钢渣干法烟气脱硫工艺介绍

钢渣干法烧结烟气脱硫工艺介绍

江苏博际集团

2011年1月

一．脱硫工艺概况

钢铁工业是我国国民经济的支柱产业。但也是污染排放大户。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（不含燃煤自备电厂产生的二氧化硫）。因此，控制烧结球团生产过程中二氧化硫的排放十分重要。通常烧结球团烟气SO2减排和控制措施主要有低硫原料配入法、高烟囱扩散稀释法、烟气脱硫法三种。其中烟气脱硫法是解决烧结球团烟气脱硫的现实、有效的方法。由于现有SO2排放控制技术主要应用于燃煤电厂烟气脱硫，烧结球团烟气脱硫技术刚刚起步，其脱硫工艺仍处于发展之中。

目前，烧结球团烟气脱硫工艺基本可以分为三类：湿法、干法和半干法。一般来说，湿法脱硫工艺的脱硫剂采用浆液形式，脱硫副产物含水量较高，需要浓缩脱水后才能得到含水量较低的副产物；干法脱硫采用干态脱硫剂，脱硫副产物也是干态的固体；半干法脱硫介于湿法和干法之间，脱硫剂以雾化或加湿的小颗粒形式存在于脱硫过程中，副产物是干态的固体。湿法脱硫主要包括石灰石—石膏法、氨吸收法等；干法脱硫主要包括循环流化床脱硫法（脱硫剂采用干态）、电子束法等；半干法主要包括喷雾干燥法、循环流化床脱硫法（脱硫剂采用湿态）等。目前应用于烧结球团烟气脱硫的主要几种工艺为石灰石—石膏法（湿法）、氨吸收法（湿法）、循环流化床脱硫法（半干法或干法）等。

由于干法脱硫工艺在占地、造价、操作、调节、维护、副产品无二次污染等方面的优势明显，因此这种工艺越来越受到业主方的广泛青睐。现在各国都在积极研究干法脱硫技术，并使之逐步向设备大型化、系统简单化、控制自动化发展，所以国内干法、半干法应用的比例也在逐步提高。随着对干法脱硫工艺的深入认识、研究和改进以及对脱硫灰综合利用的开发，干法脱硫工艺将会有更加广阔的应用前景。而目前国内运行较好的干法脱硫工艺，基本上是国外的技术。

目前，影响烧结球团干法脱硫应用的主要因素为：（1）运行成本。运行成本居高不下，每吨矿约9-14元，一年光运行费就要几千万元。（2）脱硫副产物利用。目前脱硫副产物在资源化利用方面是一个世界性难题，大都采用抛弃的方法，给环境带来严重的污染问题，干法烟气脱硫工艺的发展受到一定的影响，也使脱硫成本居高不下，严重增加了企业负担。（3）污染环境。石灰由于其良好的化学活性及低廉的价格因素而成为目前国内干法脱硫广泛采用的脱硫剂原料。目前大都采用石灰作为吸收剂。而生产一吨石灰，要排放约一吨二氧化碳，污染环境。

本设计吸收剂可采用石灰，也可考虑用钢渣（或高炉渣）。

钢渣和高炉渣是钢铁生产过程中排出的固体废弃物。由于各个企业采用的工艺、原料、炉型等各有区别，其产生的钢渣成分也各不相同。一般而言，钢渣化学成分主要是钙、镁、硅、铁等的氧化物，其矿物相主要为硅酸三钙、硅酸二钙等，总量在50%以上。高炉渣化学

成分主要钙、镁、铝、硅、等的氧化物，其矿物相主要为钙铝黄长石、钙镁黄长石等。高炉渣和钢渣的CaO含量相当，都在40%～50%左右，但是高炉矿渣中SiO2的含量极高，接近CaO的含量，因而其碱度（CaO/ SiO2）比钢渣低很多。

