探究冶金行業(yè)煙氣脫硫現(xiàn)狀

曾 勇，苗應(yīng)龍，吳國(guó)明

（江西銅業(yè)鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 我國(guó)冶金行業(yè)SO2排放現(xiàn)狀

我國(guó)作為世界制造大國(guó)，冶金行業(yè)運(yùn)營(yíng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量SO2煙氣，不僅威脅我國(guó)生態(tài)環(huán)境，更威脅著國(guó)民的生命健康。近幾年來我國(guó)鋼產(chǎn)量大幅增加，我國(guó)加大了對(duì)SO2的處理措施，我國(guó)從“十一五”期間在冶金行業(yè)投放大量脫硫裝置，有效減少了SO2的排放量。很多企業(yè)開始使用含硫量低的原材料，讓SO2排放量顯著減少。我國(guó)使用燒結(jié)工藝有效減少了煙氣排放量。在我國(guó)很多鋼鐵企業(yè)中，受到資金的限制，脫硫技術(shù)的約束，在煙氣脫硫上仍然處于起步狀態(tài)[1]。我國(guó)目前多使用小燒結(jié)機(jī)進(jìn)行脫硫的處理。這種設(shè)備的可靠性有待加強(qiáng)，還需要進(jìn)一步研究脫硫工藝，研制脫硫設(shè)備，降低煙氣排放量。

2 煙氣脫硫存在的問題

目前我國(guó)煙氣脫硫仍然面臨著一些問題，具體內(nèi)容如下：①技術(shù)創(chuàng)新，我國(guó)脫硫工藝經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)逐漸成熟，但是在脫硫效率和回收利用上仍然留有較大的發(fā)展空間，還需要行業(yè)內(nèi)人才加大研發(fā)力度，推動(dòng)技術(shù)研發(fā)，提高脫硫效率。②目前脫硫裝置的安裝和使用需要花費(fèi)較高的費(fèi)用，加重企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。很多脫硫項(xiàng)目是在老廠基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，脫硫系統(tǒng)安裝空間相對(duì)狹窄，需要研發(fā)占地面積小，功能強(qiáng)大的設(shè)備，解決這一難題。③由于當(dāng)前脫硫副產(chǎn)物沒有得到全面應(yīng)用，造成企業(yè)還需要投入額外資金處理副產(chǎn)物，不僅加重企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，更造成資源的浪費(fèi)，不利于能源的節(jié)約[2]。如硫酸銨雖然可以當(dāng)做化肥得到應(yīng)用，但由于硫酸銨質(zhì)量得不到保障，很難將其直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中。對(duì)于上述問題還需要行業(yè)領(lǐng)域加大研發(fā)力度，推動(dòng)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，提高脫硫效率，提高副產(chǎn)物的利用率。

3 我國(guó)常見煙氣脫硫工藝分析

3.1 石灰石-石膏法

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、技術(shù)發(fā)展最成熟的脫硫技術(shù)就是石灰石-石膏法。我國(guó)擁有該項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)有很多家，大部分企業(yè)屬于電力行業(yè)，使用旋噴氣沖濕法脫硫處理。這種脫硫工藝?yán)檬沂鳛槲談沂瘍r(jià)格低廉，容易獲得，且能夠達(dá)到良好的脫硫效果。將一定比例的石灰石粉和水進(jìn)行混合，作為吸收劑放入吸收塔中，待煙氣和吸收漿液完全混合，SO2和CaCO3充分反映，被有效脫除，得到石膏。經(jīng)過脫硫處理后，煙氣經(jīng)過除霧器能夠排除細(xì)小液滴，從煙囪中排除。脫硫形成的石膏漿液離開吸收塔，經(jīng)過脫水處理后可以制作成石膏繼續(xù)應(yīng)用。

這種脫硫工藝安全穩(wěn)定，脫硫效率可以達(dá)到95%以上。工業(yè)化處理應(yīng)用范圍更加廣泛，煙氣的處理量更大，能夠適應(yīng)較強(qiáng)大的負(fù)荷變化能力。而吸收劑使用石灰石，成本低廉，副產(chǎn)物的石膏可以替代天然石膏得到繼續(xù)應(yīng)用。這種工藝經(jīng)過多年的使用，不斷完善，脫硫效率得到不斷優(yōu)化。但該工藝需要較大空間運(yùn)轉(zhuǎn)，投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都較高，同時(shí)會(huì)排放少量污水，生成的脫硫石膏大多直接填埋或者用于燒磚，利用率較低。

