半干法燒結(jié)煙氣脫硫工藝技術(shù)分析

　　鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)過程中，原燃料中的硫在偏氧 化性氣氛環(huán)境中以氣態(tài)氧化物形式釋放到燒結(jié)煙氣 中排入大氣，是鋼鐵行業(yè)SO x 的主要排放源，約占鋼 鐵生產(chǎn)過程中總排放量的75%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國 鋼鐵行業(yè)投產(chǎn)運(yùn)行的燒結(jié)機(jī)每年排放的SO x 總量約 60 萬t，而且隨著燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，從煙囪排 放到大氣中的SO x 將會(huì)更多。同時(shí)在燒結(jié)生產(chǎn)過程 中，還會(huì)生成NO x 和二惡英等有害物。 燒結(jié)煙氣中SO x 的排放導(dǎo)致并加劇了酸雨的形 成，對(duì)空氣質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)造成了極大的破壞。我國 “十一五”規(guī)劃發(fā)展綱要中明確提出：要建設(shè)資源節(jié) 約型和環(huán)境友好型企業(yè)，要加強(qiáng)大氣污染防治，努力 推進(jìn)鋼鐵行業(yè)SO x 綜合治理，實(shí)施排放總量控制。因 此對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)過程SO x 等有害物實(shí)施有效減排是燒 結(jié)行業(yè)生存的基礎(chǔ)，也是燒結(jié)工作者的職責(zé)和使命。 受原料資源和工藝技術(shù)等因素的限制，目前，鐵 礦石燒結(jié)生產(chǎn)過程中SO x 的減排最為現(xiàn)實(shí)和相對(duì)經(jīng) 濟(jì)的方式還是進(jìn)行燒結(jié)煙氣（廢氣）脫硫。在燒結(jié)煙 氣脫硫工藝的研究、開發(fā)進(jìn)程中，先后完成了濕法、 半干法和干法等多種脫硫工藝的研發(fā)、設(shè)計(jì)工作，在 我國政府“科學(xué)發(fā)展觀”思想的指導(dǎo)下，國內(nèi)燒結(jié)脫 硫工作更呈現(xiàn)了“百花齊放、百家爭鳴”的局面，許 多研究設(shè)計(jì)單位和以寶鋼、太鋼、武鋼、馬鋼、三鋼等 為代表的鋼鐵企業(yè)一道，從工藝可行性、設(shè)備穩(wěn)定 性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、治理前瞻性和二次產(chǎn)物處理等多方 面進(jìn)行了大量的論證、對(duì)比和研發(fā)工作，本著清潔生 產(chǎn)和對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的原則，進(jìn)行了適合我國國情的脫 硫工藝的引進(jìn)、研發(fā)和設(shè)計(jì)工作。

　　1 、燒結(jié)煙氣脫硫工藝

　　燒結(jié)煙氣脫硫工藝種類很多，目前，歐洲的鋼鐵 企業(yè)和環(huán)保公司以半干法脫硫?yàn)橹?，代表性的工?有西門子奧鋼聯(lián)的MEROS 法（高性能燒結(jié)廢氣凈 化）、奧地利能源與環(huán)境工程公司的Turbosorp 法 （循環(huán)流化床技術(shù)）、法國阿爾斯通公司的NID 法 （脫硫除塵一體化技術(shù)）。我國福建龍凈脫硫脫硝公 司自主開發(fā)的半干法循環(huán)流化床脫硫工藝，已成功 應(yīng)用于福建三明燒結(jié)廠180 m2 燒結(jié)機(jī)上。

　　由于燒結(jié)煙氣具有煙氣量大、煙氣濕度高、SO x 濃度低、煙氣成分波動(dòng)大、煙氣含塵濃度高且粉塵顆 粒細(xì)、煙氣含腐蝕性氣體（HF，HCl，NO x ，SO x ）、煙氣含二惡英類物質(zhì)及重金屬等特點(diǎn)，各種脫硫工藝還 在繼續(xù)改進(jìn)和完善之中。

　　1.1 西門子奧鋼聯(lián)的MEROS 法（高性能燒結(jié)廢氣 凈化）

　　西門子奧鋼聯(lián)研發(fā)、設(shè)計(jì)的燒結(jié)煙氣凈化脫硫 系統(tǒng)，是基于帶有選擇性廢氣循環(huán)利用的MEROS （高性能燒結(jié)廢氣凈化）脫硫系統(tǒng)，選擇性廢氣循環(huán) 系統(tǒng)可以使脫硫煙氣減少近40％，從而大大降低脫 硫系統(tǒng)的工作負(fù)荷，減少占地面積，大幅降低綜合投 資和運(yùn)行成本。廢氣循環(huán)利用是基于一部分燒結(jié)熱 廢氣（包括燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)和熱礦冷卻系統(tǒng)的兩類廢 氣）被再次引入燒結(jié)過程的原理。熱廢氣再次通過 燒結(jié)料層時(shí)，其中的二惡英和氮氧化物能夠通過熱 分解被部分破壞，硫氧化物和粉塵能夠被部分吸附 并滯留于燒結(jié)料層中，廢氣中的一氧化碳在燒結(jié)過 程中再次參加還原，有降低能耗的可能。

　　MEROS 脫硫是一種用脈動(dòng)噴氣式過濾器從化 合物中通過半干法脫硫的先進(jìn)技術(shù)，可以采用小蘇 打（NaHCO3）、CaO 或Ca（OH）2 作為脫硫劑。小蘇 打有較高的脫硫效率（>90%）,消耗量也相對(duì)較低， 但其成本高于CaO 或Ca（OH）2，如果使用CaO 作 脫硫劑，需要在系統(tǒng)增加石灰消化器，通過向消化器 內(nèi)噴入一定量的水使CaO 消化為Ca（OH）2，系統(tǒng) 對(duì)消化器性能要求比較高，要求消化后的Ca（OH）2 符合MEROS 工藝的要求。中國馬鞍山鋼鐵公司正 在進(jìn)行MEROS 脫硫工藝的設(shè)計(jì)建設(shè)。

