國內(nèi)燒結(jié)脫硫概述
一、燒結(jié)脫硫的相關(guān)背景
近年來，隨著占全國工業(yè)能耗和二氧化硫排放近７０％的電力、鋼鐵、有色、建材、石油加工、化工等六大高耗能行業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排已經(jīng)成為當(dāng)前宏觀調(diào)控的重點，政府確定了“十一五”期間單位ＧＤＰ能耗降低２０％左右和主要污染物排放減少１０％的目標。二氧化硫做為主要污染物之一，其減排自然成為當(dāng)前及以后我國環(huán)境保護工作的重中之重。有關(guān)媒體報道，根據(jù)《二氧化硫總量分配指導(dǎo)意見》，原國家環(huán)？偩志幹频“‘十一五’期間SO2控制計劃”做出如下安排：電廠計劃減排二氧化硫480萬噸，其它行業(yè)計劃減排 30萬噸，其中鋼鐵行業(yè)要減排10萬噸。在鋼鐵行業(yè)這10萬噸中，燒結(jié)工序占50%，鋼鐵企業(yè)的電廠占40%,其它占10%。
在鋼鐵生產(chǎn)過程中，二氧化硫是主要污染物之一，主要來自于燒結(jié)工序產(chǎn)生的煙氣。未脫硫的燒結(jié)煙氣中二氧化硫排放濃度一般為400mg/Nm3～1500mg/Nm3,有的可以達到3000 mg/Nm3左右。新的《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》將要頒布，征求意見稿中對新建裝備要求二氧化硫排放濃度為≤100mg/Nm3。按照我國目前的原燃料生產(chǎn)條件，既使全部采用進口礦生產(chǎn)也不能夠達到上述要求。而在排放量方面，據(jù)統(tǒng)計，燒結(jié)工序排放的二氧化硫約占鋼鐵生產(chǎn)總排放量的60%以上，甚至?xí)_到90%左右。如果二氧化硫?qū)崿F(xiàn)回收利用，可以給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟效益。因此說二氧化硫的直接排放不僅污染了環(huán)境，還給企業(yè)造成了一定的經(jīng)濟損失，這一現(xiàn)象已經(jīng)日益受到鋼鐵企業(yè)的重視。
2007年我國燒結(jié)礦產(chǎn)量高達5億噸，球團礦產(chǎn)量也近1億噸，均創(chuàng)下歷史新高。同年，我國鋼鐵行業(yè)二氧化硫排放量為75.64萬噸，比2006年僅減少了0.5%。“十一五”頭兩年均未實現(xiàn)“十一五”規(guī)劃提出的污染物排放總量減少10%的約束性減排目標，這將造成鋼鐵行業(yè)后三年減排壓力巨大。而今年上半年二氧化硫外排總量不降反升（1.67%），使鋼鐵行業(yè)二氧化硫減排的形勢更加嚴峻。因此燒結(jié)工序的脫硫成為鋼鐵企業(yè)環(huán)境治理的首要任務(wù)。原國家環(huán)？偩忠呀(jīng)修訂《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》，其中將二氧化硫的排放控制作為重要內(nèi)容，并要求鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)工序配備煙氣脫硫裝置。
另外，近年來，伴隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，燒結(jié)工序的技術(shù)和裝備都有了很大進步，燒結(jié)機逐步向大型化發(fā)展，這也符合國家逐步淘汰小型燒結(jié)機的政策。我國已經(jīng)能夠自主設(shè)計、制造具有國際先進水平的300m2～500m2級大型燒結(jié)機。截至2007年年底，我國已投產(chǎn)的燒結(jié)機中300m2～495m2的有35臺，而且還有一些大型燒結(jié)機正在建設(shè)中。在當(dāng)前燒結(jié)機面積大幅增加的情況下，應(yīng)加大燒結(jié)煙氣脫硫高水平技術(shù)裝備的研究開發(fā)力度。
