氨法脫硫技術在燒結煙氣治理領域應用研究

■許艷

（航天環境工程有限公司 北京100074）

氨法脫硫技術在燒結煙氣治理領域應用研究

■許艷

（航天環境工程有限公司 北京100074）

鋼鐵工業作為我國工業領域的一個重要分支，近年來在經濟全球化的不斷深入作用下得到了快速的發展，其加工產品被廣泛的應用在橋梁、住房建筑等諸多領域，并成為這些領域不可或缺的一個重要組成部分。隨著國家對環保的越來越重視，以及環保政策的逐漸落實，促使越來越多的鋼鐵企業開始研究以脫硫為主的燒結煙氣治理項目。基于此背景，文章從燒結煙氣的特點及當前治理情況，氨法脫硫技術的特點、工藝原理及其在燒結煙氣治理領域中的實際應用幾方面進行了探討。

氨法脫硫技術燒結煙氣治理應用

0　前言

鋼鐵加工是一個高能耗、高排放的產業，尤其是在其進行熱加工的過程中會消耗大量的燃料，同時排放出大量的污染物。據有關數據統計顯示，截止到2004年，鋼鐵行業的二氧化硫排放量占全國排放量的6.6%，位居世界第三。現代鋼鐵加工大多采用燒結工藝，這種工藝排放的SO2量約占鋼鐵生產系統的五分之三。嚴格控制與治理燒結煙氣過程中的SO2排放量已成為現代燒結煙氣治理領域的一項重點任務。實踐表明，氨法脫硫技術在燒結煙氣治理中是一種高效的脫硫方法。

1　目前國內燒結煙氣治理情況

1.1燒結煙氣的特點

由于燒結工藝會消耗大量的燃料，并產生大量的污染性氣體，所以燒結過程中釋放出的煙氣具有幾個明顯特點，即含濕量大、含有有毒、有腐蝕性氣體、煙氣溫度波動范圍較高、煙氣粉塵濃度高、二氧化硫濃度低、燒結機作業率高達90%以上，煙氣排放量大、流量大等特點[1]。

1.2當前治理情況

近幾年，我國燒結機總面積在不斷的增加，導致燒結煙氣總排放量也在不斷的上升，采取高效的脫硫技術對燒結煙氣中的二氧化硫進行治理已迫在眉睫。當前，我國對燒結煙氣治理的情況主要體現在以下幾方面：實現了對燒結機排放出來的部分煙氣的脫硫處理與回收利用，減少了燃料的消耗和污染性氣體的排放；多采用選擇性催化還原反應和其它技術降低了二氧化硫的排放，但燒結系統沒有安裝脫硝裝置；采用硫含量低的鐵礦石和焦粉來降低原料中的硫含量，進而降低二氧化硫的濃度[2]。

2　現有燒結煙氣脫硫技術

2.1活性焦法

活性焦法脫硫的基本原理是將原燒結煙氣通過電除塵器凈化后，再通過鼓風機和升風機將其吹送到吸收塔中，在吸收塔入口處添加脫硫所需的氨溶液，使煙氣中的二氧化硫與氨溶液在吸收塔內發生化學反應，利用活性炭對生成的硫酸與銨鹽進行吸附，然后送入脫離塔進行高溫加熱，從而將高濃度的二氧化硫分離出來。分離出的二氧化硫通常被用來生成濃硫酸和硫磺，而經過高溫解析后的活性焦可以送入吸收塔內進行循環利用，從而實現了資源的重復利用和降低燒結煙氣的二氧化硫含量。該方法在脫去二氧化硫的同時，還會不同程度的將廢氣中其他有害氣體除去，且占地面積較小，但運行成本高，設備造價昂貴，存在嚴重的腐蝕問題。

2.2鈣法

鈣法脫硫最常采用的有石灰石、雙堿法等，這些方法本質都是通過鈣元素來將燒結煙氣中以氣體形式存在的硫轉化為固體形式的硫。雙堿法脫硫是在石灰石法的基礎上通過結合鈉堿法，采用純堿引發化學反應發生，在塔內利用鈉堿來吸收燒結煙氣中的二氧化硫，在塔外利用鈣堿石灰將鈉離子脫離出來，達到循環利用的目的。該方法克服了石灰石法的易堵塞缺點，且工藝簡單、管理維護方便，具有較高的脫硫效率，而且對純堿并不消耗，實際消耗的只是石灰。

3　氨法脫硫技術的技術特點與工藝原理

3.1技術特點

氨法脫硫技術從上世紀70年代起就已開始投入使用。到了今天，其技術已發展的較為成熟，技術水平也有了較大的進步。氨法脫硫技術發生反應的原理是瞬時反應，具有除塵、脫硫、脫硝等多種功能。此外，氨法脫硫技術在流程上采用循環密閉系統，并配備有防氨泄漏等安全措施。其高效的脫硫功能使得其在燒結煙氣治理領域當中得到了普遍的應用。

氨法脫硫技術具有脫硫效率高、液氣比值小、同步多功能一體化、脫硫反應溫度區域可變范圍大、系統阻力小、副產物具有較高的應用價值且便于回收利用、對煙氣中粉塵含量的變化、煙氣量和煙氣硫含量的變化都具有較強的適應性等技術特點[3]。

3.2工藝原理

在燒結過程中，從燒結機釋放出來的煙氣經過電除塵器初始凈化后，經由脫硫塔底部進入到塔內，同時從塔頂將氨水溶液以噴灑的方式送入到脫硫塔內，使其與脫硫塔內煙氣中的二氧化硫發生相應的化學反應，發生反應的主要化學式為

