用海水和附加脱硫剂吸附走烟气中的硫分，之后的副产品全部经海水返回大海，因此从脱硫方式上分更趋向于物理方法，其脱硫技术特点也符合物理方法的特点，无二次污染物、可长期重复使用、不消耗额外的资源。但是从实际应用角度来看需要炼钢厂取得海水资源成本较低时才可推广，对地理位置的限制较为严重，无法大面积推广。海水脱硫是近年来国内引进、发展的一项新技术。1999年深圳西部电厂4号300MW机组引进了挪威ABB环保工程公司的海水脱硫技术，这是我国成功运行的第一套海水脱硫设施；厦门嵩屿电厂和青岛电厂海水脱硫项目现已建成投入运行。
2.2 化学脱硫
（1）循环流化床法
在流化床中将石灰粉按一定的比例加入烟气中，使石灰粉在烟气中处于流化状态反复反应生成亚硫酸钙。一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，其最大特点是综合造价低、占地面积小、系统简单、水耗低、运行及维护费用低，基本不需要考虑防腐问题，同时可以预留添加活性焦去除二恶英的接口。还可通过选择性脱硫和“多机一塔”来降低脱硫投资。由于烧结烟气中含二恶英、重金属等，国际上烧结烟气脱硫技术主要以干法为主。
（2）有机胺脱硫
有机胺脱硫技术主要是利用了SO2在水中会发生可逆电离反应的特性，在水溶液中添加胺作为催化剂，从而推动化学反应向正向移动，增加硫酸根的浓度，提高SO2的溶解浓度，实现脱硫的目的。
该方法的优势在于脱硫效果最高可达99%，且催化剂可通过逆向反应循环使用，脱硫过程不会产生二次污染物。缺点是投入成本较高，且需要配套相关的硫酸制备工艺，以形成完整的脱硫产业链。
（3）氨法脱硫
氨法脱硫主要是通过氨气与烧结烟气在高温下发生反应，进而消耗烧结烟气中的硫分，形成高温的硫酸铵，经过降温处理后硫酸铵形成液体从混合气体中剥离出来，达到烧结烟气脱硫的目的。但是由于烧结烟气的混合组分较多，因此脱硫过程中无法对其它污染物进行消除，此外副产品硫酸铵虽然可以应用与化肥生产中，但是由于污染物其它组分混入硫酸铵，导致副产品无法应用，这是此类方法的缺点所在。
（4）石灰石脱硫
石灰石-石膏法是技术成熟、运行状况稳定的脱硫工艺，但由于其副产物石膏在我国没有销路，被迫废弃，造成二次污染，投资和运行成本太高。日本、德国采用石灰石-石膏法脱硫成功的重要原因是两国都缺乏天然石膏资源，因此该方法的应用既解决了本国石膏缺乏的问题，又解决了烟气脱硫副产品的出路问题，并相应降低了脱硫成本。
（5）氧化镁法脱硫
镁法烟气脱硫技术是用氧化镁作为脱硫剂，氧化镁与水反应生成氢氧化镁，再与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，反应生成亚硫酸镁和硫酸镁，亚硫酸镁氧化后生成硫酸镁。
3 结语
综上可知，我国烧结烟气脱硫技术已经取得了显著的研究成果，且各类烧结烟气脱硫技术的特点不同，在脱硫过程中有的可以充分利用可再生资源、有的脱硫副产品易于二次利用、有的脱硫技术效果明显，钢铁企业在选择时应以便于操作和效果明显的脱硫技术。
参考文献
[1]白丽红，王利平.不同类型烟气脱硫塔的动力特性对比分析[J].钢结构，2010（10）：38-41.
[2]任毅.可再生烧结烟气脱硫工艺在攀钢的应用[J].冶金环境保护，2012（04）：12-16.
[3]陈俊，林祖涵.新型湿式电除雾（尘）器在烟气脱硫脱硝深度净化中的应用[J].硫酸工业，2014（01）：23-27.
[4]郝继锋，宋存义，钱大益，程相利.烧结烟气脱硫技术的研究[J].钢铁，2006年08期.
[5]吴复忠，蔡九菊，张琦，王建军，葛红.软锰矿、菱锰矿吸收烧结烟气中的SO_2制取硫酸锰[J].钢铁，2007年04期.
[6]岑望来，胡勇，李进，叶海，尹华强.烧结烟气脱硫技术现状[J].工业安全与环保，2007年07期.
[7]江荣才，徐海军，林春源，赖毅强.三钢2号烧结机机头烟气脱硫方案的选择及论证[J].烧结球团，2007年04期.