宝钢烧结烟气脱硫技术探讨目录宝钢烧结烟气脱硫技术探讨 11 .前言 22 .宝钢烧结烟气脱硫技术 22.1. 循环流化床半干法脱硫技术 22.2. 石灰石 石膏湿法脱硫技术 33 .对比分析 33.1. 原理差异 33.2. 月兑硫剂 43.3. 运行效果及难点 434脱硫副产物 53.5. 脱硫成本 63.6. 同脱除多种污染物的能力 64 .结语 65 .参考文献： 76 .宝钢湿法烟气脱硫项目概况 7张永忠，曹雄（宝山钢铁股份有限公司炼铁厂，上海，200941）摘要：宝钢股份三台大型烧结机采用了循环流化床半干法和石灰石一一石膏湿法 两类烧结烟气脱硫技术，本文简要介绍了这两类技术在宝钢的成功应用，并着重探讨 了二者之间的差异关键词：烧结烟气；循环流化床；石灰石一石膏；脱硫我国钢铁行业的二氧化硫排放量仅次于燃煤发电行业，而生产过程中的烧结工序 所产生的二氧化硫排放占钢铁企业总排放量的40%~80%［1-3］控制烧结烟气中二氧 化硫的排放，已经成为钢铁企业控制污染的重点［3, 4］o国内大小钢厂正在陆续上马 脱硫装置，然而我国钢铁行业的多数烧结脱硫技术还停留在对火电等脱硫的粗糙模 仿、照搬阶段。
目前\烧结机脱硫存在的问题主要是脱硫设备价格偏高、技术不成 熟、脱硫副产物二次利用复杂等［5, 6］o宝钢目前正致力于这方面的研究工作，以不 断改进并完善现有的烧结烟气脱硫技术，为国内外同行业提供成功的经验2 .宝钢烧结烟气脱硫技术目前国内外烧结烟气脱硫技术有氨法、旋转喷雾干燥吸收(SDA)法、MEROS、活性 炭法等等宝钢股份有三台大型烧结机，其中一号烧结机采用循环流化床半干法脱硫 技术，于2010年10月建成投运二、三号烧结机则采用了具有自主知识产权的宝钢 烧结烟气脱硫技术一一气喷旋冲塔湿式石灰石一一石膏法，核心工艺是宝钢股份研究 院的气喷旋冲脱硫技术，并先后于2008年10月、2010年12月建成投运二号烧结 机脱硫技术在三烧结脱硫机组运行的基础上做了进一步的优化2.1. 循环流化床半干法脱硫技术循环流化床半干法脱硫技术在解决了物料输送及堵塞等难点后，得到了广泛使 用，已先后在宝钢直属厂部、宝钢梅山钢铁、宝钢不锈钢事业部、福建三明钢铁等钢 铁企业建成投运其工艺原理是，烟气从脱硫塔底部进入，经脱硫塔底的文丘里结构 加速后与加入的吸收齐(消石灰)、循环灰及水由于气流的作用，产生激烈的湍动与混 合，充分接触发生反应。
在上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激 烈湍动中乂不断解体重新被气流提升，形成类似循环流化床所特有的内循环颗粒流， 从而除去烟气中的SO］、HC1、HF等气体烟气中夹带的吸收剂和循环灰，在通过脱 硫塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而呈悬浮状态，形成激烈的湍动，使颗粒与 烟气之间的相对滑落速度大，颗粒反应界面在摩擦、碰撞作用下而不断更新，从而极 大地强化了气固间的传热、传质净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向向下进入脱硫除尘器脱硫 除尘器则采用的是布袋式经脱硫除尘器捕集下来的固体颗粒，大部分通过脱硫灰循 环系统，返回吸收塔继续参加反应，如此循环可达数仃次，多余的少量脱硫灰渣则通 过气力输送至脱硫灰仓，再通过罐车或二级输送设备外排脱硫灰大量循环，脱硫除 尘器的入口烟气粉尘浓度为500~1000g/NnF,带有大量脱硫灰的烟气经布袋除尘器进 行除尘，净化后的清洁烟气经增压引风机排入烟囱宝钢一烧结循环流化床干法脱硫工艺系统主要111烟道系统、吸收塔系统、脱硫除 尘器系统、吸收剂制备及供应系统、脱硫灰再循环及排放系统、工艺水系统、以及电 气仪控系统等组成22石灰石——石膏湿法脱硫技术石灰石一一石膏湿法脱硫技术发展历史较长，对烟气适应范围广，在烧结烟气脱 硫技术发展初期备受青睐，目前国内外应用该技术的企业较普遍，特别是对于有膏资 源匮乏的日本得到了广泛应用。
