钢铁厂烧结烟气脱硫技术
时间：2021-01-29 08:00:54 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：本文首先说明了钢铁厂烧结烟气脱硫技术特征，然后分析了当前钢铁厂烧结烟气脱硫存在的问题，并探讨了各种烧结烟气脱硫技术的比较，最后阐述了烧结烟气脱硫副产物治理及利用。
关键词：钢铁厂;烧结烟气;脱硫;干法;湿法
1 钢铁厂烧结烟气脱硫技术特征
在烧结烟气脱硫技术中，漏风率和固体料循环率都比较高，使得有些空气无法通过烧结料层，就會加大烧结烟气量。而且烧结烟气系统的阻力变化大，也加大了烟气量的变化[1]。其次，二氧化硫的浓度变化大，这都是因为其质量、成分（包括含硫率）的差异波动比较大。这一过程中的原料是铁矿石，使得烧结烟气成分复杂，氮氧化物、氯化氢、氟化氢、多环芳烃等气态污染物都有很多，烟尘中还可能含有重金属。而且其烟气温度变化范围大，通常在120-180℃，含氧量和含湿量比较高。
2 当前钢铁厂烧结烟气脱硫存在的问题
2.1 脱硫问题多，难度大
越来越多的钢铁企业将烧结机脱硫提上议事日程，烧结烟气自身固有的复杂性和特殊性在一定程度上增加了烧结烟气SO2治理的难度，有专家分析，烧结烟气的成分复杂，除含有二氧化硫、粉尘外，还有重金属、二恶英、氮氧化物等成分[1]。不仅如此，烧结烟气中SO2浓度低波动范围宽，烟气量变化复杂，这给烟气脱硫问题带来了一定的难度。
2.2 烧结烟气脱硫覆盖率低，烟气超标排放
目前钢铁行业二氧化硫主要由烧结球团烟气产生，烧结球团烟气产生的二氧化硫占钢铁企业排放总量70%以上，个别企业达到90%左右。治理烧结烟气二氧化硫污染主要通过在烧结机上安装脱硫装置来完成。而现实状况是当前约有 2/3烧结机未按照脱硫设备，因此，约有2/3以上烧结机机头烟气超标排放。
2.3 脱硫副产物难以利用，易造成二次污染
在钢铁脱硫行业，脱硫副产物利用也是困扰整个产业发展的难题。由于烧结烟气中成分复杂，含有重金属、二恶英等多种污染物，导致脱硫副产物石膏、硫胺、脱硫渣等的品质较差，资源化利用难度较大[2]。如果这些副产物不能得到妥善处置，就存在二次污染的隐患。
3 烧结烟气脱硫技术（干法与湿法）的比较
3.1 干法烟气脱硫
3.1.1 克劳斯法
克劳斯法主要是将硫化氢转变成硫磺的工艺方法。首先将烟气通入燃烧炉中，会有接近三分之一的硫化氢气体被氧化成二氧化硫;然后新生成的二氧化硫和未发生反应的硫化氢进入到转化器中，对烟气催化转化，这时二氧化硫会和硫化氢反应生成硫单质;转化器中的产物再进入冷凝冷却器中，可以最终达到一个硫回收的目的。转化器中的反应是硫回收率高低的关键，要严格控制硫化氢和二氧化硫的摩尔比为2，且采用氧化铝为催化剂[2]。为了使硫回收率有一个更高值，工业中一般还设有二、三、四级转化器，转化器的级数越大，硫转化率越高。克劳斯法回收硫的纯度可高达99.8%。
3.1.2 活性炭纤维法
在对钢铁厂烧结烟气中的二氧化硫进行脱除时，活性炭纤维法通过运用脱硫活性炭纤维催化剂，利用活性炭的吸附性，将烟气中的硫资源进行回收，将其进行硫酸或者硫酸盐的生产，同时还能有效脱除烟气中的氮化物、二噁英和汞等污染物。该方法的脱硫效率可以达到95%，甚至更高[3]，且工艺流程和操作也先对简单方便，可以通过较少的设备，实现硫资源的回收和利用。
3.1.3 循环流化床脱硫[3]
循环流化床脱硫工艺的吸收剂采用的是干态消石灰粉，当然也可以运用其他对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液。通常锅炉排出的烟气会从具有文丘里装置的吸收塔（即流化床）底部进入，此时其速度加快，在与细的吸收剂粉末混合后，颗粒间、气体与颗粒间会出现剧烈摩擦，此时喷入水雾要均匀，并降低烟温，就会反应生成CaSO3和CaSO4。而脱硫后的烟气会携带大量固体颗粒，经由吸收塔顶部排出，由再循环除尘器进行处理排放。该工艺具有工艺成熟、适用范围广、污染物脱除效率高等特点，且在运行费用和成本方面也较为适中，维护运行也较为方便。
3.2 湿法烟气脱硫
3.2.1 石灰/石膏法
石灰/石膏法烟气脱硫是目前最常见的湿法烟气脱硫，其中待处理的烟气通过与石灰粉之类的碱性吸附剂接触，生成石膏，从而起到脱硫的作用。即烟气中SO2分子与水接触时，溶解在水中，并与水分子水合为亚硫酸;其次，H2SO3与溶解在水中的碱性脱硫剂作用。石灰-石膏法烟气脱硫的过程包括以下几步：
①烟气中SO2及SO3溶解：
SO2+H2O=H2SO3;SO3+H2O=H2SO4
②酸的离解：
H2SO3→H++HSO3-（较低pH值）;HSO3-→H++SO32-（较高pH值）
③吸收剂溶解与中和反应：
CaO（固）+H2O→Ca（OH）2（浆液）+H2O，Ca（OH）2可部分电离生成离子
Ca（OH）2→Ca2 ++20H-
吸收剂浆液在吸收塔喷淋区内与离解反应产生的H+发生反应：
OH-+H+ +HSO3-→SO32- +H2O;Ca（OH）2+H+ +HSO3-→Ca2 ++SO32-
氧化反应及结晶：
SO32-+O2→SO42-;HSO3-+O2→H++SO42-
Ca2++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O（石膏）
该工艺采用的脱硫剂是石灰，用5%～（下转第68页）（上接第66页）10%的浆液脱硫，保证烟气脱硫效率。脱硫产物为纯度90%的石膏，该方法技术成熟，脱硫效率高，副产物可以利用。该工艺的主要装置有：原料输送系统、吸收剂浆液配制系统、烟气系统、SO2吸收系统、石膏脱水及贮存和石膏抛弃系统、工艺水系统、控制系统等。石灰-石膏法技术成熟，脱硫效率高，脱硫剂价格低廉并且副产物也可利用，尤其适用于大容量机组的烟气净化，但该工艺投资及运行成本较高，系统复杂，占地面积大，而且易于腐蚀、磨损，易发生堵塞管道等问题，从而降低其运行的可靠性。
