鋼鐵廠燒結煙氣脫硫技術的研究進展

秦玉杰

河鋼集團唐鋼公司 河北唐山 063000

目前我國在鋼鐵廠燒結煙氣的脫硫技術方面，已經提出了關于二氧化硫的控制方式、脫硫技術應用標準，在未來發展的進程中為增強脫硫技術應用的水平，需重視各項工作的有序執行、有效實施，保證脫硫的水平。

1 鋼鐵廠燒結煙氣脫硫技術的研究現狀

新時期的環境下為增強資源的利用效果，我國鋼鐵廠的燒結煙氣脫硫技術應用開始向著能夠進行資源回收利用的方向進步，在多年來技術的研究、開發過程中，目前鋼鐵廠的燒結煙氣脫硫技術方面，已經開始研究以下幾種技術：

1.1 石灰石/石膏脫硫技術

當前在相應的脫硫生產過程中，采用石灰石材料、石灰乳濁液材料，可以全面吸收燒結煙氣之內所含有的二氧化硫成分，之后形成半水硫酸鈣物質或是石膏物質，此類技術在應用的過程中成熟度很高，脫硫效果可以達到91%。目前美國和德國已經開始廣泛性的運用，但是，由于設備投資成本高、使用的過程中費用難以控制，結構較為復雜，占地面積很大，非常容易出現腐蝕問題、磨損問題、管路堵塞的問題，因此，鋼鐵廠在對燒結煙氣進行脫硫處理的過程中，需要適當考慮實際情況引用此類技術。

1.2 鋼渣石膏脫硫技術

從本質層面而言，鋼渣石膏脫硫技術和石灰石脫硫技術的原理大致相同，就是通過鈣元素使得硫元素能夠從氣相的狀態轉變成為固相的狀態，將煉鐵轉爐中的廢棄鋼渣制作成為鋼渣乳液作為吸收劑材料，生成石膏副產品。此類脫硫技術在應用期間可以提升廢棄鋼渣的利用率，降低石灰石粉材料的應用數量，除了能夠減少成本之外，還能保證經濟效益，但是需要注意，技術應用期間容易出現結垢的現象，并且產品利用的難度高，所以鋼鐵廠需結合本身的工藝特點、燒結煙氣脫硫處理的要求等，合理選用此類技術。

1.3 氨硫銨法脫硫技術

目前的研究領域中強調氨硫銨法脫硫技術應用過程中，將鋼鐵廠的燒結煙氣脫硫工作全面的和焦化煤氣脫氨技術相互整合，形成將有害氣體轉變成為有利資源的處理技術模式，在操作過程中將氨水當做是主要的吸收劑材料，對煙氣中所含有的二氧化硫進行洗滌處理，之后會生成硫銨的成分。對于鋼鐵廠中所存在的焦爐來講，燒結廢氣中使用此類技術，不僅可以保證脫硫的成本在合理范圍之內，還能不斷增強脫硫處理的工作效率和效果，但是還是存有不足之處，主要表現在廢水排放難度高等方面，因此，鋼鐵廠在應用氨硫銨法期間應重點建設廢水的排放系統，增強廢水處理水平的同時保證脫硫工藝的應用成效。

1.4 電子束氨脫硫技術

技術在應用的過程中強調使用能量很高的電子束，在其照射之下煙氣中各類氣體分子會形成輻射反應、水蒸氣也會有著相應的反應，最終會生成數量很多的離子自由基活性物質成分，之后活性離子會和二氧化硫相互之間發生反應出現硫酸物質，在此之后氨反應生成硫酸銨，技術在應用期間不僅能夠增強脫硫的效果，還可以起到脫硝的作用，操作的方式非常簡單，不會生成廢水或是廢渣，所形成的廢棄物，甚至能夠當做化肥進行回收利用。但是需要注意的是，系統運行期間安全性能低、操作成本較高，因此，鋼鐵廠在應用此類脫硫技術期間，應重點管理系統運行安全性，嚴格控制成本，保證脫硫效果。