该技术工艺原理是，烧结烟气经工艺水及浆液两级冷 却后进入吸收塔烟气分配器，分配后烟气通过曝气管喷入吸收塔浆池，并在浆池液面 形成稳定的鼓泡层在鼓泡层中，气相高度分散到液相中，较大的气液接触面积以及 较高传热和传质效率为烟气中的so?与浆液的反应创造了良好的热力学和动力学条 件，而且烟气在液体中鼓泡时有类似水膜除尘的效果，尤其对l“m以下的粉尘效果更 明显净烟气则再经过两级除雾器脱除大量雾滴后通过脱硫烟囱排放湿法脱硫工艺系统主要由烟道系统、冷却系统、吸收塔系统、排空系统、吸收剂 制备及供应系统、工艺水系统、以及电气仪控系统等组成3 .对比分析3.1. 原理差异在循环流化床干法脱硫的吸收塔内，消石灰Ca(0H)2与烟气中的SO?和几乎全部的 S03, HCL HF等完成化学反应，主要化学反应方程式如下：2Ca(OH)2+2SO2=2(CaSO3.|H2O)+H2OCaSO3*| H20+| O2=CaSO4.j H20Ca(OH)2+SO3=CaSO4.jH2O+1H2OCa(OH)2+CO2=CaCO3 +H2 02Ca(OH)2+2HCl=CaCl2.Ca(OH)2*2H2O(>120℃)Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O即，塔内生成的脱硫灰主要成分为CaSO3-H2O、CaSO4.1H2O. CaCO3 > CaF2> CaCU及未反应的Ca(0H)2和杂质等。
在石灰石一一石膏湿法脱硫的吸收塔内，石灰石浆液与烟气中SO2和SO?发生以下 化学反应：1 h20SO2+2H2O+-O2+CaCO3 —> CaS04-2H20+C02对比干法和湿法两种脱硫方式的化学方程式，不难看出，石灰石一一石膏湿法脱 硫技术每脱除ImolSOz就会生成ImolCOz，有悖于低碳生产理念，而循环流化床干法 脱硫技术则不会产生，这也是目前该技术备受关注的乂一重要原因32脱硫剂循环流化床半干法脱硫技术以消石灰作为脱硫剂，消石灰料仓设置有两类进料方 式，既可直接购买消石灰，通过管道输入；也可购买生石灰，再通过脱硫装置预设的 脱硫剂制备系统消化后输入料仓脱硫剂制备系统的主要设备是消化器，操作简单易 行宝钢一号烧结机烟气脱硫剂采用后一种方法制取获得石灰石一一石膏湿法脱硫技术则采用石灰石浆液作为脱硫剂，目前基本上是采购 粉状石灰石，随后加入工业水制备成一定浓度的浆液而宝钢则从发展大型钢铁行业 循环经济的思路出发，经过系统研究，采用了炼钢焙烧分厂的水洗石灰石泥饼作为制 备脱硫剂的原料，以废治废3.3. 运行效果及难点目前从运行情况来看，宝钢两类脱硫技术的脱硫率均可达到90%以上，SO2排放 量均值小于30mg/Nm3。
由于反应介质状态差异，循环流化床半干法脱硫技术的钙硫 比为1.4左右，较石灰石一一石膏湿法脱硫技术钙硫比1.1高，因此其脱硫剂消耗较 高同时烧结烟气经过脱硫之后，粉尘排放均可大大减少，循环流化床半干法脱硫技 术的粉尘排放量平均值小于20mg/NnF.三套脱硫机组先后投入后，宝钢每年可减少 了 SO2排放约9000t左右，粉尘排放显著下降，区域环境明显改善对于操业人员来说，循环流化床干法脱硫技术的控制要求较石灰石一一湿法脱硫 技术高，调节频率也相对较高，特别是烧结烟气流量波动幅度较大时该类工况如果 联络不及时，调节不当，可能引起循环流化床部分坍塌，甚至床层整体坍塌，这应该 是极为严重的运行事故而且此运行事故一旦发生，处理难度非常大，因为塔里脱硫 灰流动性极强当然，系统预设了一系列防止此恶性事故发生的联锁保护措施，一旦 某一条件不满足时床层将自动退出，系统则处于跟踪状态，故而此类事故应属于小概 率事件另外在烧结异常作业引起烟气温度变化时，吸收塔内喷水量的控制极为关键此 类工况下，可能引起吸收塔内板结以及石灰钟乳形成吸收塔里板结和形成的石灰钟 乳会增加系统阻力、破坏塔里吸收剂的流场分布，影响脱硫率及系统运行的安全性、 稳定性。
