(陕西龙门钢铁有限责任公司 陕西渭南 715405)
摘要：随着经济大发展，烧结烟气脱硫脱硝的技术日渐成熟,分析钢铁行业实施脱硫工程的必要性及对烧结机烟气脱硫工艺选择和经济分析。
关键词：烧结机；烟气脱硫；经济分析
进入20世纪以来，人口与资源、经济发展与生态环境之间的矛盾已成为中国现代化发展的最大制约因素。钢铁工业要保持可持续发展,就必须减少对环境的污染。而减少5 02的排放则是钢铁工业减少对环境污染的关键环节之一,其中,减少烧结工序5 02排放则是其重点。
一、烧结烟气特点：
烧结生产广泛采用的带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结烟气是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中产生的含尘废气。烧结烟气与其他行业需要排放的含尘废气有很大的区别，具体表现为：
1.烧结机年作业率较高且烟气排放量大，大约3000~6000m 3/吨矿；
2.烟气温度较高且波动幅度较大，波动范围在90～200℃；电厂的脱硫烟气温度稳定保持在150℃左右；
3.含水量大，10~12％左右；电厂脱硫烟气中的含水量在3~5%左右。
4.烧结机排放烟气SO 2浓度波动范围大，一般在1000～3000mg/Nm 3，且浓度随位置的不同而变化，即头部和尾部烟气SO 2浓度偏低，中部烟气SO 2浓度偏高；电厂燃煤炉窑二氧化硫转换率为95%，变化幅度小，多稳定在~4000mg/Nm 3。
5.含氧量高，约占10～15%左右；
6.含有腐蚀性气体，在整个烧结生产过程中均产生一定量的HCl、SO x、NO x、HF等，且CO含量较高。
二、烧结烟气脱硫工艺
烧结烟气脱硫的主要方法有湿法、半干法、活性焦吸附等几种。湿法主要又分为石灰石（石灰）-石膏法、氨-硫铵法、海水脱硫法、镁法、钠法等；半干法从工艺上又分为循环流化床法等。
1.循环流化床法。脱硫剂是石灰，副产物是亚硫酸钙和硫酸钙的混合干粉。优势：占地面积小，系统简单，节水；系统阻力低，电耗小；投资相对较小。劣势：脱硫效率相对低于湿法脱硫工艺；脱硫剂的利用率较低；脱硫系统对烟气的变化适应性较低；钙硫比为2~2.5，吸收剂用量较大，运行成本较高；磨损较严重；脱硫副产物基本采用抛弃处理。
2.活性焦吸附法。靠活性焦表面孔隙吸附，副产物是硫酸或硫磺等，在脱硫的同时可实现脱硝、脱二恶英、重金属及粉尘等。优势：不消耗水，没有废水的产生；活性焦经再生处理后可重复利用；无二次污染；脱硫效率高，环保效益好；综合运行成本低；具有良好的脱硫脱硝、脱除重金属和二恶英等有害物质的能力。
劣势：有一定的硫回收条件；不适合低浓度烟气；投资及运行费用高，投资比一般脱硫工艺高5-6倍。
3.氨－硫铵法脱硫剂是液氨或浓氨水，副产物是硫铵。优势：反应速度快，吸收剂利用率高，脱硫效率高；系统阻力小，电耗低，占地面积相对较小，具备一定的脱硝效果。劣势：硫酸铵的腐蚀性最强，初期投资和运行费用较高；作为吸收剂的液氨价格较高，影响脱硫成本；液氯属于危险化学品，存在氨逃逸的技术风险。
4.石灰石（石灰）―石膏法。脱硫剂为石灰石（石灰），副产物是石膏。优势：该工艺在国内得到了充分的改进和发展，系统进一步简化，性价比进一步提
高，与之配套的石灰石供应已实现市场化；脱硫效率高；系统稳定可靠；脱硫剂价格便宜，运行费用较低；可以去除部分重金属等多种污染物。劣势：占地面积大；投资费用高；有少量废水产生；副产物脱硫石膏有一定的市场。
5.海水脱硫法。最终生产稳定的硫酸盐，调节脱硫溶液的pH值后，可直接排入大海。优势：工艺流程相对简单、设备集中、占地少，基建投资较低；脱硫剂为天然海水，且过程中不产生额外副产品，没有固体副产品排放；耗电量较低、系统维护量小，投资和运行费用较低；建设周期短。劣势：只适合中、低浓度SO 2烟气，脱硫效率相对较低；只能在沿海地区建设；运行成本较高；残液向海洋中排放对环境产生的影响还未得到定论。