　　2、 奧地利能源與環(huán)境工程公司的Turbosorp 法 （循環(huán)流化床技術(shù)）

　　奧地利能源與環(huán)境工程公司（AEE 公司）采用 Turbosorp 法（循環(huán)流化床技術(shù)）加布袋除塵器脫硫 技術(shù)，脫除SO2、煙塵和重金屬等污染物，可預(yù)留脫 硝接口。該工藝主要由煙氣系統(tǒng)、湍流器脫硫塔、脫 硫灰再循環(huán)系統(tǒng)、吸收劑制備及輸送系統(tǒng)、脫硫后布 袋除塵器系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、終產(chǎn)物收集系統(tǒng)、壓縮 空氣輔助系統(tǒng)、電氣儀表控制系統(tǒng)等組成。Turbosorp 脫硫脫硝系統(tǒng)工藝流程見圖2。

　　該脫硫工藝采用熟石灰作為脫硫劑，同時(shí)可 添加少量活性炭以提高脫硫效率。熟石灰是采用 專門的石灰消化器由生石灰消化而得。 石灰消化系統(tǒng)采用臥式雙軸攪拌干式 消化器。

　　燒結(jié)煙氣通過引風(fēng)機(jī)由脫硫塔底部 進(jìn)入文丘里管，流速增大，并形成循環(huán)流 化床體，在脫硫塔底部高溫?zé)煔馀c脫硫 劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，進(jìn)行初步脫 硫反應(yīng)，主要完成脫硫劑與SO2、SO3 的反 應(yīng)以及重金屬吸附，煙氣在脫硫塔內(nèi)與 脫硫劑反應(yīng)脫除SO2，從頂部排入布袋除 塵器脫除灰塵，灰塵固體顆粒通過除塵 器下的脫硫灰再循環(huán)系統(tǒng)，返回吸收塔 繼續(xù)參加反應(yīng)，往復(fù)循環(huán)。煙氣經(jīng)脫硫塔底部進(jìn)入，由于氣固兩相流的作用進(jìn)行湍流接觸，上 升過程中不斷形成絮狀物向下返回，在激烈湍動(dòng)中 又不斷解體重新被氣流提升，形成類似循環(huán)流化床 鍋爐所特有的內(nèi)循環(huán)顆粒流，使氣固間滑落速度高 達(dá)單顆?；渌俣鹊臄?shù)十倍。脫硫塔頂部結(jié)構(gòu)進(jìn)一 步強(qiáng)化絮狀物的返回，提高塔內(nèi)顆粒的床層密度，使 床內(nèi)Ca/S（離子個(gè)數(shù)比）值高達(dá)50 以上。循環(huán)流化 床內(nèi)氣固兩相流機(jī)制，極大地強(qiáng)化了氣固間的傳質(zhì) 與傳熱，為實(shí)現(xiàn)高脫硫率提供根本保證。多余的少量 脫硫灰渣通過氣力輸送至脫硫灰?guī)靸?nèi)，再通過罐車 或二級(jí)輸送設(shè)備外排。

　　該脫硫技術(shù)和除塵工藝具有以下技術(shù)特點(diǎn)：無污 水外排；單塔處理能力大；無須防腐措施；脫硫裝置對(duì) 負(fù)荷變化的適應(yīng)性強(qiáng)。1999 年，奧地利AEE 公司為德 國某廠設(shè)計(jì)建造了燒結(jié)廢氣回收處理凈化裝置，主要 由噴淋吸收塔、活性褐煤噴射器和石灰乳噴射器以及 布袋除塵過濾器組成，生石灰經(jīng)加水形成石灰乳后通 過高達(dá)13 000 r/min 的旋轉(zhuǎn)噴射器在吸收塔下部逆 向氣流噴射而出，石灰乳與煙氣中的硫化物混合發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，形成石膏，完成脫硫過程，脫硫后的煙氣通 過管道進(jìn)入布袋除塵器，管道上還安裝活性褐煤噴射 器，將褐煤噴入管道與煙氣進(jìn)行混合以脫除二惡英， 煙氣進(jìn)入布袋除塵器后，完成氣與塵的分離，塵循環(huán) 使用一定次數(shù)后外排，用于填埋廢舊礦山。Turbosorp 脫硫效果及運(yùn)行消耗見表2，表3。

　　1.3 法國阿爾斯通公司的NID 法（脫硫除塵一體 化技術(shù)）

　　NID 脫硫除塵一體化技術(shù)是Alstom 公司在20 世紀(jì)90 年代初從噴霧干燥法開發(fā)而成。該系統(tǒng)是利 用含有CaO 或消石灰的吸收劑與二氧化硫反應(yīng)生 成CaSO3 和CaSO4，除塵器收集下來有一定堿性的 粉塵與CaO 混合增濕后再進(jìn)入除塵器入口煙道和 煙箱，反復(fù)循環(huán)。NID 脫硫除塵系統(tǒng)包括反應(yīng)器、高 濃度除塵器（ESP 或FF）、混合器、循環(huán)灰輸送系統(tǒng) 四個(gè)核心系統(tǒng)。中國武漢鋼鐵公司正在進(jìn)行NID 脫 硫除塵工藝的設(shè)計(jì)建設(shè)。NID 脫硫除塵系統(tǒng)工藝流 程見圖3。