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钢铁烧结烟气脱硫工艺运行现状概述及评价

时间:2017-11-13 01:22 点击: 次来源:网络整理

北极星环保网讯:摘要:概述了烧结烟气脱硫装置在全国的分布,分析了几种典型脱硫工艺在不同规模烧结机上的应用现状,发现随着烧结机面积的增加,半干法脱硫应用的比例提高.统计了数十套脱硫装置的运行数据,发现湿法脱硫在控制高SO2浓度烟气、实现高脱硫效率方面具有显著优势.综合比较了几种脱硫工艺的运行成本,活性炭法最高,石膏法和氨法次之,CFB法和SDA法较低.氨法和活性炭法的优势在于脱硫副产物不产生二次污染.提出了选择脱硫工艺应考虑的几个因素:脱硫效率、运行成本、脱硫副产物资源化利用和多污染物协同脱除.

0引言

目前,钢铁行业的二氧化硫(SO2)年排放量约200万t,仅次于燃煤电力,居第二位,占全国SO2总排放量的10%。钢铁生产过程排放的SO2主要来源于烧结、炼焦和动力生产。烧结工序外排SO2占钢铁生产总排放量的60%以上,在长流程生产工艺中占总排放量的85%以上,是钢铁行业SO2的主要排放源。烧结烟气是烧结混合料点火后,在高温下烧结成型过程中产生的含尘废气,与燃煤锅炉烟气相比,具有成分复杂,烟气量波动大(±40%),温度波动大(120~185℃),含水量大(8%~13%),含氧量高(14%~18%)等特点,这增加了烧结烟气的治理难度。烧结烟气脱硫是钢铁行业减排SO2的重点。

我国对SO2控制包括总量控制和浓度控制两个方面。《国家环境保护“十二五”规划》提出,2015年SO2的排放量须由2010年的2267.8万t减少到2086.4万t,减排8%。《节能减排“十二五”规划》提出,2015年钢铁行业SO2排放量须由2010年的248万t减少到180万t,减排27%。按着GB28662—2012《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》规定新建烧结机烟气SO2的排放限值为200mg/m3,其中京津冀、长三角和珠三角等大气污染物特别排放限值地域,SO2的排放限值为180mg/m3。颗粒物的排放限值为50mg/m3,新增氮氧化物(NOx)排放限值为300mg/m3和二恶英为0.5ng-TEQ/m3。加强钢铁烧结烟气污染排放控制势在必行,钢铁烧结企业都配套有除尘装置,目前已发展到关注脱硫的阶段。

全国现有各种规模烧结机1240余台,截止到2012年底,已建及在建脱硫装置不足1/3。与燃煤电力行业烟气脱硫相比,已投运的烧结烟气脱硫装置在不同程度上存在同步运行率较低的问题。本文概述了烧结烟气脱硫技术的运行现状,从脱硫效率、运行成本和副产物利用三个方面比较了几种典型的烧结烟气脱硫工艺,对钢铁烧结机如何选择脱硫工艺提出了建议。

1国内烧结机烟气脱硫装置运行现状分析

控制烧结工序SO2排放主要有三种方法:原料控制、烧结过程控制和烧结烟气脱硫,其中,烧结烟气脱硫被认为是控制SO2污染最切实可行的方法。烟气脱硫工艺按脱硫产物的形态可分为湿法、半干法和干法三类。湿法脱硫是利用湿态吸收剂吸收烟气中的SO2,脱硫产物为湿态,主要有石灰石-石膏法、氨法、双碱法和氧化镁法等。半干法脱硫是向反应器内喷入吸收剂浆液或者同时喷入吸收剂与水雾,利用烟气显热蒸发吸收产物中的水分,最终产物为粉状,主要有循环流化床法(CirculatingFluidizedBed,CFB)、旋转喷雾干燥法(SprayDryingAdsorption,SDA)等。干法脱硫是加入干态吸收剂,脱硫最终产物为干态,主要有活性炭吸附法。

国内烧结机烟气治理可追溯到20世纪50年代,当时包钢从苏联引进喷淋塔除氟脱硫工艺,在脱氟同时可脱除30%的SO2,但真正意义上的烧结机脱硫始于2005年。我国烧结机烟气脱硫规模发展迅速:2010年底,我国已建及在建的烧结烟气脱硫装置有220套,烧结机总面积为1.95万m2;2012年底,脱硫装置增加至389套,烧结机总面积为6.32万m2。2012年底,不同的脱硫工艺在各省份的投运数量如图1所示。

由图1可见:河北投运钢铁烧结烟气脱硫装置最多,为151套,占全国投运脱硫装置的39%;其次为山东、山西和河南,分别有47,33,20套;4个省份投运脱硫装置占全国总脱硫装置的64%。从脱硫工艺的分布看,河北选用石灰石-石膏法最多,有99套,其次有氨法、CFB法和SDA法。石灰石-石膏法在山东、山西及河南也是应用最多,均占各省份投运脱硫装置的60%以上。以上4个省份中,主要的脱硫工艺有:石灰石-石膏法脱硫装置207套,氨法脱硫装置41套,CFB法脱硫装置34套,SDA法脱硫装置15套。根据烧结机面积和脱硫工艺,按套数对2012年底全国投运钢铁烧结机脱硫装置进行统计,结果见图2。

烧结机面积小于180m2时,共投运脱硫装置226套。由图2a可见:脱硫工艺应用5套以上的有石灰石-石膏法、双碱法、氨法、氧化镁法和CFB法,占比依次为61.1%、12.8%、8.4%、4.9%和4.4%;石灰石-石膏法、双碱法、氨法和氧化镁法等湿法占比为87%,CFB法和SDA法等半干法占比为5%。

烧结机面积大于等于180m2且小于360m2时,共投运脱硫装置117套。由图2b可见:脱硫工艺应用5套以上的有石灰石-石膏法、氨法、氧化镁法、CFB法和SDA法,占比依次为47.0%、12.8%、12.0%、10.3%和5.1%;石灰石-石膏法、氨法和氧化镁法等湿法占比为72%,CFB法和SDA法等半干法占比为16%。

烧结机面积大于等于360m2时,共投运脱硫装置46套。由图2c可见:脱硫工艺应用5套以上的有石灰石-石膏法、CFB法、氨法和SDA法,占比依次为32.6%、23.9%、15.2%和13.0%;石灰石-石膏法和氨法等湿法的占比为48%,CFB法和SDA法等半干法的占比为37%。活性炭法脱硫工艺的应用有2套。

石灰石-石膏法、氨法、氧化镁法和双碱法总投运烧结烟气脱硫装置303套,占全国总投运套数的78%,CFB法和SDA法投运48套,占比为12%。这说明,工程应用数量大于5套的6种脱硫工艺占全国总投运套数的90%。由图2d可见:随着烧结机面积的增加,即处理烟气量的增加,石灰石-石膏法、双碱法、氨法和氧化镁法等湿法脱硫工艺应用的比例降低,CFB法和SDA法等半干法脱硫工艺应用的比例逐渐升高。本文进而对湿法和(半)干法脱硫工艺进行了评价,包括脱硫效率、运行费用和脱硫副产物等三个方面。

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