而石灰石一一湿法脱硫技术控制要求相对较低，就系统本身来说，运行的安全性 相对较高但是该技术存在的冷却器和吸收塔上下隔板等系统结垢及积料、管道堵塞腐蚀问 题，特别是普遍存在的“烟囱雨”及其对区域内设备腐蚀等问题较为棘手，目前还未 找到有效应对措施34脱硫副产物循环流化床半干法脱硫的副产物主要是由CaSO3+H2CaS04.jH20. CaCO3> CaF2> CaCh及未反应的Ca(0H)2和杂质等组成其得到了一定的综合利用，主要途径 是土地回填、做路基材料、道路混凝土掺合料和生产水泥等这样既能使副产物变废 为宝，减轻环境污染，还创造了一定的社会效益和经济效益目前宝钢一烧结脱硫副 产物是作为水泥掺合物回收利用石灰石一一湿法脱硫的副产物主要是石膏、废水、污泥宝钢烧结脱硫系统产生 的副产物石膏一方面因烧结烟气成分复杂、含尘量较高等因素，另一方面因选用的脱 硫剂为水洗石灰石泥饼，故而制备的石膏品质不佳，废水则增设相应的水处理系统， 污泥是一种二次固体污染物，作为废弃物处理尽管尚上文已提及，但从脱硫副产物 的角度来讲，温室效应气体CO?也是石灰石一一湿法脱硫技术的乂一种副产物烧结烟气脱硫副产物的综合利用是各类脱硫工艺共存的难点。
从发展循环经济的 角度来说，需要开展相应的研究工作才能有望达到“零污染”排放，也是各类脱硫工 艺“零成本”运行的关键36脱硫成本目前脱硫成本的核算基本上是以吨矿成本来计由于烧结机面积、烟气量、矿物 含硫量、烧结机运行时间、脱硫运行时间等诸多因素或水平的差异导致脱硫成本存在 较大范围的差异宝钢循环流化床半干法脱硫技术较石灰石一一湿法脱硫技术吨矿成本高出约 40%,关键在于其电耗和脱硫剂费用较高所致另外，循环流化床半干法脱硫技术的 布袋除尘系统所采用的PPS改性布袋使用寿命预计在3~5年，约有一万多条，此资材 消耗将是一项较大的投入而宝钢石灰石一一湿法脱硫技术所选用的脱硫剂为泥饼， 价格相当低廉，与一般石灰石一一湿法脱硫技术所选用的石灰石粉成本相比，泥饼成 本约为其10%左右，这是宝钢石灰石一一湿法脱硫方式成本较低的原因，另外其电耗 也较循环流化床半干法脱硫技术低36协同脱除多种污染物的能力“十二五”期间，钢铁行业已经成为国家节能减排政策调控的重点目标之一，将全 面推进钢铁行业烧结烟气脱硫，硝及二嗯英等多种污染物减排的规划也可能陆续推 出因此协同脱除烧结烟气多种污染物的增设项目，或将逐步推进。
宝钢增设循环流 化床半干法脱硫装置时预留了协同脱除多种污染物接口，而石灰石一一湿法脱硫技术 因净烟气湿度较大，增设脱除多种污染物装置的难度大，这也是影响该技术进一步发 展的瓶颈4 .结语文中所述两类脱硫技术的脱硫率、同步运转率等各项技术指标均可达到环保要 求循环流化床半干法脱硫装置建设周期短、占地面积小、无废水和co2产生、脱硫 灰可作为水泥掺加剂回收利用，但是钙硫比、投资费用及运行成本较高，控制要求也 相对较高而石灰石一一湿法脱硫装置的烟气适应范围广、钙硫比低、控制要求低， 然而存在系统积料、管道堵塞、烟囱雨等问题随着国家环保要求的日益严格，《钢铁工业大气污染物排放标准烧结（球团）》（征求 意见稿）对氮氧化物和二嗯英的排放限制也已经作出明确规定，烧结烟气多组分净化的 发展方向是将SO2的脱除与N（\、二嗯英的脱除同步实现因此，新上马的脱硫项目欲 选用的脱硫技术，不仅要从企业自身的实际、当地资源条件等方面出发外，更要考虑 脱硫系统预留脱硝和脱二嗯英接口，以备日后功能扩展如果活性炭多组分净化技术 能降低一次性设备投资，同时解决如何制造质优价廉的活性炭吸附剂以及硫资源回收 处理外围系统的简化问题，相信该技术有望成为未来烧结烟气脱硫的发展方向。
5 .参考文献：[1]党玉华，。