3.2 氨-硫銨法

使用氨-硫銨法進(jìn)行脫硫處理，使用氨水以及亞硫酸銨溶液混合物作為吸收液，吸收液經(jīng)過循環(huán)泵進(jìn)入吸收塔，煙氣進(jìn)入脫硫塔，經(jīng)過充分反應(yīng)后，再進(jìn)行除霧器除霧處理，通入煙囪排出。吸收液使用一段時(shí)間后，達(dá)到一定濃度，可以通過氧化處理生成硫酸銨。該脫硫工藝使用氨作為吸收劑，氨的活性比鈣基更高，能夠達(dá)到更高的脫硫效率，副產(chǎn)品是一種高效化肥，可以帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

同時(shí)氨作為常見化工原料，容易獲取，但是成本較高。高濃度氨水是危險(xiǎn)品，對(duì)于保存環(huán)境具有更高的要求，由于硫酸銨腐蝕性更強(qiáng)，脫硫工藝更加嚴(yán)格，因此這種工藝的運(yùn)行費(fèi)用以及投資費(fèi)用都比石灰石脫硫費(fèi)用要高。脫硫中間產(chǎn)物為硫酸氫銨容易分解生成氨氣，氨氣的泄露，將對(duì)環(huán)境造成污染。因此氨-硫銨法的脫硫工藝需要限制其使用范圍。在鋼鐵企業(yè)中，焦化廠產(chǎn)生大量含氨廢水，按照燒結(jié)廠以及焦化方式，能夠使用焦化廠中形成的含氨廢水進(jìn)行脫硫工藝，可以降低脫硫成本。

3.3 循環(huán)流化床

在該工藝中，煙氣從爐膛排出，經(jīng)過除塵器處理后，進(jìn)入吸收塔，高溫?zé)煔夂臀談┮约把h(huán)脫硫灰充分混合。經(jīng)過脫硫反應(yīng)后，能夠通過文丘里管加速，讓氣流沖擊吸收劑和循環(huán)脫硫灰，構(gòu)成了流化床，進(jìn)行脫硫反應(yīng)[3]。在出口擴(kuò)管段設(shè)置噴水裝置，霧化水噴入后，讓顆粒表面增濕，并降低煙氣的溫度，對(duì)脫硫效果產(chǎn)生改善作用，吸收劑可以和SO2充分反應(yīng)，副產(chǎn)物為亞硫酸鈣，亞硫酸鈣可以進(jìn)入除塵器。最后除塵器收集的固體顆粒能夠重新回到吸收塔中再次利用，形成循環(huán)。剩余的灰渣可以排出灰倉(cāng)。該工藝運(yùn)行和維護(hù)的成本較低，且不需要過多的空間運(yùn)行。該工藝用水量少，不需要考慮防腐問題。但是該工藝的副產(chǎn)品中亞硫酸鈣含量較高，無法直接使用，脫硫劑利用效率相對(duì)較低。系統(tǒng)需要在干態(tài)運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)受到了嚴(yán)重的磨損。

3.4 煙道噴射干法

該脫硫工藝是針對(duì)燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣進(jìn)行處理的工藝，使用NaHCO3作為脫硫劑，將SO2去除，并將煙氣中的重金屬等去除掉。該系統(tǒng)有袋式除塵器以及噴射煙道構(gòu)成，脫硫流程較為簡(jiǎn)單，相比于半干法，該工藝不使用水霧化設(shè)備以及吸收塔，避免了脫硫工藝不穩(wěn)定的弊端。脫硫工藝的副產(chǎn)品主要為粉狀的硫酸鈉，可以用于制造玻璃和紙。但是該工藝使用脫硫劑是小蘇打，成本較高，限制了該技術(shù)的應(yīng)用。小蘇打的成本遠(yuǎn)超過石灰石成本，企業(yè)選擇該材料用于脫硫，將面臨巨大的經(jīng)濟(jì)成本，加重企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。只有少量企業(yè)使用該項(xiàng)工藝進(jìn)行脫硫處理，脫硫處理副產(chǎn)物可直接用于生產(chǎn)玻璃和造紙中，給企業(yè)帶來一部分經(jīng)濟(jì)收益，填補(bǔ)脫硫工藝處理的投資。

4 結(jié)論

綜上所述，本文先簡(jiǎn)單闡述了我國(guó)冶金行業(yè)SO2排放現(xiàn)狀，通過分析煙氣脫硫存在的問題，詳細(xì)研究了幾種典型的煙氣脫硫工藝，分別為石灰石-石膏法、氨-硫銨法、循環(huán)流化床、煙道噴射干法。這四種脫硫工藝各具優(yōu)勢(shì)，但也存在著成本高、占地面積大、副產(chǎn)物污染、脫硫效率等一系列問題。為保證冶金行業(yè)脫硫效益，還需要繼續(xù)研發(fā)脫硫工藝，研發(fā)脫硫設(shè)備。