張寧　付勇平

摘 要：分析了現有幾種典型的燒結煙氣脫硫的工藝原理、工藝流程及其優(yōu)缺點。指出活性炭吸附法脫硫技術是一種先進的煙氣凈化技術，是未來煙氣脫硫技術的發(fā)展方向。

關鍵詞：燒結煙氣；SO2；濕法脫硫技術；半干法脫硫技術；干法脫硫技術

前言

“十二五”期間，鋼鐵行業(yè)必將加速淘汰落后產能，通過提高用鋼標準、環(huán)保標準、能耗標準等來加快落后產能淘汰，因此企業(yè)要生存，就必須滿足環(huán)保要求。《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中規(guī)定到2015年，重點區(qū)域二氧化硫排放量下降12%，年均濃度下降10%。國家環(huán)境保護部發(fā)布的《關于在化解產能嚴重過剩矛盾過程中加強環(huán)保管理的通知》中建成違規(guī)項目環(huán)保備案條件：燒結機實現全煙氣收集并配備四電場除塵器+煙氣脫硫脫硝脫二 英等煙氣治理裝備，因此燒結煙氣脫硫勢在必行。

1 燒結煙氣的特點

1.1 燒結機年作業(yè)率高，達90%以上，煙氣排放量大及煙氣波動大。

1.2 含濕量高，為了提高燒結混合料的透氣性，混合料在燒結前必須加適量的水治成小球，因此致使煙氣含濕量高，水的質量分數在7%～13%左右。

1.3 煙氣溫度波動較大，一般在120℃～180℃。

1.4 含有腐蝕性氣體和有毒氣體，混合料在燒結成型過程中產生硫氧化物、氮氧化物、氯化氫、氟化氫、多環(huán)芳烴等氣態(tài)污染物，同時還含有重金屬和二 英等危險污染物。

1.5 燒結煙氣量大。一般為3000～6000m3/t。

1.6 煙氣粉塵濃度高。粉塵主要有金屬、金屬氧化物、不完全燃燒物質及微量重金屬等組成。

2 燒結煙氣脫硫技術

按照燒結煙氣脫硫工藝的技術特點可將脫硫技術分為3類：濕法脫硫技術、半干法脫硫技術、干法脫硫技術。

3 燒結煙氣脫硫技術比較

3.1 石灰-石膏法

3.1.1 工藝原理：石灰粉經消化處理后加水制成吸收劑漿液，利用冷卻塔對燒結煙氣進行冷卻，然后煙氣進入吸收塔與石灰漿液接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中CaCO3以及鼓入空氣進行化學反應被氧化為石膏晶體，脫硫后的煙氣經除霧器除去霧滴后經煙囪排放。同時，由吸收劑制備系統向吸收氧化系統供給新鮮的石灰石漿液，用于補充被消耗掉的石灰石，使吸收漿液保持一定的pH值。反應生成物漿液達到一定濃度時排至脫硫副產品系統，經過脫水形成石膏。

脫硫過程

CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2

Ca（OH）2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca（HSO3）2

氧化過程

2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O

Ca（HSO3）2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO4

3.1.2 工藝流程示意如圖1

3.1.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率大于95%；（2）適用范圍廣，對凈化煙氣的容量沒有限制，且允許煙氣量的變化范圍較寬，含硫量的變化范圍適應性較強；（3）系統運行可靠性高，運行成本低；（4）脫硫劑-石灰粉來源豐富且廉價、脫硫產物石膏可以綜合利用。

3.1.4 缺點

（1）系統管理操作復雜、控制不好會結垢堵管、設備磨損腐蝕現象較為嚴重；（2）產生的脫硫廢水中含有微量重金屬，造成二次污染，需進行深度處理。

3.2 亞硫酸鎂法

3.2.1 工藝原理：亞硫酸鎂法煙氣脫硫工藝，根據氧化鎂再生反應的特性，通過外部再生誘導結晶工藝，生成高pH、高吸收活性的亞硫酸鈉、亞硫酸鎂混合吸收清液，并采用與循環(huán)吸收清液特性相適應的低液氣比的高效霧化噴淋吸收技術來提高吸收效率、從而達到高脫硫效率、高運行可靠性、低投資強度、低運行成本的目的。

