合理选择工艺设备是减排的关键

钢铁行业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。据统计，2008年全国重点统计的钢铁企业二氧化硫排放量约110万吨，其中烧结二氧化硫排放量约80万吨。

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)。控制烧结机生产过程SO2的排放，是钢铁企业SO2污染控制的重点。随着烧结矿产量大幅度增加和烧结机的大型化发展，单机废气量和SO2排放量随之增大。

现状

据统计，我国现有烧结机500余台，烧结机总面积53820m2，生产能力达58950万吨，平均单台烧结机面积122m2。截至2009年5月底，我国已制造成功烧结烟气脱硫装置35套，实现脱硫的烧结机共40台，烧结机总面积6312m2，形成烧结烟气脱硫能力8.2万吨。为了加快钢铁企业SO2减排的步伐，工业和信息化部于7月30日正式发布实施的《钢铁行业烧结烟气脱硫实施方案》规定，在已形成烧结烟气脱硫能力8.2万吨的基础上，2011年底前钢铁行业新增烧结烟气脱硫能力20万吨(其中中央企业10万吨)。2011年钢铁行业烧结烟气排放二氧化硫不超过64.5万吨，重点大中型企业吨钢二氧化硫排放量小于1.8千克，满足《钢铁产业调整和振兴规划》提出的指标要求，烧结烟气二氧化硫污染初步得到治理。

问题

目前，已投入运行的烧结烟气脱硫装置采用的工艺主要有循环流化床法、氨-硫铵法、密相干塔法、石灰石-石膏法等。这些工艺在我国处于研发和试用阶段，实际脱硫效果，还有待进一步验证和评估。总的来说，我国钢铁企业推广烧结烟气脱硫的进程还相对缓慢，主要是受经济性不高、设备使用寿命短（不耐腐蚀）、生产安全可靠性不高和脱硫效率较低等问题的制约。其具体表现在：脱硫后产品的经济性不高，应用范围不广，易造成二次污染；设备使用寿命和生产安全等方面受到腐蚀的影响，一些企业使用了耐腐蚀的不锈钢设备，但半年以后仍然会腐蚀，出现生产安全隐患。此外，当前对钢铁企业烧结工序排放二氧化硫的监管力度不够，主要采用间断的监测方式，无法对排放二氧化硫浓度和总量准确监控；对烧结烟气脱硫产生的副产物还缺乏有效的利用途径。

因此，解决以上问题是钢铁企业进一步推广烧结脱硫装备技术、实现烧结SO2减排的重点。

氨－硫铵法：利用焦化废物二次污染难除

氨－硫铵法烟气脱硫技术是采用氨水作吸收剂除去烟气中SO2的烟气净化技术。其脱硫原理是SO2+H2O+NH3=(NH4)HSO3，NH4HSO3+1/2O2+NH3=(NH4)2SO4。

氨-硫铵脱硫工艺流程是指除尘后的烟气经换热器后进入冷却装置，用高压喷淋水雾降温、除尘，冷却到接近饱和露点温度的洁净烟气再进入吸收洗涤塔内。吸收塔内布置有两段吸收洗涤层，使洗涤液和烟气得以充分混合接触。净化后烟气经塔内的湿式电除雾器除雾后，再进入换热器升温，然后经烟囱排放。经烟气脱硫后的洗涤液进入结晶系统形成副产品硫酸铵。

该法适合有焦化厂的钢铁联合企业或厂区建有化工厂的企业。我国柳钢率先采用此工艺，淮钢、太钢、莱钢、攀成钢也先后采用烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水技术，将焦化废水处理与烟道气脱硫一体化，既利用烟道气热量处理掉焦化废水，又利用焦化富氨水中的氨等碱性物质脱除烟道气中的SO2，达到以废治废的目的，平均除尘效率为99.6%，平均脱硫效率大于60%。由于吸收剂是焦化厂的副产品氨，这就要求焦化厂的氨产生量必须与烧结烟气中SO2反应时所需的氨量保持平衡。

氨－硫铵法烟气脱硫工艺存在的问题有：容易带来二次污染，净化后的烟气中残留NH3，操作不当就超过中国三类区5ppm或4mg/m3的排放标准；副产物用途受限，硫酸铵长期施用会造成土壤板结。