因此，盡快解決燒結(jié)機脫硫問題，已成為鋼鐵行業(yè)完成節(jié)能減排、實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的一個重要課題。
二、國內(nèi)開展燒結(jié)脫硫遇到的問題
我國燒結(jié)煙氣脫硫尚處于起步階段，2005年之前還沒有一臺燒結(jié)機實施煙氣脫硫。近年來，隨著環(huán)保要求的日趨嚴格，節(jié)能減排已成為當(dāng)前宏觀調(diào)控的重點。環(huán)境保護部于2008年4月8日發(fā)布的中華人民共和國環(huán)境保護標準《清潔生產(chǎn)標準鋼鐵行業(yè)（燒結(jié)）》（HJ/T428-2008年）于8月1日實施。迫于政策壓力，鋼鐵企業(yè)才開始實施燒結(jié)脫硫或?qū)⑵涮嵘先粘蹋怯植坏貌幻鎸Y(jié)脫硫的巨大技術(shù)風(fēng)險和高額的投資、運行費用等問題。
（一）缺少成熟技術(shù)是目前的主要問題
目前，市場成熟的脫硫技術(shù)是應(yīng)用于燃煤電廠的，如濕法、干法、半干法、氨法等。從建設(shè)項目的實際應(yīng)用來看，國內(nèi)的主流技術(shù)是濕法。但這些技術(shù)不能簡單轉(zhuǎn)移到鋼鐵企業(yè)燒結(jié)脫硫上，因為燃煤電廠和燒結(jié)廠的工況和煙氣是有巨大差異的。當(dāng)前熟練掌握脫硫技術(shù)和具備豐富項目管理經(jīng)驗的人員更熟悉燃煤電廠的環(huán)境，不了解冶金工藝，缺乏必要的專業(yè)經(jīng)驗積累。
在工況方面，例如濕法要配備脫硫塔，而燒結(jié)機現(xiàn)場往往沒有足夠的地方建一個脫硫塔以及處理脫硫產(chǎn)生的廢棄物；在燃煤電廠，脫硫?qū)儆谀┒谁h(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，可以暫時利用“旁路”直接排放，而燒結(jié)是冶金的中間環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，整個生產(chǎn)必然受到影響，試驗風(fēng)險較高。
在煙氣方面，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點火后隨臺車運行，在高溫?zé)Y(jié)成型過程中產(chǎn)生的含塵廢氣。燒結(jié)系統(tǒng)煙氣與燃煤電廠煙氣有著明顯的區(qū)別，其排放主要特點是煙氣排放量大、二氧化硫排放濃度低且波動范圍寬、二氧化硫排放總量大等。具體表現(xiàn)為：
1、煙氣量大。燒結(jié)過程是在完全開放及富氧環(huán)境下進行的，過量的空氣通過料層進入風(fēng)箱，進入廢氣集氣系統(tǒng)經(jīng)除塵后排放。因此,燒結(jié)機相對于電廠燃煤爐窯等其它封閉式燃燒系統(tǒng)煙氣排放量明顯偏大，一噸燒結(jié)礦大約產(chǎn)生4000～6000m3煙氣。具體表現(xiàn)為燃煤爐窯等封閉式燃燒系統(tǒng)煙氣氧含量為3-5%，燒結(jié)機頭煙氣氧含量為15-18%。
2、二氧化硫排放濃度低、波動范圍寬。受燒結(jié)工藝特點決定,隨著原料來源的不同、燒結(jié)工藝參數(shù)（如料層厚度、空氣過剩系數(shù)、燒結(jié)溫度堿度等）的變化，原料中的硫轉(zhuǎn)換為二氧化硫的轉(zhuǎn)換率為60-90%，燒結(jié)煙氣中二氧化硫含量一般為 400-1500mg/Nm3，有的可以達到3000 mg/Nm3左右。而電廠燃煤爐窯二氧化硫轉(zhuǎn)換率為95%，煙氣中二氧化硫濃度僅受燃料煤種影響，變化幅度小，多穩(wěn)定在4000mg/Nm3左右。
3、燒結(jié)機煙氣中SO2的濃度隨位置的不同而變化，即頭部和尾部煙氣SO2濃度低，中部煙氣SO2濃度高。
4、含塵濃度高。煙塵主要以鐵及其化合物為主,還含有硅、鈣等鐵礦伴生成分。
5、含有腐蝕性氣體,如H2S、NOX、SOX。