吸收單元：

Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3

MgSO3+SO2+H2O→Mg（HSO3）2

再生單元：

MgO+Mg（HSO3）2→2MgSO3↓+H2O

MgO+2NaHSO3→MgSO3↓+Na2SO3+H2O

脫硫產物處置：

MgSO3+1/2O2→MgSO4

Mg（HSO3）2+O2→Mg（HSO4）2

Mg（HSO4）2+MgO→2MgSO4+H2O

3.2.2 工藝流程示意如圖2

3.2.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率大于95%；（2）適用范圍廣，對凈化煙氣的容量沒有限制，且允許煙氣量的變化范圍較寬，含硫量的變化范圍適應性較強；（3）系統運行可靠性高、占地面積小，投資成本低；（4）脫硫吸收液為清液，從源頭上徹底解決了脫硫系統堵塞問題；（5）吸收塔為空塔結構，阻力小，能耗低，運行成本和維護成本低；（6）脫硫產物七水硫酸鎂可以回收當工業(yè)原料或農業(yè)肥料。

3.2.4 缺點

（1）脫硫塔排放出的煙氣對周圍廠房和設備腐蝕嚴重；（2）產生的脫硫廢水中含有微量重金屬，造成二次污染，需進行深度處理。

3.3 循環(huán)硫化床

3.3.1 工藝原理：燒結煙氣從流化床的底部進入，煙氣經文丘里管后速度加快，并與很細的吸收劑粉末互相結合，顆粒之間，氣體與顆粒之間產生劇烈的摩擦，吸收劑與SO2反應，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。經脫硫后帶有大量固體顆粒的煙氣由吸收塔的頂部排出，進入吸收劑再循環(huán)除塵器中，煙氣中的大部分固體顆粒都分離出來，經過一個中間灰倉返回吸收塔。由于大部分顆粒都循環(huán)許多次，因此吸收劑的滯留時間很長，一般可達30分鐘以上。中間灰倉的一部分灰根據吸收劑的供給量以及除塵效率，按比例排出固體再循環(huán)回路，送到灰倉待外運。

主要化學反應為：

Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O

Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·2H2O

2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O

Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O

3.3.2 工藝流程示意如圖3：

3.3.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率大于95%；（2）脫硫副產物為干態(tài)，無廢水產生；（3）能同時脫除SO3，煙囪無需防腐；（4）系統可靠性高、吸收劑多次循環(huán)利用，提高脫硫劑的利用率，運行成本低；（5）流程簡單、占地面積小、投資省、維護費用低；（6）可以脫除部分重金屬，特別是可以脫除一部分汞，對煙氣的進一步治理很有意義。

3.3.4 缺點

（1）脫硫產物成分組成復雜、量大，綜合利用相對較為困難；（2）需維護流化床溫度，對操作水平有一定要求。

3.4 SDA旋轉噴霧法

3.4.1 工藝原理：將消石灰漿液通過高速旋轉噴霧頭霧化噴入吸收塔內，與進入脫硫塔的燒結高溫煙氣接觸，發(fā)生物理、化學反應，氣體中的SO2及其他酸性介質被吸收凈化，然后煙氣進入下游的除塵器除塵凈化。

主要化學反應為：

SO2被霧滴吸收：SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O

部分SO2完成如下反應：SO2+1/2O2+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

與其他酸性物質（如SO3、HF、HCl）的反應：

SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

2HCl+Ca（OH）2→CaCl2+H2O

2HF+Ca（OH）2→CaF2+H2O

3.4.2 工藝流程示意如圖4：

3.4.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率高大于95%；（2）空塔結構，阻力小，投資低、水耗低、電耗低，運行和維護成本低；（3）SDA工藝系統結構簡單，調節(jié)靈活，可控性好；（4）脫硫副產物為干態(tài)，無廢水產生，系統不需防腐處理；（5）可以簡單地增設活性碳噴射裝置，有效去除二 英、重金屬等污染物；（6）可以方便地與脫硝裝置串接，進一步滿足NOx的排放要求。