在脫除掉二氧化硫的同時生成亞硫酸銨，并進一步與空氣發生氧化反應產生硫酸銨溶液，然后將該溶液依次經由中間槽、過濾器、硫銨槽、加熱器、蒸發結晶器、離心機脫水、干燥器等設備制成化學肥料硫酸銨，而凈化后的煙氣通過脫硫塔的頂部從煙囪排入到大氣中，最終完成整個脫硫過程。

根據上述三個化學式，首先將二氧化硫溶于水中生成亞硫酸，然后再將其與硫酸銨溶液發生反應，分別生成硫酸氫銨和亞硫酸氫銨，并將其噴灑到脫硫塔底部的氨水中，以中和其中的酸性物質，并將亞硫酸鹽轉化為硫酸鹽。接著，將亞硫酸銨與具有一定溫度的、溶解有二氧化氮的水溶液進行反應，生成硫酸銨和氮氣。待硫酸銨溶液飽和后，用溫度為180攝氏度的、壓強在0.4到0.5MPa的蒸汽向其提供熱量，以將硫酸銨以結晶的形式沉淀出來。

從上述對氨法脫硫技術工藝原理及主要化學式分析可知，二氧化硫與硫酸銨的產出比例約為1:2，也就是說脫除1噸的二氧化硫，會產生2噸的硫酸銨。硫酸銨在脫硫塔中或是以離子的形式存于溶液中，或是以固體結晶的形式存于溶液里，而亞硫酸銨已完全被氧化釋放到空氣中，所以氨法脫硫技術中的副產品含有大量的氮氣[4]。

4　氨法脫硫技術在燒結煙氣治理領域中的實際應用

南崗360m2燒結煙氣脫硫工程配有2臺風機，分別對應于燒結機的中段和頭尾段，中段煙氣二氧化硫含量較高，頭尾段二氧化硫濃度則較低，燒結機煙氣量為每臺風機1.8×103m3/min。兩段煙氣量分別通過兩個煙氣管道進入到對應的電除塵器進行除塵凈化，然后將凈化后的煙氣通過風機經由煙囪排放到大氣中。該脫硫工程最初采用的是雙煙道全煙氣脫硫設備。

為提高脫硫效率，南崗工程設立專門的研究小組對活性焦法、氨-硫氨法、氧化鎂法脫硫等多種脫硫技術進行對比分析，對其在市場中的應用情況及使用效果進行調研，并對燒結脫硫設施機構進行考察與監督。該工程對于脫硫技術的選擇主要遵循以下幾個原則：設備運行穩定、操作方便靈活，技術成熟可靠、經濟適用，不影響燒結正常生產，對燒結過程中風溫、風量、濃度等的變化具有良好的適應性，脫硫效率高、能夠滿足二氧化硫減排要求，符合經濟運行模式，脫硫劑易于采購、價格合理、副產品無污染[5]。

南崗工程于2009年開始采用氨法脫硫技術對燒結煙氣中的二氧化硫進行脫硫治理。該技術投入運行以來，脫硫系統、硫酸銨系統等各項系統運行穩定，脫硫率高達96%，年二氧化硫排放量減少5000多噸，硫酸銨質量符合國家相關標準要求，并具有良好的銷路和廣闊的市場應用前景。與傳統脫硫技術相比，氨法脫硫技術系統運行更加穩定，脫硫效率更為理想，南崗脫硫工程2010年二氧化硫排放量最大不超過100mg/m3，平均排放量為53.2mg/m3，脫硫效率平均為96.14%。

整體看來，氨法脫硫技術在南崗脫硫工程燒結煙氣治理中的應用取得了良好的脫硫效果，不僅幫助該工程實現了高效率脫硫，可靠穩定的系統運行和副產品的無污染與高效回收利用，而且為該工程節約了一定的生產成本，降低了能源消耗和污染氣體的排放量。

5　總結

綜上所述，氨法脫硫技術不僅本身具有許多優點，而且其在燒結煙氣治理領域中的應用也發揮了巨大的作用，既將二氧化硫高效的從煙氣中脫離出來，同時又生成了可用的硫酸銨化學肥料；既減少了污染氣體的排放量，又提高了副產品的利用率。為促進氨法脫硫技術在燒結煙氣治理領域中獲得長足發展，應結合我國當前燒結煙氣治理情況和燒結煙氣的特點，對氨法脫硫技術的工藝進行不斷的改進與完善，并擴大其在燒結煙氣治理中的應用范圍。

[1]趙森林.燒結煙氣氨法脫硫技術研究進展及應用 [A].中國金屬學會.2010年全國能源環保生產技術會議文集 [C].中國金屬學會:,2010:5.

[2]廖東海,葛榮芬.南鋼360m~2燒結煙氣脫硫運行實踐 [J].南鋼科技與管理,2011,03: 23-27.

[3]宋立華.火力發電廠氨法煙氣脫硫技術研究 [D].天津大學,2009.

[4]沈曉林.燒結煙氣污染治理技術的研究與開發 [J].寶鋼技術,2009,S1:95-102.

[5]李玉然,閆曉淼,葉猛,朱廷鈺,劉青.鋼鐵燒結煙氣脫硫工藝運行現狀概述及評價 [J].環境工程,2014,11:82-87+81.

X5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-300-2