6、含水量大。這是燒結(jié)工藝特點決定的，煙氣中的含水量在10%左右，而電廠燃煤爐窯煙氣中的含水量在3-5%左右。
7、溫度變化范圍大，在85℃到150℃之間,而電廠的煙氣溫度基本保持在150℃左右。
燒結(jié)煙氣的這些特點，要求脫硫系統(tǒng)對煙氣有較強的適應(yīng)能力。將用于電廠煙氣脫硫的技術(shù)直接應(yīng)用于燒結(jié)煙氣脫硫成功的可能性較小，為此必須根據(jù)燒結(jié)煙氣的特點，在電廠煙氣脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過充分的實驗，完善脫硫技術(shù)。
從目前情況看，我國燒結(jié)脫硫應(yīng)用了濕法、干法、半干法和氨法等多種方法。我國燒結(jié)脫硫工程建設(shè)的非常少，有一些已經(jīng)完成建設(shè)并投入運行，例如：包鋼采用 ENS半干法，柳鋼采用氨－硫銨法，三鋼、濟鋼采用半干法--循環(huán)流化床法，石鋼采用干法--密相干塔法，寶鋼集團不銹鋼分公司和梅鋼公司采用改進的濕法 --氣噴旋沖石灰石/石膏法等。我國正在建設(shè)或者已經(jīng)簽訂燒結(jié)脫硫項目合同的鋼鐵企業(yè)有20余家，例如：南鋼、杭鋼、日鋼采用氨－硫銨法，萊鋼、邢鋼、邯鋼均采用半干法，太鋼采用了濕法等。國外技術(shù)諸如MEROS（Maximized Emission Reduction of Sintering，即最大化減少燒結(jié)放散）GSCA（固氣循環(huán)半干法煙氣脫硫技術(shù)）等也被應(yīng)用，其它技術(shù)諸如SDA、NID方法也將被采用。縱觀我國已經(jīng)運行的燒結(jié)脫硫項目，或多或少都存在問題，主要原因在于環(huán)保公司照搬了電廠脫硫的技術(shù)？傮w來說，我國燒結(jié)脫硫技術(shù)處于百花齊放、百家爭鳴的階段，但缺少適合我國國情的成熟可靠、運行穩(wěn)定的燒結(jié)脫硫技術(shù)。
雖然缺少燒結(jié)脫硫的經(jīng)驗，但是國內(nèi)的環(huán)保公司并未停止自己研發(fā)的腳步。目前寶鋼集團梅鋼公司的燒結(jié)脫硫工程已運行近一年，效果較好。這一工程采用的是改進的濕法—氣噴旋沖石灰石/石膏法，由寶鋼研究院和國內(nèi)某環(huán)保公司合作，經(jīng)過近兩年的研究，終獲成功。由此可見，只要鋼鐵企業(yè)和環(huán)保公司密切合作，經(jīng)過充分的實驗，一定能研發(fā)出適合我國國情的燒結(jié)脫硫技術(shù)。
（二）其它問題
1、巨大的投資和高昂的運行費用。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，燒結(jié)煙氣脫硫設(shè)施投資占燒結(jié)機總投資的20%～30%，每個燒結(jié)脫硫項目的金額從5000萬元到2億元不等，主要影響因素有燒結(jié)機的大小、現(xiàn)場條件和脫硫技術(shù)的選擇等。從互聯(lián)網(wǎng)上披露的國內(nèi)已實施建設(shè)的幾個項目的情況看，項目造價在4000萬元到 8000萬元之間。燒結(jié)脫硫的運行費用也是一個很大的數(shù)字。以山東某鋼廠90m2燒結(jié)機濕法--石灰石/石膏法脫硫為例，一年的運行費用為490萬左右。巨大的資金需求是多年來燒結(jié)煙氣脫硫不能有效展開的重要因素之一。
2、缺少建設(shè)場地，脫硫副產(chǎn)物難以利用也為燒結(jié)脫硫的開展增加了難度。由于歷史的原因，我國很大一部分燒結(jié)機建成年代較早，設(shè)計和建設(shè)時都沒有預(yù)留燒結(jié)脫硫項目建設(shè)場地，造成現(xiàn)在既使想建脫硫裝置也無地可建的局面。石灰石/石膏法脫硫技術(shù)是目前燒結(jié)脫硫中最成熟的技術(shù)，在日本應(yīng)用十分廣泛。這是因為日本缺少天然石膏，因此，副產(chǎn)物脫硫石膏可以得到很好的利用。而我國存在大量廉價天然石膏，脫硫石膏因品質(zhì)差而利用受阻，電廠脫硫石膏被直接拋棄，造成固體廢棄物的二次污染。因此如何改進脫硫技術(shù)，提高脫硫石膏的品質(zhì)加以利用是擺在燒結(jié)脫硫工作者面前的大課題。其它的氨法、干法也存在脫硫副產(chǎn)物利用方面的問題。
