天津鋼鐵集團有限公司(以下簡稱天鋼)360m2燒結(jié)機煙氣脫硫治理項目采用LJS燒結(jié)煙氣干法脫硫及多污染物協(xié)同凈化工藝。項目于2013年9月底投產(chǎn)，至今已運行半年多，脫硫生產(chǎn)設(shè)備運行穩(wěn)定、煙氣中各項污染物排放濃度符合國家現(xiàn)行排放標準，治理效果顯著。
1、項目實施的必要性
2011年在用的國家標準中規(guī)定燒結(jié)煙氣SO2濃度小于2000mg/Nm3。2012年6月發(fā)布的《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》中規(guī)定：自2012年10月1日起燒結(jié)煙氣SO2排放濃度小于600mg/Nm3，2015年1月1日起燒結(jié)煙氣SO2排放濃度小于200mg/Nm3。
天鋼脫硫前燒結(jié)煙氣SO2排放濃度為400-700mg/Nm3，最大時曾達到1000mg/Nm3，將超過國家新的排放標準。為此，天鋼從2011年7月即開始調(diào)研考察、技術(shù)交流，以期選擇相適宜的脫硫技術(shù)。
2、技術(shù)方案的選擇
對燒結(jié)煙氣SO2排放控制的主要方法有：低硫分的原燃料配入法、高煙囪稀釋排放法和煙氣脫硫法。低硫分的原燃料配入法對原燃料成分有要求，可以從根本上確保SO2排放總量，但對燒結(jié)原料要求嚴格，該方法較難采納。高煙囪稀釋排放法是采用具有一定高度的煙囪，將煙氣排放到大氣層中，由于有SO2排放濃度和排放總量的雙重控制，該方法也不可行。只有采用煙氣脫硫法，在燒結(jié)機上安裝脫硫裝置對燒結(jié)煙氣進行脫硫處理達到環(huán)保要求，實現(xiàn)SO2減排。
2.1、實施原則
1)采用技術(shù)成熟、運行可靠的脫硫工藝，確保脫硫系統(tǒng)投運后不影響燒結(jié)生產(chǎn)，無二次污染產(chǎn)生。
2)脫硫工程在滿足設(shè)備性能的前提下，除關(guān)鍵設(shè)備引進外，設(shè)備制造盡可能立足國內(nèi)解決，便于生產(chǎn)維護及節(jié)省投資。工程的裝備及控制水平與燒結(jié)主工藝控制水平相當(dāng)。
3)充分考慮并合理應(yīng)用燒結(jié)主工藝公輔設(shè)施的能力及總圖條件，降低一次投資。
4)充分利用現(xiàn)有場地，盡可能減少建筑物的拆除。
5)嚴格執(zhí)行國家環(huán)境保護法、職業(yè)健康安全和消防等有關(guān)規(guī)定，認真貫徹執(zhí)行國家規(guī)定的能源政策，盡可能降低各種原料和動力的消耗。
2.2、燒結(jié)煙氣脫硫工藝
國內(nèi)燒結(jié)煙氣脫硫方法以脫硫劑參與化學(xué)反應(yīng)時的狀態(tài)分為：濕法、干法、半干法。
1)濕法脫硫
濕法脫硫是指脫硫劑為液態(tài)狀態(tài)下進行脫硫和副產(chǎn)物處理的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)。濕法燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)目前工業(yè)化應(yīng)用的主要有：石灰石-石膏法、氨法、離子液法、鎂法等，應(yīng)用較多的是石灰石-石膏法。
該方法優(yōu)點在于：脫硫方法較成熟，反應(yīng)速度快，脫硫效率高，脫硫劑價格便宜，有一定的除塵效果，副產(chǎn)品可以利用。缺點在于：有設(shè)備腐蝕，廢水量較大，運行維護量較大。
2)干法脫硫
干法脫硫是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下進行脫硫和副產(chǎn)物處理的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)。干法燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)目前工業(yè)化應(yīng)用的主要有：循環(huán)流化床法、活性炭吸附法和密相干塔法等，應(yīng)用較多的是循環(huán)流化床法。