钠碱循环吸收法：可回收高浓度SO2运行成本高

国内外比较典型的钠碱烟气脱硫工艺有亚硫酸钠盐循环工艺(Wellman-lord)、水和稀硫酸吸收工艺、磷胺肥工艺和近几年研究的硫化碱加TFS添加剂工艺、液相催化氧化工艺等。

亚硫酸钠盐循环工艺工艺目前在美国、日本、欧洲已制成功31套大型工业化装置，主要用NaCl电解生成的NaOH来吸收烟气中SO2，产生NaHSO3和Na2SO3，通过不同的回收装置回收液态SO2、H2SO4或单质硫。

钠碱循环吸收法的主要优点有：吸收效率大于90%，反应速度快，技术成熟，运行可靠，可回收高浓度的SO2。

存在的主要问题是：出脱硫系统的烟气温度低，须再加热才能排放；系统阻力大，能耗高；流程复杂，且在吸收过程中生成的Na2SO3不易除去；一次性投资大，运行费用高，副产品利用成本高且质量差，市场竞争力不强。

石灰石-石膏法：脱硫剂易得腐蚀堵塞难解决

石灰石－石膏法是目前应用最广泛、成熟的工艺。该工艺主要是采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙。硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。由于石灰石价格便宜，易于运输和保存，因而已成为湿法烟气脱硫工艺的主要脱硫剂。

该工艺使用的脱硫剂价廉易得，可以利用石灰除尘系统收集来的石灰粉尘，脱硫效率可达到95%～99%，可去除废气中的HCl、HF和细微粉尘。

其缺点是投资和运行费用较高，系统复杂，占地面积大，而且易出现腐蚀、磨损以至堵塞管路的问题，从而降低了其运行的可靠性。

我国宝钢引用日本石灰石－石膏法经改良后形成自己专利技术，应用在梅钢、不锈钢分公司烧结机上。

碳基活性材料吸附法：不产生二次污染脱硫速率低

碳法烟气脱硫技术是利用碳基活性材料的吸附性能和催化氧化性能脱除烟气中SO2，同时回收硫资源的烟气净化技术。SO2在碳基活性材料表面被吸附后，被催化氧化成SO3，SO3再与水作用生成H2SO4。用水可将H2SO4从碳基活性材料表面脱除并得到稀硫酸，或者通过加热使碳基活性材料空隙内的硫酸与碳基活性材料反应生成SO2，脱离碳材料得到富含SO2的气体，从而空出吸附SO2的活性位，使SO2的吸附、氧化、水合和H2SO4的生成及脱附的循环过程得以连续不断进行。

碳法烟气脱硫技术在日本、德国和美国研究较多，现已有多套工业装置成功运行。日本新日铁于1987年在名古屋钢铁厂3号烧结机上应用了活性碳吸附法烧结脱硫装置，脱硫率为95%。

碳基活性材料吸附法具有工艺流程短，烟气脱硫效率高，不产生废水等二次污染，脱硫剂成本低，副产品硫酸、硫黄和水处理剂聚合硫酸铁铝等市场需求大，并可以同时脱除NOx和重金属，满足更严格的环保要求等优点。

其缺点是：受吸附速率控制，脱除SO2的速率较低；脱硫剂容量小、脱硫设备通量低，难以适应大量连续排放的烟气脱硫需要；再生温度能耗较高，除尘要求较高等。

氧化镁循环吸收法：脱硫效率高对烟气浓度要求高

氧化镁循环吸收法烟气脱硫工艺是将MgO水化制成Mg(OH)2浆液，接触吸收烟气中的SO2生成含结晶水的MgSO3和少量MgSO4，经分离干燥得到脱硫副产物MgSO3和少量MgSO4，再通过煅烧回收MgO和SO2，MgO返回脱硫系统，SO2可进一步制成硫酸。

MgO法烟气脱硫工艺在日本、美国应用案例较多。我国山东某企业的MgO法烟气脱硫装置从试运行效果看，脱硫率达到97%。

氧化镁循环吸收烟气脱硫工艺的优点是技术成熟、运行可靠，具有较好的吸收性能，脱硫效率高，副产品市场前景好。

但是，该方法存在以下问题：菱镁矿资源稀缺，价格较高；MgSO4和MgSO3的溶解度较大，能耗大；系统复杂，吸收塔内的浆液须抑制氧化；对烟气SO2浓度适应性差，要求烟气中SO2浓度＞2000mg/m3，否则回收MgO困难或回收的MgO活性差，且防止MgSO3深度氧化生产操作难度大；MgSO4不断积累，使再生的MgO纯度下降，有一定量的废水排放。