因此，開發(fā)適合我國國情的燒結(jié)脫硫技術(shù)、實現(xiàn)主要設(shè)備國產(chǎn)化、降低投資和運行成本以及合理利用副產(chǎn)品是推進燒結(jié)煙氣脫硫工作最迫切需要解決的問題。
三、國內(nèi)開展燒結(jié)脫硫的主要對策
面對存在的問題，專家建議可以考慮以下對策：
（一）慎重選擇脫硫技術(shù)
1、確定適合自己情況的脫硫技術(shù)
目前，國內(nèi)外煙氣脫硫的技術(shù)有很多種，選用何種技術(shù)主要取決于煙氣的含硫率、脫硫效率、脫硫劑的供應(yīng)條件及用戶的地理位置、副產(chǎn)品的利用等因素。脫硫技術(shù)相同但在不同的地區(qū)，其脫硫成本將不盡相同。因此，根據(jù)各鋼鐵企業(yè)的具體情況選擇最適合的脫硫技術(shù)及合理的設(shè)計參數(shù)是至關(guān)重要的，因為它不但影響到脫硫系統(tǒng)的安全可靠運行，而且也直接關(guān)系到脫硫系統(tǒng)的運行成本等實際問題。
2、建設(shè)能夠安全可靠運行的脫硫工程作為燒結(jié)工序的一個子系統(tǒng)。燒結(jié)煙氣脫硫工程需要考慮加裝煙氣脫硫系統(tǒng)后，不影響燒結(jié)機的正常運行，如脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)問題，燒結(jié)煙氣仍能正常地通過除塵系統(tǒng)及煙囪排放。
3、選擇合適的脫硫效率，滿足減排SO2目標要求。所謂足夠的脫硫效率，就是能夠滿足煙氣經(jīng)脫硫處理后達標外排，并且經(jīng)脫硫處理后外排SO2總量滿足對鋼鐵企業(yè)總量控制、符合清潔生產(chǎn)指標要求的脫硫效率。根據(jù)火電廠煙氣脫硫?qū)嶋H研究，當(dāng)脫硫率由30%增加到50%時，投資增加1倍；脫硫率增加到70%，其投資將增加到30%時的4倍；脫硫率越高，則投資增長越大。就目前情況看，1臺360m2燒結(jié)機煙氣脫硫設(shè)施投資大約在8000萬元到1億元。因此，在滿足減排要求的前提下，脫硫率并非越高越好。
4、盡量使技術(shù)、設(shè)備國產(chǎn)化，以降低投資和運行成本。影響燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)在我國應(yīng)用的主要障礙之一就是脫硫成本問題。我國煙氣脫硫起步比較晚，技術(shù)還不成熟。如果全部引進國外先進的脫硫技術(shù)和設(shè)備，投資大，運行成本高，會給企業(yè)帶來較重的經(jīng)濟負擔(dān)。以我國火電脫硫的情況看，火電脫硫經(jīng)歷了由絕大部分引進國外脫硫技術(shù)和設(shè)備到絕大部分技術(shù)及設(shè)備國產(chǎn)化的過程，因此，其投資也發(fā)生了很大的變化。 2000年前，大多為進口設(shè)備，單位投資高達800-1300元/千瓦，經(jīng)過國產(chǎn)化，2005年單位投資為150-250元/千瓦。燒結(jié)煙氣中SO2的特性與火電煙氣中SO2特性是類似的，因此，我國要在利用已有的火電脫硫技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)之上，研究出針對燒結(jié)脫硫的技術(shù)，力爭投資少，運行成本低。同時，根據(jù)燒結(jié)機煙氣中SO2是在變化，即頭部和尾部煙氣SO2濃度低，中部煙氣SO2濃度高的特點，在滿足SO2排放總量控制的要求下，為了減小脫硫裝置的規(guī)模，可以只將含SO2濃度高的中部燒結(jié)煙氣引入脫硫裝置。