該方法優(yōu)點在于：系統(tǒng)阻力低，水耗小，脫硫效率高，吸收塔占地面積少，不需要考慮防腐，投資相對較小，運行維護較容易，部分產(chǎn)物可循環(huán)利用。缺點在于：易發(fā)生脫硫床塌床，管道堵塞、管道局部結(jié)露等現(xiàn)象。
3)半干法脫硫
半干法脫硫是指帶有少量水的脫硫劑與煙氣反應(yīng)，進行脫硫和副產(chǎn)物處理的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)。半干法燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)目前工業(yè)化應(yīng)用的主要有：旋轉(zhuǎn)噴霧(SDA)法、LEC法等，應(yīng)用較多的是SDA法。
該方法優(yōu)點在于：系統(tǒng)簡單、易于操作、易于維護;脫硫效率較高，能達90%以上;鈣硫比較低，在1.1-1.3之間;投資少;運行成本低;部分產(chǎn)物可循環(huán)利用。缺點在于：霧化器噴嘴存在堵塞和副產(chǎn)物難以利用問題。
2.3、天鋼燒結(jié)脫硫工藝技術(shù)的選擇
1)選擇原則
采用的工藝技術(shù)可行且已成熟應(yīng)用;建成后脫硫系統(tǒng)的能力要適應(yīng)燒結(jié)工藝負荷的變化;脫硫過程中盡量不產(chǎn)生廢水、廢氣、固體廢棄物等二次污染;脫硫副產(chǎn)物能夠?qū)崿F(xiàn)較好的應(yīng)用;脫硫后外排煙氣排放指標二氧化硫排放濃度、煙粉塵排放濃度必須符合國家標準;設(shè)備壽命較長、設(shè)備操作維護較簡單;脫硫系統(tǒng)運行成本較低等。
2)燒結(jié)脫硫工藝技術(shù)的選擇
通過技術(shù)交流和考察，應(yīng)用的脫硫工藝種類多達20多種。有的單位幾臺燒結(jié)機使用幾種不同的脫硫技術(shù)，也就是說沒有一個脫穎而出的集中應(yīng)用的技術(shù)。從考察情況來看，早期脫硫應(yīng)用濕法脫硫技術(shù)的較多，近期應(yīng)用干法(或半干法)脫硫技術(shù)的鋼鐵企業(yè)逐漸增多。
天鋼經(jīng)過反復(fù)論證，篩選出三種目前應(yīng)用較多、技術(shù)相對成熟的脫硫工藝技術(shù)，即：濕法的石灰石-石膏法、干法的循環(huán)流化床法和半干法的SDA旋轉(zhuǎn)噴霧法。經(jīng)總結(jié)、比較、分析后認為，LJS燒結(jié)煙氣干法脫硫及多污染物協(xié)同凈化工藝既符合技術(shù)選擇原則，又通過了國家工信部的后評估，因此推薦該工藝作為公司燒結(jié)煙氣脫硫的首選工藝。同時，本著強中選優(yōu)的原則，最終確定燒結(jié)煙氣脫硫項目采用循環(huán)流化床干法工藝。
3、循環(huán)流化床法脫硫原理及工藝流程
燒結(jié)煙氣中SO2的脫除，是通過SO2與脫硫劑消石灰反應(yīng)，反應(yīng)生成固態(tài)副產(chǎn)物CaSO3˙1/2H2O、CaSO4˙1/2H2O及少量CaCl2、CaF2等。主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
Ca(OH)2+SO2=CaSO3˙1/2H2O+1/2H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSO4˙1/2H2O+1/2H2O
CaSO3˙1/2H2O+1/2O2=CaSO4˙1/2H2O
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2˙2H2O
2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2˙Ca(OH)2˙2H2O
Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O
循環(huán)流化床法脫硫是將生石灰消化后引入脫硫塔，在消化狀態(tài)下與通入的煙氣進行脫硫反應(yīng)，煙氣脫硫后進入布袋除塵器，再由引風(fēng)機經(jīng)煙囪排出。系統(tǒng)由吸收劑制備、脫硫塔、物料再循環(huán)、工藝水系統(tǒng)、脫硫后除塵器以及儀表控制系統(tǒng)等組成。
工藝流程見圖1。
圖1：循環(huán)流化床法脫硫工藝流程
4、燒結(jié)煙氣脫硫運行實踐
4.1、外排煙氣SO2濃度情況
天鋼360m2燒結(jié)機脫硫項目投產(chǎn)后，日常脫硫操作按照脫硫率80%-85%運行，煙氣排放濃度穩(wěn)定達標排放。應(yīng)市政府要求，在啟動大氣污染應(yīng)急預(yù)案時，將脫硫率提高到95%以上。天鋼在半年多的實際脫硫生產(chǎn)運行過程中，根據(jù)需要靈活調(diào)整脫硫率且穩(wěn)定運行。現(xiàn)場脫硫系統(tǒng)見圖2。
圖2：天鋼360m2燒結(jié)機脫硫系統(tǒng)
以2014年2月份為例(不含啟動大氣污染應(yīng)急預(yù)案日)，煙氣入口SO2濃度日平均值為518.74mg/Nm3，經(jīng)脫硫后煙氣出口SO2濃度日平均值為79.61mg/Nm3，符合國家標準要求。具體參數(shù)見表1。
表1：2014年2月天鋼燒結(jié)煙氣脫硫、除塵情況
2月22-26日啟動大氣污染應(yīng)急預(yù)案，脫硫運營單位按照要求將實際脫硫率控制在95%以上，平均脫硫率為96.24%，煙氣出口SO2濃度日平均值為17.51mg/Nm3，完全達標。具體參數(shù)見表2。
表2：2014年2月啟動預(yù)案日期間天鋼燒結(jié)煙氣脫硫、除塵情況
4.2、外排煙氣顆粒物濃度情況
燒結(jié)煙氣顆粒物脫除是采用脫硫?qū)Ｓ玫牡蛪夯剞D(zhuǎn)脈沖布袋除塵器。燒結(jié)脫硫后的煙氣進入脫硫布袋除塵器除塵，除塵后的煙氣經(jīng)脫硫引風(fēng)機排至煙囪，由煙囪排入大氣。
目前，國家標準要求現(xiàn)有企業(yè)燒結(jié)煙氣顆粒物排放濃度小于80mg/m3，2015年1月1日后要求小于40mg/m3。從表1-表2可以看出，天鋼360m2燒結(jié)機脫硫項目投產(chǎn)后，經(jīng)除塵后的煙氣出口顆粒物濃度日平均值為6.6mg/Nm3，符合國家標準要求，煙氣顆粒物排放濃度穩(wěn)定達標排放。
5、存在的問題
5.1、脫硫副產(chǎn)物的綜合利用問題
天鋼360m2燒結(jié)機脫硫系統(tǒng)，因再循環(huán)利用脫硫灰，大幅提高了脫硫劑的利用率，有效降低了脫硫成本，但還是會有部分脫硫副產(chǎn)物。脫硫副產(chǎn)物中含有亞硫酸鈣，亞硫酸鈣的化學(xué)性能不穩(wěn)定，在自然環(huán)境下逐漸氧化為硫酸鈣的過程中體積會增大，從而影響脫硫副產(chǎn)物的綜合利用。國內(nèi)外正在研發(fā)對脫硫副產(chǎn)物綜合利用的新途徑。
5.2、對脫硫劑的要求比較高
脫硫劑石灰中CaO的供應(yīng)品位較低、質(zhì)量不穩(wěn)定，而且石灰對人體也有一定的危害，因此如果系統(tǒng)密封性和安全措施不夠好，有可能對人員造成傷害。
6、結(jié)束語
天鋼360m2燒結(jié)機脫硫系統(tǒng)自2013年9月底投產(chǎn)以來，系統(tǒng)開機、停機平穩(wěn)，未發(fā)生塌床現(xiàn)象;調(diào)整脫硫節(jié)奏時操作方便、系統(tǒng)響應(yīng)時間短;對燒結(jié)生產(chǎn)工藝無影響;脫硫效率高、煙氣除塵效果好，各項污染物指標達標排放。實踐表明，循環(huán)流化床脫硫技術(shù)適宜天鋼燒結(jié)工況，是燒結(jié)煙氣脫硫運行的成功案例。
