循环流化床半干法脱硫灰的综合利用现状及展望

循环流化床半干法脱硫灰的综合利用现状

及展望

摘要：随着钢厂和燃煤电厂的大规模建设，控制钢厂及电厂SO2的排放已成为降低我国SO2排放总量的重要措施，随之而产生的大量脱硫灰的综合利用亦成为亟待解决的问题。本文介绍了脱硫灰的形成及其特性，并对目前国内外循环流化床烧结脱硫灰及电厂脱硫灰的利用现状进行分析，提出了烧结脱硫灰可用作制备生态型胶凝材料及水泥缓凝剂的全新利用方式，从而实现脱硫灰变废为宝。

关键词：循环流化床烧结烟气脱硫灰综合利用.

钢铁行业和燃煤电厂是国家重要的基础产业，又是高能耗、高排放、增加环境负荷源头的行业。随着近两年钢铁行业和燃煤电厂的大规模建设，烟气脱硫对环保提出了新的挑战。钢铁生产及燃煤电厂在其热加工过程中消耗大量的燃料和矿石，同时排放大量的空气污染物如SO2等，其中钢铁企业排放的SO2中50%-70%来自烧结工序。采用循环流化床烟气脱硫技术，因具有占地面积小、无二次污染而具有广阔的市场前景，但在脱硫过程中产生了大量的脱硫灰。目前国内外只有少部分脱硫灰得到初级利用，绝大部分被抛弃，如果不加以合理利用将会造成二次污染并占用土地，因而脱硫灰的综合利用制约了循环流化床烟气脱硫技术的推广。本文综述烧结烟气来源及特点、循环流化床烟气脱硫技术的特点及钢厂、电厂脱硫灰在建材等方面的综合利用途径。

1 烧结烟气来源及特点

1.1 烧结烟气的来源及SO2的排放.

近些年随着我国工业的发展，钢铁工业迅速崛起，除了钢产量剧增，SO2的产量也大增。2006年我国SO2排放总量为2588.8万吨，超过“十五”规划总量控制目标（1800万吨）788.8万吨，没有实现“十五”规划要求的SO2减排10%的目标。“十一五”期间，减排SO2成为我国环境保护的重点。目前，我国钢铁企业SO2排放量仅次于电力、煤气、热水的生产供应业和化工原料及化学制品制造业，居第3位[1]。在烧结生产过程中产生的大气污染物有工业粉尘、烟尘、SOx等，工业粉尘主要来自原(燃)料系统的破碎筛分、混合料系统的配料烧结、成品系统的整粒筛分及运输过程。烟尘主要来自烧结机的烧结过程及冷却机的冷却过程。SOx 主要来自烧结机头烟气，主要是铁矿石中的FeS2或FeS、燃料中的S(有机硫、FeS2或FeS)与氧反应产生的。

1.2 烧结烟气的特点

烧结烟气是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。它与其他环境含尘气体有着明显的区别，其主要特点是[2,3]：（1）烟气量大，每生产1t烧结矿大约产生4000~6000m3烟气。

（2）烟气温度较高，随工艺操作状况的变化，烟气温度一般在150℃上下。（3）烟气挟带粉尘多。钢铁冶炼过程中排放的多为氧化铁烟尘，其粒度小、吸附力强。

（4）含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以含尘烟气的含湿量较大，按体积比计算，水分含量在10%左右。（5）含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程，均将产生一定

量的SOx和NOx，它们遇水后将形成酸，对金属结构会造成腐蚀。

（6）含SO2浓度较低，根据原料和燃料差异而变化，一般在1000～3000mg/m3。

2 循环流化床烟气脱硫技术

目前，对烧结烟气及燃煤电厂烟气SO2排放控制的方法有：低硫原料配入法、高烟囱稀释排放和循环流化床烟气脱硫技术。

低硫原料配入法因对原料含硫要求严格，使其来源受到了一定的限制，烧结矿的生产成本也会随着低硫原料的价格上涨而增加。就目前原料短缺的现状来看，此法难以全面推广应用。高烟囱稀释排放法简单易行，又比较经济，但从长远来看，高烟囱排放法仅是一个过渡。我国SO2的控制是排放浓度和排放总量双重控制。因此，为根本消除SO2污染，烟气脱硫技术在烧结厂的应用势在必行。

循环流化床烟气脱硫技术是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术，具有许多其它燃烧方式所没有的优点：

（1）锅炉飞灰作为循环物料，反应器内固体颗粒浓度均匀，固体内循环强烈，气固混合、接触良好，气固间传热、传质十分理想。

（2）反应塔中由于颗粒的水分蒸发与水分吸附、固体颗粒之间的强烈接触摩擦，造成气、固、液三相之间极大的反应活性和反应表面积，对于烟气SO2的去除有非常理想的效果。

（3）固体物料被反应器外的高效旋风分离器和除尘器收集，再回送至反应塔，使脱硫剂反复循环，在反应器内的停留时间延长，从而提高了脱硫剂的利用率，降低了运行成本。

（4）通过向反应器内喷水，使烟气温度降至接近水蒸汽分压下的饱和温度，提高脱硫效率。

（5）反应器不易腐蚀、磨损。

（6）系统中的粉煤灰对脱硫反应有催化作用。

（7）燃料适应性广且燃烧效率高，特别适合于低热值劣质煤。

（8）排出的灰渣活性好，易于实现综合利用。

（9）负荷调节范围大，负荷可降到满负荷的30%左右。

此外，循环流化床半干法脱硫工艺的最大优点是占地面积小，同时该工艺无废水产生，脱硫产物经处理后制成高附加值的产品，得到综合利用，不产生二次污染。因此，该工艺有望成为适应中国国情的烧结烟气脱硫主流工艺。

3 脱硫灰的形成及特性

3.1 脱硫灰的形成

脱硫灰是烟气脱硫产生的固体废弃物，燃煤电厂脱硫灰是粉煤灰和脱硫产物的混合物，其化学组成与粉煤灰大体相似，只是增加了钙含量和硫含量。脱硫剂主要是CaCO3、Ca(OH)2或CaO等钙基化合物。而烧结烟气脱硫灰是烧结烟气与脱硫剂反应后经旋风分离器或袋式除尘器分离后产生的烟气脱硫灰。

3.2 脱硫灰的特性

循环流化床烧结烟气脱硫灰是一种非常细的深红色粉末，其粒径主要分布在3.42μm~13.77μm之间，约有50%的脱硫灰粒径小于4.24μm，其中位径为4.18μm，比表面积为7.94m2/g。而电厂脱硫灰[4]是一种颜色介于灰色到灰黑色之间的粉末，外观像水泥。其粒径在2μm~0.1mm之间，约有50%的脱硫灰粒径小于20μm。可见烧结烟气脱硫灰的颗粒比电厂脱硫灰要细。

烧结烟气脱硫灰与电厂脱硫灰的化学成分亦存在很大差异，见表1。由表可