3.4.4 缺點

（1）霧化器噴嘴磨損嚴重、壽命短，造價昂貴；（2）對消石灰漿液的活性及粒徑要求高，運行成本高；（3）對于煙氣工況波動的相應能力較差，系統容易發(fā)生結垢、堵塞等故障；（4）脫硫產物成分組成復雜、量大，綜合利用相對較為困難。

3.5 活性炭法

3.5.1 工藝原理：在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸。

主要化學反應為：2SO2+O2+2H2O→2H2SO4

3.5.2 工藝流程示意如圖5：

3.5.3 優(yōu)點

（1）在運行過程中不需隨時向系統中加入脫硫劑，脫硫劑消耗少，另外，脫硫劑可通過水洗或加熱等方式進行再生，實現重復利用，有利于節(jié)約原料，降低運行成本。（2）無需工藝水，避免了廢水處理，不存在二次污染問題。（3）能除去廢氣中的碳氫化合物，如二

英，重金屬如汞及其它有毒物質，還能除去濕法難以除去的SO3，是一種深度處理技術。（4）可以實現聯合脫除SO2、NOx和粉塵的一體化。SO2脫除率可達到95%以上，NOx脫除率可超過80%，同時吸收塔出口煙氣粉塵含量小于20mg/m3。（5）工藝簡單、易于操作、運行維修費用低等特點。（6）副產品可以出售，有效地實現了硫的資源化，并產生一定的經濟效益，對貧硫國家和農業(yè)大國的中國，在治理污染的同時充分回收利用硫資源（濃硫酸、硫酸、硫磺）有著重要的意義。（7）活性炭來源廣泛，我國活性焦工業(yè)發(fā)展迅速，平均年增長率15%，出口量已超過美國和日本，居世界首位。

3.5.4 缺點

（1）脫硫劑價格昂貴，NOX濃度較高時運行成本將大幅增加。（2）設備龐大，系統占地面積大，污染物濃度高時再生頻繁。（3）在脫硫過程中，隨著物相的轉移，活性炭中將積聚較多的二 英和重金屬，其處置的難度和成本很高。

4 結束語

根據鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準（GB28662-2012），規(guī)定除了去除SO2外，還要去除粉塵、氮氧化物、二 英類、氟化物等，活性炭法比較適合燒結煙氣處理，除了脫硫效率高，運行可靠穩(wěn)定，它可以去除多組分污染物，因此活性炭法處理燒結煙氣技術將是未來的發(fā)展方向。

參考文獻

[1]黨玉華，齊淵洪，王海風.燒結煙氣脫硫技術[Z].2010.

[2]陳健.燒結煙氣脫硫方式的分析探討[Z].2010.

[3]左海濱，張濤，張建良，等.活性炭脫硫技術在燒結煙氣脫硫中的應用[Z].2012.

[4]周秀銀，張志濤，閆濤.石灰-石膏法在燒結煙氣脫硫中的應用[Z].2010.

[5]谷吉林.旋轉噴霧發(fā)（SDA）脫硫工藝系統應用及問題思考[Z].2006.

[6]王金柱.循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術在鋼鐵廠的應用[Z].2009.

主要化學反應為：

Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O

Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·2H2O

2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O

Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O

3.3.2 工藝流程示意如圖3：

3.3.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率大于95%；（2）脫硫副產物為干態(tài)，無廢水產生；（3）能同時脫除SO3，煙囪無需防腐；（4）系統可靠性高、吸收劑多次循環(huán)利用，提高脫硫劑的利用率，運行成本低；（5）流程簡單、占地面積小、投資省、維護費用低；（6）可以脫除部分重金屬，特別是可以脫除一部分汞，對煙氣的進一步治理很有意義。

3.3.4 缺點

（1）脫硫產物成分組成復雜、量大，綜合利用相對較為困難；（2）需維護流化床溫度，對操作水平有一定要求。

3.4 SDA旋轉噴霧法

3.4.1 工藝原理：將消石灰漿液通過高速旋轉噴霧頭霧化噴入吸收塔內，與進入脫硫塔的燒結高溫煙氣接觸，發(fā)生物理、化學反應，氣體中的SO2及其他酸性介質被吸收凈化，然后煙氣進入下游的除塵器除塵凈化。