5、采取循環(huán)經(jīng)濟的運行模式，高效利用副產(chǎn)品，降低運行成本。脫硫技術(shù)的選擇受很多因素的制約，其中所選技術(shù)產(chǎn)生的副產(chǎn)品如何處理就是一個應(yīng)該考慮的因素。如果副產(chǎn)品得到有效利用，既能降低運行成本，又可以減少二次污染。以濕法的石灰石 /石膏法煙氣脫硫技術(shù)為例，日本的企業(yè)通過完善的制備系統(tǒng)制造出品質(zhì)優(yōu)良的石膏以取代進口；我國山東某鋼廠通過對脫硫石膏的有效利用使90m2燒結(jié)機的運行成本由490萬元降低到83萬元，相當(dāng)于每噸燒結(jié)礦僅增加成本0.93元。而目前國內(nèi)大多數(shù)火電廠對脫硫副產(chǎn)物大都經(jīng)過簡單處理后，直接拋棄，造成了二次污染。因此，鋼鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫必須充分考慮副產(chǎn)品的利用問題，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟運行模式，使企業(yè)在治理環(huán)境的同時，減少企業(yè)的經(jīng)濟負擔(dān)。
（二）加大自主研發(fā)的力度
如前所述，因為電廠煙氣和燒結(jié)煙氣的區(qū)別，照搬電廠的脫硫技術(shù)用于燒結(jié)脫硫是行不通的。同理，因為國內(nèi)、國外燒結(jié)原料不同而導(dǎo)致燒結(jié)煙氣不同，雖然國外發(fā)達國家的燒結(jié)脫硫技術(shù)較成熟，但如果照搬過來用于我國的燒結(jié)脫硫也是不合適的。只有環(huán)保公司、科研機構(gòu)和鋼鐵企業(yè)密切合作，自主研發(fā)，才能找到適合我國國情的燒結(jié)脫硫技術(shù)。寶鋼集團梅鋼公司燒結(jié)脫硫工程的順利運行，就是一個例子。據(jù)媒體報道，國內(nèi)某“中字號”環(huán)保公司計劃和中南大學(xué)、湘鋼、漣鋼等合作，利用兩到三年的時間，研究開發(fā)鈣基干法/半干法脫硫技術(shù)和氨法脫硫技術(shù)。應(yīng)該說這是大勢所趨，符合燒結(jié)脫硫的發(fā)展方向。
（三）建設(shè)示范工程，將成熟的技術(shù)和裝備在國內(nèi)推廣應(yīng)用。國內(nèi)應(yīng)積極建設(shè)燒結(jié)脫硫示范工程，開展技術(shù)交流與合作，并迅速將先進技術(shù)推廣到其它企業(yè)。對一些重大項目，國家和地方政府應(yīng)給予資金支持，減少企業(yè)獨立承擔(dān)的技術(shù)風(fēng)險。從事鋼鐵企業(yè)燒結(jié)球團技術(shù)裝備研發(fā)的單位更應(yīng)積極主動承擔(dān)燒結(jié)脫硫設(shè)計和建設(shè)工作，在新建燒結(jié)機中盡量配套建設(shè)脫硫設(shè)施。
（四）從政策上進行扶持。國家應(yīng)建立獎懲機制，利用財政、稅收等手段給予脫硫企業(yè)一定優(yōu)惠，降低企業(yè)實際投資和運行費用，提高企業(yè)脫硫的積極性。同時，征收二氧化硫的排污費用，大大增加企業(yè)不脫硫的排污成本，并鼓勵發(fā)展脫硫石膏等脫硫副產(chǎn)物的綜合利用，使利用脫硫副產(chǎn)物的企業(yè)也能享受減免稅收等優(yōu)惠政策。
綜上所述，現(xiàn)在正值我國鋼鐵企業(yè)燒結(jié)脫硫事業(yè)蓬勃發(fā)展的時期，巨大的市場蘊藏著巨大的商機。因為燒結(jié)脫硫是一個一次性投資及運行費用都很高的工程，鋼鐵企業(yè)在這關(guān)鍵時期，應(yīng)慎重考慮，多方考察，選擇適合本企業(yè)的成熟脫硫技術(shù)，不能僅為了應(yīng)付國家環(huán)保而不顧效果匆匆上馬。各環(huán)保公司、研究機構(gòu)等則應(yīng)加緊與鋼鐵企業(yè)密切合作，共同為鋼鐵企業(yè)燒結(jié)脫硫做出貢獻。
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