探究冶金行業煙氣脫硫現狀

曾 勇，苗應龍，吳國明

（江西銅業鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

1 我國冶金行業SO2排放現狀

我國作為世界制造大國，冶金行業運營過程中會產生大量SO2煙氣，不僅威脅我國生態環境，更威脅著國民的生命健康。近幾年來我國鋼產量大幅增加，我國加大了對SO2的處理措施，我國從“十一五”期間在冶金行業投放大量脫硫裝置，有效減少了SO2的排放量。很多企業開始使用含硫量低的原材料，讓SO2排放量顯著減少。我國使用燒結工藝有效減少了煙氣排放量。在我國很多鋼鐵企業中，受到資金的限制，脫硫技術的約束，在煙氣脫硫上仍然處于起步狀態[1]。我國目前多使用小燒結機進行脫硫的處理。這種設備的可靠性有待加強，還需要進一步研究脫硫工藝，研制脫硫設備，降低煙氣排放量。

2 煙氣脫硫存在的問題

目前我國煙氣脫硫仍然面臨著一些問題，具體內容如下：①技術創新，我國脫硫工藝經過多年的發展已經逐漸成熟，但是在脫硫效率和回收利用上仍然留有較大的發展空間，還需要行業內人才加大研發力度，推動技術研發，提高脫硫效率。②目前脫硫裝置的安裝和使用需要花費較高的費用，加重企業的經濟負擔。很多脫硫項目是在老廠基礎上進行改造的，脫硫系統安裝空間相對狹窄，需要研發占地面積小，功能強大的設備，解決這一難題。③由于當前脫硫副產物沒有得到全面應用，造成企業還需要投入額外資金處理副產物，不僅加重企業經濟負擔，更造成資源的浪費，不利于能源的節約[2]。如硫酸銨雖然可以當做化肥得到應用，但由于硫酸銨質量得不到保障，很難將其直接應用于農業中。對于上述問題還需要行業領域加大研發力度，推動技術和設備的研發，提高脫硫效率，提高副產物的利用率。

3 我國常見煙氣脫硫工藝分析

3.1 石灰石-石膏法

目前國內外應用最廣泛、技術發展最成熟的脫硫技術就是石灰石-石膏法。我國擁有該項技術的企業有很多家，大部分企業屬于電力行業，使用旋噴氣沖濕法脫硫處理。這種脫硫工藝利用石灰石作為吸收劑，石灰石價格低廉，容易獲得，且能夠達到良好的脫硫效果。將一定比例的石灰石粉和水進行混合，作為吸收劑放入吸收塔中，待煙氣和吸收漿液完全混合，SO2和CaCO3充分反映，被有效脫除，得到石膏。經過脫硫處理后，煙氣經過除霧器能夠排除細小液滴，從煙囪中排除。脫硫形成的石膏漿液離開吸收塔，經過脫水處理后可以制作成石膏繼續應用。

這種脫硫工藝安全穩定，脫硫效率可以達到95%以上。工業化處理應用范圍更加廣泛，煙氣的處理量更大，能夠適應較強大的負荷變化能力。而吸收劑使用石灰石，成本低廉，副產物的石膏可以替代天然石膏得到繼續應用。這種工藝經過多年的使用，不斷完善，脫硫效率得到不斷優化。但該工藝需要較大空間運轉，投資費用和運行費用都較高，同時會排放少量污水，生成的脫硫石膏大多直接填埋或者用于燒磚，利用率較低。

3.2 氨-硫銨法

使用氨-硫銨法進行脫硫處理，使用氨水以及亞硫酸銨溶液混合物作為吸收液，吸收液經過循環泵進入吸收塔，煙氣進入脫硫塔，經過充分反應后，再進行除霧器除霧處理，通入煙囪排出。吸收液使用一段時間后，達到一定濃度，可以通過氧化處理生成硫酸銨。該脫硫工藝使用氨作為吸收劑，氨的活性比鈣基更高，能夠達到更高的脫硫效率，副產品是一種高效化肥，可以帶來良好的經濟效益。

同時氨作為常見化工原料，容易獲取，但是成本較高。高濃度氨水是危險品，對于保存環境具有更高的要求，由于硫酸銨腐蝕性更強，脫硫工藝更加嚴格，因此這種工藝的運行費用以及投資費用都比石灰石脫硫費用要高。脫硫中間產物為硫酸氫銨容易分解生成氨氣，氨氣的泄露，將對環境造成污染。因此氨-硫銨法的脫硫工藝需要限制其使用范圍。在鋼鐵企業中，焦化廠產生大量含氨廢水，按照燒結廠以及焦化方式，能夠使用焦化廠中形成的含氨廢水進行脫硫工藝，可以降低脫硫成本。

3.3 循環流化床

在該工藝中，煙氣從爐膛排出，經過除塵器處理后，進入吸收塔，高溫煙氣和吸收劑以及循環脫硫灰充分混合。經過脫硫反應后，能夠通過文丘里管加速，讓氣流沖擊吸收劑和循環脫硫灰，構成了流化床，進行脫硫反應[3]。在出口擴管段設置噴水裝置，霧化水噴入后，讓顆粒表面增濕，并降低煙氣的溫度，對脫硫效果產生改善作用，吸收劑可以和SO2充分反應，副產物為亞硫酸鈣，亞硫酸鈣可以進入除塵器。最后除塵器收集的固體顆粒能夠重新回到吸收塔中再次利用，形成循環。剩余的灰渣可以排出灰倉。該工藝運行和維護的成本較低，且不需要過多的空間運行。該工藝用水量少，不需要考慮防腐問題。但是該工藝的副產品中亞硫酸鈣含量較高，無法直接使用，脫硫劑利用效率相對較低。系統需要在干態運行，導致系統受到了嚴重的磨損。

3.4 煙道噴射干法

該脫硫工藝是針對燒結機機頭煙氣進行處理的工藝，使用NaHCO3作為脫硫劑，將SO2去除，并將煙氣中的重金屬等去除掉。該系統有袋式除塵器以及噴射煙道構成，脫硫流程較為簡單，相比于半干法，該工藝不使用水霧化設備以及吸收塔，避免了脫硫工藝不穩定的弊端。脫硫工藝的副產品主要為粉狀的硫酸鈉，可以用于制造玻璃和紙。但是該工藝使用脫硫劑是小蘇打，成本較高，限制了該技術的應用。小蘇打的成本遠超過石灰石成本，企業選擇該材料用于脫硫，將面臨巨大的經濟成本，加重企業經濟負擔。只有少量企業使用該項工藝進行脫硫處理，脫硫處理副產物可直接用于生產玻璃和造紙中，給企業帶來一部分經濟收益，填補脫硫工藝處理的投資。

4 結論

綜上所述，本文先簡單闡述了我國冶金行業SO2排放現狀，通過分析煙氣脫硫存在的問題，詳細研究了幾種典型的煙氣脫硫工藝，分別為石灰石-石膏法、氨-硫銨法、循環流化床、煙道噴射干法。這四種脫硫工藝各具優勢，但也存在著成本高、占地面積大、副產物污染、脫硫效率等一系列問題。為保證冶金行業脫硫效益，還需要繼續研發脫硫工藝，研發脫硫設備。