■許艷

（航天環(huán)境工程有限公司 北京100074）

氨法脫硫技術(shù)在燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域應(yīng)用研究

■許艷

（航天環(huán)境工程有限公司 北京100074）

鋼鐵工業(yè)作為我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，近年來(lái)在經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入作用下得到了快速的發(fā)展，其加工產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用在橋梁、住房建筑等諸多領(lǐng)域，并成為這些領(lǐng)域不可或缺的一個(gè)重要組成部分。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的越來(lái)越重視，以及環(huán)保政策的逐漸落實(shí)，促使越來(lái)越多的鋼鐵企業(yè)開(kāi)始研究以脫硫?yàn)橹鞯臒Y(jié)煙氣治理項(xiàng)目?；诖吮尘埃恼聫臒Y(jié)煙氣的特點(diǎn)及當(dāng)前治理情況，氨法脫硫技術(shù)的特點(diǎn)、工藝原理及其在燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用幾方面進(jìn)行了探討。

氨法脫硫技術(shù)燒結(jié)煙氣治理應(yīng)用

0　前言

鋼鐵加工是一個(gè)高能耗、高排放的產(chǎn)業(yè)，尤其是在其進(jìn)行熱加工的過(guò)程中會(huì)消耗大量的燃料，同時(shí)排放出大量的污染物。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，截止到2004年，鋼鐵行業(yè)的二氧化硫排放量占全國(guó)排放量的6.6%，位居世界第三?，F(xiàn)代鋼鐵加工大多采用燒結(jié)工藝，這種工藝排放的SO2量約占鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)的五分之三。嚴(yán)格控制與治理燒結(jié)煙氣過(guò)程中的SO2排放量已成為現(xiàn)代燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域的一項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。實(shí)踐表明，氨法脫硫技術(shù)在燒結(jié)煙氣治理中是一種高效的脫硫方法。

1　目前國(guó)內(nèi)燒結(jié)煙氣治理情況

1.1燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)

由于燒結(jié)工藝會(huì)消耗大量的燃料，并產(chǎn)生大量的污染性氣體，所以燒結(jié)過(guò)程中釋放出的煙氣具有幾個(gè)明顯特點(diǎn)，即含濕量大、含有有毒、有腐蝕性氣體、煙氣溫度波動(dòng)范圍較高、煙氣粉塵濃度高、二氧化硫濃度低、燒結(jié)機(jī)作業(yè)率高達(dá)90%以上，煙氣排放量大、流量大等特點(diǎn)[1]。

1.2當(dāng)前治理情況

近幾年，我國(guó)燒結(jié)機(jī)總面積在不斷的增加，導(dǎo)致燒結(jié)煙氣總排放量也在不斷的上升，采取高效的脫硫技術(shù)對(duì)燒結(jié)煙氣中的二氧化硫進(jìn)行治理已迫在眉睫。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)燒結(jié)煙氣治理的情況主要體現(xiàn)在以下幾方面：實(shí)現(xiàn)了對(duì)燒結(jié)機(jī)排放出來(lái)的部分煙氣的脫硫處理與回收利用，減少了燃料的消耗和污染性氣體的排放；多采用選擇性催化還原反應(yīng)和其它技術(shù)降低了二氧化硫的排放，但燒結(jié)系統(tǒng)沒(méi)有安裝脫硝裝置；采用硫含量低的鐵礦石和焦粉來(lái)降低原料中的硫含量，進(jìn)而降低二氧化硫的濃度[2]。

2　現(xiàn)有燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)

2.1活性焦法

活性焦法脫硫的基本原理是將原燒結(jié)煙氣通過(guò)電除塵器凈化后，再通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)和升風(fēng)機(jī)將其吹送到吸收塔中，在吸收塔入口處添加脫硫所需的氨溶液，使煙氣中的二氧化硫與氨溶液在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，利用活性炭對(duì)生成的硫酸與銨鹽進(jìn)行吸附，然后送入脫離塔進(jìn)行高溫加熱，從而將高濃度的二氧化硫分離出來(lái)。分離出的二氧化硫通常被用來(lái)生成濃硫酸和硫磺，而經(jīng)過(guò)高溫解析后的活性焦可以送入吸收塔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)了資源的重復(fù)利用和降低燒結(jié)煙氣的二氧化硫含量。該方法在脫去二氧化硫的同時(shí)，還會(huì)不同程度的將廢氣中其他有害氣體除去，且占地面積較小，但運(yùn)行成本高，設(shè)備造價(jià)昂貴，存在嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。