由于高炉渣的矿物相单一，且结晶性良好，结构上相当稳定，目前大都用于水泥等建筑材料。没有很好利用到钢渣中的有效成分。

钢渣可以作为烧结原料返回高炉而循环使用，但是由于钢渣中有害元素P、S等会对冶炼产生不良影响，因而这方面的应用较少。大部分钢渣经过处理，消除因f-CaO引起的膨胀崩坏等因素后，然后用于土地填埋或用于水泥等建筑材料。但这种利用方式首先需要做前期处理，而且也没有利用到钢渣中的有效成分，这是对资源的极大浪费。钢渣中含有大量的CaO，遇水后呈强碱性，因此可用来脱除SO2等酸性气体，日本新日铁就是从这一原理出发，用钢渣浆液和酸性的烧结废气接触反应，脱除其中的SO2气体，达到治理污染、保护环境的目的。我国也开展了这方面研究，取得了一定成果。但由于采用的是湿法脱硫工艺，均要将渣粉用水调制成浆液，流程长，占地面积大，相对干法工艺还存在污水处理的问题。脱硫产物为脱硫石膏，其纯度较低，一般作抛弃处理。并且其脱硫吸收塔处于酸性工作环境中，这使得设备的腐蚀问题尤为突出。我公司与东北大学，开发了一种以钢渣或高炉渣为吸收剂的干法烟气脱硫工艺（已申报发明专利201010132753X）和干法消化循环流化床烟气脱硫新工艺（DDCFB）(国内发明和国际专利，200910011838.X、PCT/CN2009/075710。)。我公

司与东北大学经过多年研究，在脱硫副产物资源化利用方面也取得重大突破，脱硫副产物得到高附加值利用，以作为制硫酸的替代原料（已申报发明专利200910219679.2、200910219678.8）。

钢渣（或高炉渣）干法脱硫目前国内外尚未见报道。干法消化循环流化床烧结烟气脱硫工艺为新型高效脱硫工艺，为国内领先。集预除尘、石灰消化、脱硫、干燥为一体的多功能反应塔，为国内首创，已获得国家专利。整个装置可全部实现国产化，2010年10月在北京通过了中国环境保护产业协会组织的专家技术评议，获得了较高的评价：采取“以废治废”的技术路线，为钢渣作为脱硫剂、治理烧结烟气中的二氧化硫并资源化利用副产物提供了新的途径，有一定的新颖性和良好的经济、社会效益，符合循环经济要求，初步具备产业化条件。

二．本工艺技术特点

该工艺主要特点:

1. 该工艺特别是钢渣干法脱硫工艺，是填补国内空白的新型烟气干法烟气脱硫新工艺。

2. 该工艺采用钢渣或生石灰干态进料方式，避免了湿式进料方式可能带来的腐蚀、堵塞等问题。该工艺工艺流程简单，系统可靠性较高，操作维护简便，脱硫效率高，脱硫效率可达95％（钢渣脱硫效率可达92％）以上，而且在工艺过程中无脱硫废水排放，且脱硫副产品成干态，能实现脱硫灰再循环利用。

3．该工艺采用专利技术的多功能反应塔，该反应塔集预除尘、石灰消化、脱硫、干燥为一体，在塔内消化和脱硫反应基本同时进行，消化时间和反应时间均非常短。

4．吸收剂在反应塔内进行消化，避免了利用塔外消化设备带来的如消化不充分或含水量高、热量损失、环境污染等不足和问题。

5．吸收剂钢渣（或高炉渣）等加工成微粉（或者外购，目前许多钢厂有成熟的钢渣或高炉渣等加工设施），以干态形式送入反应塔，提高了吸收剂表面积和反应活性，加之循环流化使吸收剂整体形成较大反应表面，与烟气中的SO2充分接触，脱硫效率增高。同时，避免了湿法、半干法带来的设备腐蚀、堵塞和污水处理等问题。

6．该多功能反应塔占地面积小，系统布置灵活，可以节省系统占地，降低设备投资，非常适合现有机组的改造和场地紧缺的新建机组。投资和运行费用，与目前的干法、半干法技术相比，生产运行成本低，特别是钢渣干法脱硫，生产运行成本更低，只有传统干法的一半，甚至更少。

6. 具有多组分污染物脱除能力：协同高效脱除SO3、HCl、HF、RSP、重金属、二恶英、NO X的能力。能有效解决布袋除尘器除尘不了的小于5微米的超细粉尘，除尘效果显著。

7. 不仅能实现烟气高效脱硫，还能解决副产物的有效利用问题。由于烟气脱硫产生的副产物成分复杂，目前还缺乏有效的利用途径。该工艺能较好解决脱硫副产物高附加值利用问题，新技术能获得脱硫副产物亚硫酸钙占80%以上，以作为制硫酸的替代原料（已申请发明