1.5 活性焦脫硫技術

技術的應用強調將碳材料當做是主要的脫硫劑，屬于目前我國炭法脫硫技術領域中非常重要的部分，不僅能夠去除燒結煙氣中的二氧化硫成分，還能去除廢氣中的部分有害氣體，機械設備在應用的過程中占地面積很小，所形成的副產品在加工處理之后還能夠再次利用，但是機械設備應用期間成本高，很容易出現腐蝕問題，其中的硫資源回收利用難度高，因此，在應用的過程中，必須強化技術的改進力度，重點運用燒結煙氣中二氧化硫與高含水量的特點，適應性的結合二氧化硫濃度波動規律，使用活性焦技術去除煙氣中所含有的鐵氧化物危險成分，同時還需研究開發新型的碳材料與脫硫工藝炭法，從而提升技術應用的簡易性程度。

1.6 密相干塔脫硫技術

采用干粉狀態的鈣基當做是主要的脫硫劑材料，將其與密相干塔設備、除塵器設備處理之下生成的循環灰相互整合，設置在加濕器之內，實現增濕消化的目的，使得混合灰當中的含水量維持在4%左右，加濕處理以后的循環灰會從塔的上部分位置經過料口進入到塔內部區域。此類技術應用過程中，能夠減少脫硫劑的使用量，預防出現水資源損耗的問題，適應性也很高，脫硫的環境較為干燥，但是在應用期間，很容易導致提升機設備將循環物料或者是吸收劑從吸收塔的頂部倒入，難以有效控制水分的蒸發效果，頂部區域出現漏風問題的幾率很大，并且在塔的內部區域設置的攪拌器設備，會導致物料擾動性增大，埋下安全隱患。

1.7 內外雙循環流化床脫硫技術

當前我國多數鋼鐵廠所建設的燒結機設備沒有設置預留脫硫的部分，在設備運行期間如果增加設置脫硫基礎設施，很容易出現占地面積過大的問題，而循環流化床半干脫硫技術應用過程中的操作非常簡單，與濕法脫硫技術相比投資會減少55%左右，運行維護的成本較低，鈣硫比在1.2的情況下脫硫效率就能夠達到86%以上，可以符合鋼鐵廠在燒結煙氣脫硫方面的標準要求。同時技術應用過程中設備占地面積小，可以提升空間利用率，并且技術的應用不會產生廢水，脫硫產物在綜合處置之后不會出現二次污染的現象。所以，建議鋼鐵廠在燒結煙氣脫硫處理過程中，積極運用內外雙循環流化床技術，如圖1所示，設備在應用期間一共分成兩級分離的系統、內部與外部雙重循環的脫硫設備，借助吸收劑材料實現多次再循環的處置目的，提升吸收劑和煙氣相互之間的接觸效果，在保證脫硫劑利用率的情況下，增強脫硫操作的整體效率。循環流化床應用的過程中，內部的循環會使得床體結構有激烈湍流的現象，可以進一步提升吸收劑材料在二氧化硫方面的吸收效果，在顆粒相互碰撞的情況下剝離吸收劑表面的部分，預防出現孔堵塞的現象，使得吸收劑的活性維持在良好范圍。應用這類技術的過程中，應合理設置硫化設備、脫硫反應塔設備、一級慣性分離器設備、二級旋風分離器設備、脫硫灰回送系統、添加機構控制系統等。操作過程中燒結煙氣會經過脫硫塔下的文丘里設備，對脫硫劑材料、脫硫灰材料等流化處理，上部分的噴水嘴可以噴出水分，與燒結煙氣、脫硫劑材料、脫硫灰材料之間全面混合，實現半干類型的脫硫反應。其中分離塔的頂部區域所設置的一級慣性分離器設備，能夠實現大量煙氣的初步分離處理目的，所分離的脫硫灰會憑借著本身的重力作用進入到脫硫塔內部區域，起到內循環的促進作用。在燒結煙氣初步分離處理之后，會進入到二級旋風分離器設備之內，達到二次分離的目的。所有分離操作結束之后，通過靜電除塵器設備對煙氣除塵處理，然后螺旋給料設備會將脫硫灰送入到脫硫塔內部，進行外循環處理。