2.2鈣法

鈣法脫硫最常采用的有石灰石、雙堿法等，這些方法本質(zhì)都是通過(guò)鈣元素來(lái)將燒結(jié)煙氣中以氣體形式存在的硫轉(zhuǎn)化為固體形式的硫。雙堿法脫硫是在石灰石法的基礎(chǔ)上通過(guò)結(jié)合鈉堿法，采用純堿引發(fā)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，在塔內(nèi)利用鈉堿來(lái)吸收燒結(jié)煙氣中的二氧化硫，在塔外利用鈣堿石灰將鈉離子脫離出來(lái)，達(dá)到循環(huán)利用的目的。該方法克服了石灰石法的易堵塞缺點(diǎn)，且工藝簡(jiǎn)單、管理維護(hù)方便，具有較高的脫硫效率，而且對(duì)純堿并不消耗，實(shí)際消耗的只是石灰。

3　氨法脫硫技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)與工藝原理

3.1技術(shù)特點(diǎn)

氨法脫硫技術(shù)從上世紀(jì)70年代起就已開(kāi)始投入使用。到了今天，其技術(shù)已發(fā)展的較為成熟，技術(shù)水平也有了較大的進(jìn)步。氨法脫硫技術(shù)發(fā)生反應(yīng)的原理是瞬時(shí)反應(yīng)，具有除塵、脫硫、脫硝等多種功能。此外，氨法脫硫技術(shù)在流程上采用循環(huán)密閉系統(tǒng)，并配備有防氨泄漏等安全措施。其高效的脫硫功能使得其在燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域當(dāng)中得到了普遍的應(yīng)用。

氨法脫硫技術(shù)具有脫硫效率高、液氣比值小、同步多功能一體化、脫硫反應(yīng)溫度區(qū)域可變范圍大、系統(tǒng)阻力小、副產(chǎn)物具有較高的應(yīng)用價(jià)值且便于回收利用、對(duì)煙氣中粉塵含量的變化、煙氣量和煙氣硫含量的變化都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性等技術(shù)特點(diǎn)[3]。

3.2工藝原理

在燒結(jié)過(guò)程中，從燒結(jié)機(jī)釋放出來(lái)的煙氣經(jīng)過(guò)電除塵器初始凈化后，經(jīng)由脫硫塔底部進(jìn)入到塔內(nèi)，同時(shí)從塔頂將氨水溶液以噴灑的方式送入到脫硫塔內(nèi)，使其與脫硫塔內(nèi)煙氣中的二氧化硫發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的主要化學(xué)式為

在脫除掉二氧化硫的同時(shí)生成亞硫酸銨，并進(jìn)一步與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生硫酸銨溶液，然后將該溶液依次經(jīng)由中間槽、過(guò)濾器、硫銨槽、加熱器、蒸發(fā)結(jié)晶器、離心機(jī)脫水、干燥器等設(shè)備制成化學(xué)肥料硫酸銨，而凈化后的煙氣通過(guò)脫硫塔的頂部從煙囪排入到大氣中，最終完成整個(gè)脫硫過(guò)程。

根據(jù)上述三個(gè)化學(xué)式，首先將二氧化硫溶于水中生成亞硫酸，然后再將其與硫酸銨溶液發(fā)生反應(yīng)，分別生成硫酸氫銨和亞硫酸氫銨，并將其噴灑到脫硫塔底部的氨水中，以中和其中的酸性物質(zhì)，并將亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。接著，將亞硫酸銨與具有一定溫度的、溶解有二氧化氮的水溶液進(jìn)行反應(yīng)，生成硫酸銨和氮?dú)?。待硫酸銨溶液飽和后，用溫度為180攝氏度的、壓強(qiáng)在0.4到0.5MPa的蒸汽向其提供熱量，以將硫酸銨以結(jié)晶的形式沉淀出來(lái)。

從上述對(duì)氨法脫硫技術(shù)工藝原理及主要化學(xué)式分析可知，二氧化硫與硫酸銨的產(chǎn)出比例約為1:2，也就是說(shuō)脫除1噸的二氧化硫，會(huì)產(chǎn)生2噸的硫酸銨。硫酸銨在脫硫塔中或是以離子的形式存于溶液中，或是以固體結(jié)晶的形式存于溶液里，而亞硫酸銨已完全被氧化釋放到空氣中，所以氨法脫硫技術(shù)中的副產(chǎn)品含有大量的氮?dú)鈁4]。

