隨著近兩年鋼鐵行業(yè)和火電廠的大規(guī)模建設(shè),對環(huán)保提出了新的挑戰(zhàn)。鋼鐵行業(yè)是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),又是耗、高排放、增加環(huán)境負荷源頭的行業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)在其熱加工過程中消耗大量的燃料和礦石,同時排放大量的空氣污染物。1996年鋼鐵工業(yè)二氧化硫(SO2)排放量為97.8萬t,占工業(yè)SO2排放量的7.5%,僅次于電力、煤氣、熱水的生產(chǎn)供應業(yè)和化工原料及化學制品制造業(yè),居第3位。燒結(jié)工藝過程產(chǎn)生的SO2排放量約占鋼鐵企業(yè)年排放量40%～60%,控制燒結(jié)機生產(chǎn)過程O2的排放,是鋼鐵企業(yè)SO2污染控制的。隨著燒結(jié)礦產(chǎn)量大幅度增加和燒結(jié)機的大型化發(fā)展,單機廢氣量和SO2排放量隨之增大,控制燒結(jié)機煙氣SO2污染勢在必行。已投巨資對此進行治理,甚至關(guān)閉了燒結(jié)廠。目前我國在燒結(jié)煙氣SO2脫除方面基本上還處于空白,幾個小型燒結(jié)廠上了脫硫除塵器設(shè)施,而以燒結(jié)礦為主要原料的煉鐵生產(chǎn)又不允許大量關(guān)閉燒結(jié)廠。因此,對燒結(jié)煙氣進行脫除處理是滿足今后日益嚴格的環(huán)保要求的選擇。目前的關(guān)鍵是借鑒的經(jīng)驗,應用適合我國燒結(jié)特點的脫硫除塵設(shè)備工藝。

1.燒結(jié)煙氣SO2主要控制技術(shù)目前,對燒結(jié)煙氣SO2排放控制的方法有:

1)低硫原料配入法;2)高煙囪稀釋排放;3)煙氣脫硫法。

1.1低硫原料配入法

燒結(jié)煙氣中的SO2的來源主要是鐵礦石中的FeS2或FeS、燃料中的S(硫、FeS2或FeS)與氧反應產(chǎn)生的,一般認為S生成SO2的比率可以達到85%～.因此,在確定燒結(jié)原料方案時,適當?shù)剡x擇配入含硫低的原料,從源頭實現(xiàn)對SO2排放量的控制,是一種簡單易行的措施。

該法因?qū)υ虾蛞髧栏?使其來源受到了的限制,燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本也會隨著低硫原料的價格上漲而增加。就目前原料短缺的現(xiàn)狀來看,此法難以推廣應用。

1.2高煙囪稀釋排放

燒結(jié)煙氣中SO2的質(zhì)量濃度一般在1000～3000 mg/m3且煙氣量大,若回收在經(jīng)濟上投資較大,故大多數(shù)仍以高煙囪排放為主,如煙囪高達360m.

我國包鋼燒結(jié)廠目前采用低含硫原料、燃料,燒結(jié)煙氣經(jīng)200m高煙囪排放,SO2大落地質(zhì)量濃度在0.017mg/m3以下。寶鋼的燒結(jié)廠采用200 m高煙囪稀釋排放。這種方法簡單易行,又比較經(jīng)濟。從長遠來看,高煙囪排放僅是一個過渡。但在當時條件下,采用高煙囪稀釋排放作為控制SO2污染的手段是正確的。

1.3煙氣脫硫法

低硫原料配入法和高煙囪排放簡單易行,又較經(jīng)濟。但我國SO2的控制是排放濃度和排放總量雙重控制,因此,為根本SO2污染,煙氣脫硫技術(shù)在燒結(jié)廠的應用勢在必行。

煙氣脫硫是控制燒結(jié)煙氣中SO2污染的方法。目前世界上的煙氣脫硫技術(shù)有200多種,進入大規(guī)模商業(yè)應用的只有10余種,我國也先后引進了不同的脫硫裝置主要用于火電廠,而國內(nèi)用于燒結(jié)煙氣脫硫的技術(shù)進展較慢。國內(nèi)幾個小燒結(jié)上了脫硫設(shè)施。如廣鋼2臺24平燒結(jié)機采用雙堿法工藝,臨汾鋼廠利用燒結(jié)煙氣處理焦化廢水等,因脫硫設(shè)施或多或少存在一些問題,所以運行也不正常。

2.燒結(jié)煙氣的特點燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點火后,隨臺車運行,在高溫燒結(jié)成型過程中所產(chǎn)生的含塵廢氣。它與其他環(huán)境含塵氣體有著明顯的區(qū)別,其主要特點是:

1)煙氣量大,每生產(chǎn)1t燒結(jié)礦大約產(chǎn)生4000～6000m3煙氣。

2)煙氣溫度較高,隨工藝操作狀況的變化,煙氣溫度一般在150℃上下。

3)煙氣挾帶粉塵多。

4)含濕量大。為了提高燒結(jié)混合料的透氣性,混合料在燒結(jié)前加適量的水制成小球,所以含塵煙氣的含濕量較大,按體積比計算,水分含量在10%左右。

5)含有腐蝕性氣體。高爐煤氣點火及混合料的燒結(jié)成型過程,均將產(chǎn)生量的SOx,NOx,它們遇水后將形成酸,對金屬結(jié)構(gòu)會造成腐蝕。

6)含SO2濃度較低,根據(jù)原料和燃料差異而變化,一般在1000～3000 mg/m3.

3.燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)3.1技術(shù)現(xiàn)狀分析

燒結(jié)煙氣脫硫的研究,日本居于地位,按照嚴格的環(huán)境保護標準,在上世紀70年代建設(shè)的大型燒結(jié)廠采用了燒結(jié)煙氣脫硫法,脫硫工藝多為濕式吸收法。80年代以后,主要采用鋼渣石膏法、氨硫銨法、活性焦吸附法、電子束照射法等。

鋼渣石膏法是利用轉(zhuǎn)爐廢渣研磨制成的漿液為脫硫劑,產(chǎn)品為低濃度石膏。該法脫硫、投資省。利用了廢渣,但易結(jié)垢、產(chǎn)品不能利用。

氨硫銨法脫硫工藝是利用焦化廠產(chǎn)生的氨氣,脫除燒結(jié)煙氣中的SO2.該法脫硫,副產(chǎn)品可利用。但存在氨損、副產(chǎn)物穩(wěn)定化、副產(chǎn)品品質(zhì)、副產(chǎn)品的市場化等問題。

活性焦吸附法煙氣脫硫在脫除SO2的同時,能不同程度脫除廢氣中的HCl、HF等氣體;裝置占地面積較小;副產(chǎn)品經(jīng)綜合加工后可利用。但存在運行成本高、設(shè)備龐大且造價高、腐蝕問題突出、硫資源回收處理等外圍系統(tǒng)復雜、系統(tǒng)長期運行穩(wěn)定性差等問題。

電子束法煙氣脫硫能同時脫硫脫硝,過程簡單,不產(chǎn)生廢水廢渣,副產(chǎn)品可用作化肥。但系統(tǒng)的性差,運行成本高,電子加速器價格昂貴,脫硫產(chǎn)物難以捕集及利用,應用范圍受到限制。