主要化學反應為：

SO2被霧滴吸收：SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O

部分SO2完成如下反應：SO2+1/2O2+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

與其他酸性物質（如SO3、HF、HCl）的反應：

SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

2HCl+Ca（OH）2→CaCl2+H2O

2HF+Ca（OH）2→CaF2+H2O

3.4.2 工藝流程示意如圖4：

3.4.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率高大于95%；（2）空塔結構，阻力小，投資低、水耗低、電耗低，運行和維護成本低；（3）SDA工藝系統結構簡單，調節(jié)靈活，可控性好；（4）脫硫副產物為干態(tài)，無廢水產生，系統不需防腐處理；（5）可以簡單地增設活性碳噴射裝置，有效去除二 英、重金屬等污染物；（6）可以方便地與脫硝裝置串接，進一步滿足NOx的排放要求。

3.4.4 缺點

（1）霧化器噴嘴磨損嚴重、壽命短，造價昂貴；（2）對消石灰漿液的活性及粒徑要求高，運行成本高；（3）對于煙氣工況波動的相應能力較差，系統容易發(fā)生結垢、堵塞等故障；（4）脫硫產物成分組成復雜、量大，綜合利用相對較為困難。

3.5 活性炭法

3.5.1 工藝原理：在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸。

主要化學反應為：2SO2+O2+2H2O→2H2SO4

3.5.2 工藝流程示意如圖5：

3.5.3 優(yōu)點

（1）在運行過程中不需隨時向系統中加入脫硫劑，脫硫劑消耗少，另外，脫硫劑可通過水洗或加熱等方式進行再生，實現重復利用，有利于節(jié)約原料，降低運行成本。（2）無需工藝水，避免了廢水處理，不存在二次污染問題。（3）能除去廢氣中的碳氫化合物，如二

英，重金屬如汞及其它有毒物質，還能除去濕法難以除去的SO3，是一種深度處理技術。（4）可以實現聯合脫除SO2、NOx和粉塵的一體化。SO2脫除率可達到95%以上，NOx脫除率可超過80%，同時吸收塔出口煙氣粉塵含量小于20mg/m3。（5）工藝簡單、易于操作、運行維修費用低等特點。（6）副產品可以出售，有效地實現了硫的資源化，并產生一定的經濟效益，對貧硫國家和農業(yè)大國的中國，在治理污染的同時充分回收利用硫資源（濃硫酸、硫酸、硫磺）有著重要的意義。（7）活性炭來源廣泛，我國活性焦工業(yè)發(fā)展迅速，平均年增長率15%，出口量已超過美國和日本，居世界首位。

3.5.4 缺點

（1）脫硫劑價格昂貴，NOX濃度較高時運行成本將大幅增加。（2）設備龐大，系統占地面積大，污染物濃度高時再生頻繁。（3）在脫硫過程中，隨著物相的轉移，活性炭中將積聚較多的二 英和重金屬，其處置的難度和成本很高。

4 結束語

根據鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準（GB28662-2012），規(guī)定除了去除SO2外，還要去除粉塵、氮氧化物、二 英類、氟化物等，活性炭法比較適合燒結煙氣處理，除了脫硫效率高，運行可靠穩(wěn)定，它可以去除多組分污染物，因此活性炭法處理燒結煙氣技術將是未來的發(fā)展方向。

參考文獻

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[5]谷吉林.旋轉噴霧發(fā)（SDA）脫硫工藝系統應用及問題思考[Z].2006.

[6]王金柱.循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術在鋼鐵廠的應用[Z].2009.