4　氨法脫硫技術(shù)在燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用

南崗360m2燒結(jié)煙氣脫硫工程配有2臺(tái)風(fēng)機(jī)，分別對(duì)應(yīng)于燒結(jié)機(jī)的中段和頭尾段，中段煙氣二氧化硫含量較高，頭尾段二氧化硫濃度則較低，燒結(jié)機(jī)煙氣量為每臺(tái)風(fēng)機(jī)1.8×103m3/min。兩段煙氣量分別通過(guò)兩個(gè)煙氣管道進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的電除塵器進(jìn)行除塵凈化，然后將凈化后的煙氣通過(guò)風(fēng)機(jī)經(jīng)由煙囪排放到大氣中。該脫硫工程最初采用的是雙煙道全煙氣脫硫設(shè)備。

為提高脫硫效率，南崗工程設(shè)立專門的研究小組對(duì)活性焦法、氨-硫氨法、氧化鎂法脫硫等多種脫硫技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)其在市場(chǎng)中的應(yīng)用情況及使用效果進(jìn)行調(diào)研，并對(duì)燒結(jié)脫硫設(shè)施機(jī)構(gòu)進(jìn)行考察與監(jiān)督。該工程對(duì)于脫硫技術(shù)的選擇主要遵循以下幾個(gè)原則：設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便靈活，技術(shù)成熟可靠、經(jīng)濟(jì)適用，不影響燒結(jié)正常生產(chǎn)，對(duì)燒結(jié)過(guò)程中風(fēng)溫、風(fēng)量、濃度等的變化具有良好的適應(yīng)性，脫硫效率高、能夠滿足二氧化硫減排要求，符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，脫硫劑易于采購(gòu)、價(jià)格合理、副產(chǎn)品無(wú)污染[5]。

南崗工程于2009年開(kāi)始采用氨法脫硫技術(shù)對(duì)燒結(jié)煙氣中的二氧化硫進(jìn)行脫硫治理。該技術(shù)投入運(yùn)行以來(lái)，脫硫系統(tǒng)、硫酸銨系統(tǒng)等各項(xiàng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫率高達(dá)96%，年二氧化硫排放量減少5000多噸，硫酸銨質(zhì)量符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，并具有良好的銷路和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)脫硫技術(shù)相比，氨法脫硫技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，脫硫效率更為理想，南崗脫硫工程2010年二氧化硫排放量最大不超過(guò)100mg/m3，平均排放量為53.2mg/m3，脫硫效率平均為96.14%。

整體看來(lái)，氨法脫硫技術(shù)在南崗脫硫工程燒結(jié)煙氣治理中的應(yīng)用取得了良好的脫硫效果，不僅幫助該工程實(shí)現(xiàn)了高效率脫硫，可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)運(yùn)行和副產(chǎn)品的無(wú)污染與高效回收利用，而且為該工程節(jié)約了一定的生產(chǎn)成本，降低了能源消耗和污染氣體的排放量。

5　總結(jié)

綜上所述，氨法脫硫技術(shù)不僅本身具有許多優(yōu)點(diǎn)，而且其在燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域中的應(yīng)用也發(fā)揮了巨大的作用，既將二氧化硫高效的從煙氣中脫離出來(lái)，同時(shí)又生成了可用的硫酸銨化學(xué)肥料；既減少了污染氣體的排放量，又提高了副產(chǎn)品的利用率。為促進(jìn)氨法脫硫技術(shù)在燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域中獲得長(zhǎng)足發(fā)展，應(yīng)結(jié)合我國(guó)當(dāng)前燒結(jié)煙氣治理情況和燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)，對(duì)氨法脫硫技術(shù)的工藝進(jìn)行不斷的改進(jìn)與完善，并擴(kuò)大其在燒結(jié)煙氣治理中的應(yīng)用范圍。

[1]趙森林.燒結(jié)煙氣氨法脫硫技術(shù)研究進(jìn)展及應(yīng)用 [A].中國(guó)金屬學(xué)會(huì).2010年全國(guó)能源環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議文集 [C].中國(guó)金屬學(xué)會(huì):,2010:5.

[2]廖東海,葛榮芬.南鋼360m~2燒結(jié)煙氣脫硫運(yùn)行實(shí)踐 [J].南鋼科技與管理,2011,03: 23-27.

[3]宋立華.火力發(fā)電廠氨法煙氣脫硫技術(shù)研究 [D].天津大學(xué),2009.

[4]沈曉林.燒結(jié)煙氣污染治理技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā) [J].寶鋼技術(shù),2009,S1:95-102.

[5]李玉然,閆曉淼,葉猛,朱廷鈺,劉青.鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫工藝運(yùn)行現(xiàn)狀概述及評(píng)價(jià) [J].環(huán)境工程,2014,11:82-87+81.

X5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-300-2