国内大型烧结“两机一塔”湿法脱硫系统的选择与应用-北极星大气网

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1 概述

对于钢铁企业而言，二氧化硫主要由烧结球团烟气产生，烧结球团烟气产生的二氧化硫占钢铁企业排放总量的70%。由于受到烧结生产工艺的影响，烧结机的燃烧烟气具有烟气量大且波动大、SO2含量稀薄且波动大(约500～2000mg/m3)、温度波动大(约100~200℃)、运行负荷变化幅度大特点，而且具有工况差异性大、各地方含铁原料成分不一样，含有重金属和二恶英、含氧量高等特殊性，对比相对稳定的电厂锅炉烟气脱硫工况而言，烧结烟气工况对脱硫装置的稳定性要求更高，钢铁企业烧结脱硫并不能完全套用电厂或化工已有的脱硫技术和成功经验。

烧结烟气脱硫目前已是钢铁行业环保工作的重点和难点，面对各式各样的烧结烟气脱硫工艺，如目前已投入运行的有石灰石一石膏法、氨一硫铵法、循环流化床法、旋转喷雾干燥法(SDA)、密相干塔法、氧化镁法、离子液等数十种，其中有一部分技术逐步趋于成熟，还有一些创新技术正在发展之中。但是由于我国烧结烟气脱硫目前仍处于初步阶段，国内烧结脱硫真正成功实例不多，而且投资、运行费用高，日常运行维护问题多，可供借鉴的同类工程较少。烧结脱硫是工业化运行，任何不成熟的工艺都将带来运行的不稳定性，甚至给烧结生产带来严重的影响，同时还应坚持循环经济路线，争取在脱硫过程中尽量不产生废水、废气、固体废弃物等二次污染，脱硫副产物能够实现较好的利用。

因此，加快创新开发实施烧结烟气脱硫，有效解决烧结烟气脱硫存在的技术风险和高额的投资、运行费用等行业难题，是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题。

2 现状及存在问题

2.1 宁钢现状

宁波钢铁有两座430m2烧结机，设计考虑采用烟气循环减排技术，排放烟气量将减少35%，SO2浓度则因富集有所提高。面对行业脱硫存在的问题，宁波钢铁积极响应国家环保政策，从2010年开始决定在炼铁厂烧结机主排风机现有位置上增设2台430m2烧结机烟气脱硫系统，启动了烧结烟气脱硫的相关工作。

项目团队相关人员与国内多家设计院所、环保公司进行了多次技术交流，实地考察了烧结、电厂、化工等多个脱硫项目的实际运行情况，从近十个脱硫技术方案中筛选出石灰石-石膏湿法、氨一硫铵法、循环流化床法三个技术方案做项目对比分析，力求选择研发出比较适合宁钢低成本的两台烧结在线生产烟气脱硫工艺，满足国家污染物排放浓度规定、以及宁波市政府对宁钢SO2排放总量的要求。确定了项目建设最低目标，实现脱硫效率≥90%，且脱硫后SO2排放浓度≤100mg/Nm3，粉尘排放浓度≤50mg/Nm3，脱硫装置与烧结机的同步运转率应≥95%。

由于烧结区域总图布置问题，两台烧结机对应布局2套脱硫设施困难，在项目可研阶段经综合论证、分析，大胆提出了创新的“两机一塔”烧结脱硫工艺，即要用一套脱硫系统处理两台430㎡烧结机的烟气量。该项目列入宁波北仑区生态文明建设十大行动之一“清洁空气行动”的重要项目，浙江省也将此项目列入浙江省“十二五”省、市、区重点污染减排工程。

2.2 烧结烟气的特点

烧结烟气是在将置于烧结台车上的各种粉状含铁原料、燃料和熔剂点火熔化、高温烧结成型过程中所产生的含有多种污染成分的气体。烧结烟气自身固有的复杂性和特殊性，烧结烟气与其它含尘气体相比，有着明显的区别，在一定程度上增加了烧结烟气SO2治理的难度。

1)烟气量大、变化大。烧结工艺是在完全开放及富氧环境下工作，由于漏风率高(30%～50%)和固体料循环率高，有相当一部分空气没有通过烧结料层，使烧结烟气量大大增加，每生产一吨烧结矿大约产生4000～6000m3烟气，变化幅度最高可达40%。

2)SO2浓度低、波动范围大。随着原料来源的不同、烧结工艺参数的变化，使得烧结生产最终产生的二氧化硫的浓度变化范围较大，含量大约为400～3000mg/m3;

3)含湿量大且不稳定。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，因此烧结烟气的含湿量较大。

4)温度变化大，在90～150℃，而电厂的烟气温度基本保持在150℃左右。

5)烟气携带粉尘多。粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质组成。

6)含有多种污染成分。包括二恶英类、重金属污染物及氯化氢、硫氧化物、氮氧化物、氟化氢等腐蚀性气体。

2.3 烧结烟气脱硫存在的主要问题：

针对目前通用石灰石-石膏湿法、氨一硫铵法、循环流化床法的脱硫技术为原则，在方案讨论、对比分析时，发现存在以下问题：

1)缺少稳定而适合国情的烧结烟气脱硫技术。目前脱硫工艺方案，国内均采用“一机一塔”方式建设，工艺技术各有其优缺点，技术方案选择存在问题;

2)脱硫副产物处置难度大、用途少。彻底解决烧结烟气污染问题，不但要实现烟气高效脱硫，还要解决副产物的有效利用问题。由于烧结烟气脱硫产生的副产物成分复杂，处理难度大，目前还缺乏有效的利用途径，所以烟气脱硫技术以“抛弃法”为主，烟气脱硫在取得控制SO2污染的环境效益的同时，往往伴随硫资源的严重浪费和固体废弃物的二次污染。

3)湿法脱硫存在烟囱长烟羽问题及低温饱和蒸汽烟雨问题;

4)烧结烟气总量波动较大时(考虑烟气循环)与生产适应性、脱硫效率问题;

5)烧结区域总图位置紧张。烧结机设计和建设时都没有预留烧结脱硫项目建设以及处理脱硫产生的废弃物的场地，造成现在即使想建脱硫装置也无足够的总图可建局面。

6)脱硫装置投资大、运行费用高。烧结脱硫装置投资约占烧结机投资的20%～40%(如430m2系列烧结机配置一套上述三种方案脱硫装置，单台单套均需投资近亿元，2台烧结机则需要近2亿元左右的投资)。吨烧结矿脱硫运行成本5～l4元。同时国内缺少相应的奖励扶持政策，巨大的投资、较高的运行费用制约着企业烧结脱硫的实施。

原标题：国内大型烧结“两机一塔”湿法脱硫系统的选择与应用

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