主要化學反應為：

Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O

Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·2H2O

2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O

Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O

3.3.2 工藝流程示意如圖3：

3.3.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率大于95%；（2）脫硫副產物為干態(tài)，無廢水產生；（3）能同時脫除SO3，煙囪無需防腐；（4）系統可靠性高、吸收劑多次循環(huán)利用，提高脫硫劑的利用率，運行成本低；（5）流程簡單、占地面積小、投資省、維護費用低；（6）可以脫除部分重金屬，特別是可以脫除一部分汞，對煙氣的進一步治理很有意義。

3.3.4 缺點

（1）脫硫產物成分組成復雜、量大，綜合利用相對較為困難；（2）需維護流化床溫度，對操作水平有一定要求。

3.4 SDA旋轉噴霧法

3.4.1 工藝原理：將消石灰漿液通過高速旋轉噴霧頭霧化噴入吸收塔內，與進入脫硫塔的燒結高溫煙氣接觸，發(fā)生物理、化學反應，氣體中的SO2及其他酸性介質被吸收凈化，然后煙氣進入下游的除塵器除塵凈化。

主要化學反應為：

SO2被霧滴吸收：SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O

部分SO2完成如下反應：SO2+1/2O2+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

與其他酸性物質（如SO3、HF、HCl）的反應：

SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O

2HCl+Ca（OH）2→CaCl2+H2O

2HF+Ca（OH）2→CaF2+H2O

3.4.2 工藝流程示意如圖4：

3.4.3 優(yōu)點

（1）脫硫效率高大于95%；（2）空塔結構，阻力小，投資低、水耗低、電耗低，運行和維護成本低；（3）SDA工藝系統結構簡單，調節(jié)靈活，可控性好；（4）脫硫副產物為干態(tài)，無廢水產生，系統不需防腐處理；（5）可以簡單地增設活性碳噴射裝置，有效去除二 英、重金屬等污染物；（6）可以方便地與脫硝裝置串接，進一步滿足NOx的排放要求。

3.4.4 缺點

（1）霧化器噴嘴磨損嚴重、壽命短，造價昂貴；（2）對消石灰漿液的活性及粒徑要求高，運行成本高；（3）對于煙氣工況波動的相應能力較差，系統容易發(fā)生結垢、堵塞等故障；（4）脫硫產物成分組成復雜、量大，綜合利用相對較為困難。

3.5 活性炭法

3.5.1 工藝原理：在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸。

主要化學反應為：2SO2+O2+2H2O→2H2SO4

3.5.2 工藝流程示意如圖5：

3.5.3 優(yōu)點

（1）在運行過程中不需隨時向系統中加入脫硫劑，脫硫劑消耗少，另外，脫硫劑可通過水洗或加熱等方式進行再生，實現重復利用，有利于節(jié)約原料，降低運行成本。（2）無需工藝水，避免了廢水處理，不存在二次污染問題。（3）能除去廢氣中的碳氫化合物，如二

英，重金屬如汞及其它有毒物質，還能除去濕法難以除去的SO3，是一種深度處理技術。（4）可以實現聯合脫除SO2、NOx和粉塵的一體化。SO2脫除率可達到95%以上，NOx脫除率可超過80%，同時吸收塔出口煙氣粉塵含量小于20mg/m3。（5）工藝簡單、易于操作、運行維修費用低等特點。（6）副產品可以出售，有效地實現了硫的資源化，并產生一定的經濟效益，對貧硫國家和農業(yè)大國的中國，在治理污染的同時充分回收利用硫資源（濃硫酸、硫酸、硫磺）有著重要的意義。（7）活性炭來源廣泛，我國活性焦工業(yè)發(fā)展迅速，平均年增長率15%，出口量已超過美國和日本，居世界首位。

3.5.4 缺點

（1）脫硫劑價格昂貴，NOX濃度較高時運行成本將大幅增加。（2）設備龐大，系統占地面積大，污染物濃度高時再生頻繁。（3）在脫硫過程中，隨著物相的轉移，活性炭中將積聚較多的二 英和重金屬，其處置的難度和成本很高。

4 結束語

根據鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準（GB28662-2012），規(guī)定除了去除SO2外，還要去除粉塵、氮氧化物、二 英類、氟化物等，活性炭法比較適合燒結煙氣處理，除了脫硫效率高，運行可靠穩(wěn)定，它可以去除多組分污染物，因此活性炭法處理燒結煙氣技術將是未來的發(fā)展方向。

參考文獻

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[6]王金柱.循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術在鋼鐵廠的應用[Z].2009.