有机溶剂循环吸收法：腐蚀小投资大

循环吸收法属于溶剂吸收-再生法烟气脱硫技术，目前主要有Labsorb和Cansolv两种工艺。

Labsorb工艺以Na2HPO4溶液为吸收剂，与SO2和H2O反应分别生成NaHSO3和NaH2PO4。该反应是一个可逆反应，加热蒸发吸收液可产生SO2气体，使吸收剂得到再生。

Cansolv工艺以有机胺为吸收剂，气体经水洗除杂净化后进入吸附塔和贫胺溶液进行逆流交换以脱去SO2。净化后的气体中SO2含量小于30mg/m3，吸附了SO2的富胺溶液通过贫富胺热交换器，进入再生塔。经过蒸汽气提，SO2脱附成为高达99%的干基副产品，贫胺溶液返回吸附塔，其中一部分胺溶液进入净化装置以防止盐的蓄积，其副产品可转化为硫黄或硫酸。

有机胺循环吸收法脱硫的优点是脱硫效率高，可达99%，尾气排放量小于50mg/m3，同时可脱除60%以上的SO3；系统在弱酸性气液相环境中运行，基本无腐蚀；胺液可再生并循环使用周期长，每年只须补充损耗10%～15%；副产品硫酸或硫黄的商业价值高，市场需求大，占地面积仅为石灰石－石膏法的1/5。

该方法的主要缺点是一次投资较大，每年补充的胺液需要相关费用。

半干法脱硫工艺：有待实践中完善

循环流化床工艺是一种半干法技术，以循环流化床原理为基础，通过对吸收剂的多次再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，提高吸收剂的利用率和脱硫效率。系统主要包括吸收剂注入系统、吸收塔系统、物料再循环系统、工艺水系统、脱硫后除尘器系统等。该法具有占地面积小、耗水量小、无腐蚀和废水处理、脱硫剂容易获得、投资低和运行成本较低等优点，但存在副产物不易利用、脱硫效率较低等缺点。三明钢铁公司采用了此技术。

ENS法是从德国引进的一种半干法烟气脱硫技术，采用一定粒度的Ca/Mg(OH)2干粉为脱硫剂。该法具有占地小、无废水处理、水耗电耗低等优点，但固定投资巨大，副产物难以利用。包钢采用了此工艺进行烧结脱硫。

密相干塔法采用干熟石灰Ca(OH)2作为脱硫剂。该法具有占地面积小、脱硫剂消耗低、耗水量低等优点，但存在副产物不易利用、系统运行不稳定等缺点。我国石钢二烧2台烧结机采用该工艺，但其运行效果不甚理想。

不同烟气脱硫工艺技术经济指标综合比较

国内烧结脱硫设备应用现状

目前，我国在烧结烟气SO2治理方面还处于起步状态，仅有部分烧结机上了烟气脱硫设施，且有些运行不正常，基本处于闲置状态，烧结脱硫被公认为钢铁企业节能减排的一块“硬骨头”。

影响烟气脱硫技术在我国应用的主要障碍之一就是脱硫成本问题。就目前情况看，1台360平方米烧结机烟气脱硫设施投资大约在8000万元～10000万元。我国烟气脱硫起步比较晚，技术发展还不成熟，全部引进国外先进的脱硫技术和设备，将给企业带来较重的经济负担。因此，要在密切跟踪国内、外烧结烟气治理成功工程的基础上，根据钢铁工业自身的地理位置、烟气成分和特性，选用合适的烟气脱硫技术。选择时应综合考虑技术的特点、投资和运行成本、装置的布置、副产物利用、脱硫剂的来源和风险等因素，进行技术经济综合比较。

今后烟气脱硫技术研究重点应深入开展对烟气中SO2资源综合回收利用的清洁脱硫工艺、高效复合脱硫剂和脱硫副产物综合利用的研究，加快新型烟气脱硫技术的研究和工程应用。我国烧结烟气脱硫设备应用情况详见下表。

已投产烧结烟气脱硫装置情况

（资料来源：《中国环保产业》2009年第5期）