三、案例分析烧结烟气脱硫选择
1.烧结SO 2排放现状。某公司现有105m 2烧结机两台，设计烟气量分别为12000m 3/min，经重力除尘和旋风除尘器降尘，再通过风机烟气由100m烟囱排出。数据表明以烟气SO 2排放浓度为平均1600mg/m 3计，对105m 2烧结机实施烟气脱硫项目，可以满足玉钢钢先期的减排要求。
2.选定原则。烧结烟气脱硫工艺技术的应用主要取决于烟气的含硫率、脱硫效率、脱硫剂的供应条件及用户的地理位置、副产品的利用等因素。因此，玉钢选择烧结烟气脱硫所遵循的原则主要有如下几点:工艺技术成熟可靠、运行安全;
脱硫效率高，满足减排SO 2目标要求;运行成本与缴纳的排污费要大致相当;采取循环经济的运行模式，副产品不产生二次污染。该公司多次组织有关人员和多家国内知名脱硫设计单位进行了技术交流并对国内已建成的脱硫装置进行实地考察。针对选定原则层层比选，最后决定选用北京某研究设计总院有限公司的新氨法烟气脱硫技术，并结合自身特点共同改进完善了工艺技术。
3.烧结烟气脱硫系统介绍。（一）工艺流程概述。烧结主抽风机出来的烟气经增压风机增压后进入洗涤塔进行预处理，进而进入吸收塔，净化达标的烟气经除雾后从塔顶烟囱排除;塔内吸收生产的硫铵溶液通过蒸发结晶最终生产硫铵化肥。（二）核心技术特点。（1）本项目创新性的采用了双塔工艺，取得了较好的效果。①利用洗涤塔降温作用来控制反应温度，提高反应活性，有效地防止了气溶胶生成;②利用洗涤塔的洗涤作用，可防止脱硫塔内结垢，使脱硫塔的吸收效率和硫铵产品纯度提高;③在给烟气降温的同时利用热量对吸收液进行提浓，为后续蒸发结晶装置降低能耗。（2）通过采取特殊的吸收塔内部结构、将液氨稀释成氨水后，加入合理的液气比，降低脱硫所需pH值等多项措施，有效解决了氨法脱硫中氨逃逸的问题。（3）通过选用最合适的防腐材料，大大减小了设备的腐蚀，保证了系统的稳定运行。（4）先进的工艺操作方案解决了装置堵塞问题。
四、运行经济分析
烧结烟气脱硫项目自2016年11月正式试运行至2017年5月半年运行经济参数如下:氨法脱硫:定员25人(脱硫岛四班三运制，25人，液氨2750元/t，电费0．52元/kWh，水费2．00元/t。)脱硫工程造价5000万元，设备维护费按脱硫工程造价的1．5%计，折旧费按折旧年限10年计(暂不考虑残值)，按运行年限30年计。通过折算成年脱硫成本见表2。同等烟气条件了测算钙法脱硫测算经济参数如下:定员25人(脱硫岛四班三运制，25人;生灰石320元/t，电费0．52元/kWh，水费2．00元/t。)脱硫工程造价5500万元，设备维护费按脱硫工程造价的1．5%计，折旧费按折旧年限10年计(暂不考虑残值)，按运行年限30年计。测算得出的年脱硫成本见表3。通过两个表对比分析可明显看出，假若采用液氨，即使不计算化肥销售退税政策，氨法脱硫工艺每吨烧结矿运行成本为6．37元，较石灰石法脱硫运行成本7．65元低1．28元，假若采用更为便宜的氨水，较石灰石法脱硫运行成本更低。可见氨法脱硫比石灰法脱硫具有明显运行成本优势。
如前所述，因为电厂烟气和烧结烟气的区别，照搬电厂的脱硫技术用于烧结脱硫是行不通的；同理，因为国内、国外烧结原料不同而导致烧结烟气不同，如果照搬国外发达国家的较为成熟的烧结脱硫技术也是不合适的。
参考文献：
[1]李健.钢铁行业烧结烟气脱硫实施方案[R].工信部节2017.340号
[2]周小逸.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].中国电力出版社2017
论文作者:张勇,樊红星
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/21
标签：烟气论文; 较高论文; 石灰石论文; 较低论文; 成本论文; 工艺论文; 湿法论文; 《电力设备》2019年第10期论文;