圖1 技術的應用原理

該技術應用的過程中，無需設置漿液噴嘴，只需將水分和空氣噴入即可，所以不需要設計漿液制作的系統、噴出漿液的系統，不僅能夠節約材料、降低成本，還可以借助一級慣性分離器設備增強脫硫劑材料內部循環的效率，降低出塔氣體中含有煙塵的濃度，減少除塵器設備運行負荷，增加使用的壽命。并且技術在應用期間煙氣能夠在低溫的環境下處理，脫硫的效果較高，鈣元素的利用效率良好，鈣硫比低，一般在1.1左右，可保證所有材料的利用效果。同時，床料應用過程中大約有97%左右會參與循環的操作，脫硫的有效性會有所提升。另外，利用對噴水數量的控制，還能確保脫硫塔在與煙氣絕對飽和溫度相互接近的狀態下運作，降低液體的蒸發速度，增加二氧化硫和脫硫劑材料之間接觸與反應的時間，保證整體的脫硫有效性。從實際情況而言，脫硫劑材料在應用的過程中，整體脫硫流程處于較為干燥的環境，在脫硫之后所產生的副產品主要就是硫酸鈣成分亞硫酸鈣成分與灰分成分相互之間混合的物質，濕度在1%之內不會出現粘結的現象，可以通過綜合利用的方式與拋棄的方式等進行副產品的處置，尤其在拋棄處理之后脫硫灰表面區域會形成硬度較高的外殼，預防出現向周圍區域土壤滲透的問題，綜合處置以后的副產品還能當做建筑工程區域中所使用的材料，回收利用的價值很高，因此，鋼鐵廠在燒結煙氣的脫硫工作中可采用此類技術[1]。

2 鋼鐵廠燒結煙氣脫硫技術的應用注意事項

2.1 焦化氨水脫硫劑的應用

傳統的鋼鐵廠生產工作中會形成大量荒煤氣，其中含有一定程度的氨，而氨有屬于煙氣脫硫期間非常重要的脫硫劑材料，如果隨意排放荒煤氣，不僅會浪費氨資源，還會引發環境污染的問題。因此，在現階段的研究中強調荒煤氣中氨的提取，借助磷酸有效性萃取氨成分，制作成為濃度為9%的氨水，將其當做脫硫過程中的原材料，但是需要注意，氨脫硫劑制作的過程中需要系統加熱處理，很容易出現嚴重的沸騰現象，因此需要通過一系列的研究、開發、創新措施進行處理，在氨脫硫劑生產的環節中結合實際情況添加表面活性劑，適當延長氧化時間，這樣在一定程度上就可以利用荒煤氣中的氨進行脫硫處理，提升資源的利用率，減少生產成本。

2.2 脈沖攪拌裝置設備的應用

近年來我國在鋼鐵廠的燒結煙氣脫硫處理的過程中，經常會出現脫硫污泥難以清理的現象，常規性清理技術的應用難度高，取得的效果低，而在一系列研究之后發現，在主塔底部、副塔底部的區域中設置玻璃鋼脈沖設備，能夠替代傳統性的攪拌泵設備，利用脈沖的形式增強脫硫泥漿的攪拌效果，然后利用副塔區域的輸送泵設備將所有的泥漿運輸出去，預防脫硫過程中的泥漿殘留問題，并且裝置設備應用的便利性極高，脫硫污泥去除效果良好。

2.3 硫銨溶液的提純新技術

鋼鐵廠的燒結煙氣系統在實際運行期間可能會出現很多煙塵，聚集在硫銨母液之內，如若不能及時性的做出處理，將會導致硫銨的質量不能符合標準。傳統的處理工作中主要采用過濾的方式去除母液渣泥，所過濾的渣泥需要安排專業的人員進行運輸處理，耗費的成本較高，可能會出現環境污染的問題。經過多年來的技術研究和分析，研制出新型的沉淀罐的污泥去除方式，罐體結構分成上層、下層兩個部分，使用排污閥隔離，下層區域屬于渣池的結構，將硫銨母液設置在沉淀罐之內，在污泥沉淀到下層區域，就可以將上部分的清液輸入到存儲設備之內，之后將下層污泥排出，這樣不僅可以保證硫銨的提純效果，還能增強脫硫的有效性[2]。

3 結語

綜上所述，目前我國鋼鐵廠在燒結煙氣脫硫處理的過程中已經開始不斷運用各類先進的脫硫技術，不僅可以增強整體的脫硫效果，還能保證操作有效性。但是，不同脫硫技術的應用存在不同的優缺點，因此，鋼鐵廠應結合自身的燒結煙氣脫硫需求、成本特點等，針對性與適應性的選用技術措施，明確脫硫技術注意事項，保證整體工作水平。