我國鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀及建議
我國鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫成為繼火力發(fā)電機組煙氣脫硫之后SO2排放控制的重點。為了有助于我國鋼鐵企業(yè)符合國際煙氣治理技術(shù)要求和國際環(huán)境保護發(fā)展趨勢，選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟性優(yōu)、符合我國燒結(jié)煙氣特點的燒結(jié)脫硫技術(shù)。本文從世界燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢和我國燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀，分析燒結(jié)煙氣脫硫存在的問題，提出了對策建議。
一、世界鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫工藝技術(shù)及其發(fā)展趨勢
隨著工業(yè)化進程，世界環(huán)境治理經(jīng)歷了四個階段。第一階段：可見污染物治理（黑煙、黑水、固廢）；第二個階段：二氧化硫、氮氧化物等污染物治理；第三階段：二氧化碳、二噁英、重金屬等污染物治理（地球變暖）；第四階段：綜合治理（生態(tài)法，即一攬子解決環(huán)境、能源、資源、經(jīng)濟、社會和發(fā)展的方法，從源頭治理，建立多種工業(yè)群和系統(tǒng)的聯(lián)系。）。發(fā)達國家已完成工業(yè)化進程，進入深層次治理階段，如治理有機物、重金屬、放射性、噪聲、氰化物、砷化物、氮氧化物、二噁英、二氧化碳等。同樣，發(fā)達國家鋼鐵燒結(jié)煙氣治理也經(jīng)歷了幾個階段。特別是經(jīng)歷了從單一治理二氧化硫到目前的多組分污染物治理階段，因而使世界鋼鐵公司采取的燒結(jié)煙氣脫硫工藝也隨之發(fā)生較大變化。
1、日本
由于嚴格的環(huán)境保護標準，日本早在20世紀70年代就開始建設(shè)燒結(jié)煙氣脫硫設(shè)施，多數(shù)采用傳統(tǒng)的濕法煙氣脫硫技術(shù)，主要有石灰-石膏法、氨法、鎂法等。但是由于濕法煙氣脫硫工藝無法解決燒結(jié)煙氣中二噁英含量過高的問題，同時由于燒結(jié)煙氣還含有SO3、HCl、HF等酸性物質(zhì)和重金屬污染成份，采用濕法工藝系統(tǒng)也不能高效脫除。因此，1989年以后，活性炭吸附工藝漸漸占領(lǐng)日本燒結(jié)煙氣脫硫領(lǐng)域。
當日本政府于2000年提出執(zhí)行二噁英排放濃度標準后，日本鋼鐵公司新建燒結(jié)煙氣處理工藝全部采用活性炭/焦吸附工藝，在脫除二氧化硫的同時脫除二噁英。由于原來濕法工藝，只能脫硫而無法脫除二噁英。為解決二噁英污染排放控制問題，幾家鋼廠將濕法脫硫工藝裝置廢棄，新建了活性炭/焦吸附工藝。但是活性炭/焦工藝復(fù)雜，解吸過程能耗大，活性炭易自燃，系統(tǒng)投資、運行費用非常高，在其它國家尚未得到很好的應(yīng)用。
目前，日本鋼鐵公司共有燒結(jié)機25臺，建有燒結(jié)煙氣脫硫裝置的燒結(jié)機17臺，其中9臺采用的工藝是活性炭/焦吸附工藝，8臺是舊有濕法工藝（均為1989年前建成投運），其余8臺燒結(jié)機因使用原料、燃料含硫極低，并采取別的辦法治理二噁英，因此未建脫硫裝置。
2、歐洲
由于原來使用的鐵礦及焦炭等原、燃料含硫低，煙氣中二氧化硫濃度符合排放標準。因此，燒結(jié)煙氣的治理早期主要集中在煙氣中的粉塵和二噁英（PCDD/F），很少有專門用于燒結(jié)煙氣脫硫的裝置。目前，歐美已采用的燒結(jié)煙氣脫硫工藝主要有以下幾種：
1）德國杜依斯堡鋼廠108m2 燒結(jié)機1998年建有旋轉(zhuǎn)噴霧干燥（SDA）干法脫硫工藝；
2）法國ALSTOM（阿爾斯通）研發(fā)NID干法燒結(jié)煙氣脫硫工藝，并在法國某燒結(jié)機上實施；
3）奧鋼聯(lián)研發(fā)MEROS干法脫硫工藝并在LINZ鋼廠實施；
4）2006年，德國Dillingen燒結(jié)機煙氣處理；采用CFB干法脫硫工藝。
從日本和歐美鋼鐵公司燒結(jié)煙氣脫硫工藝的選擇和應(yīng)用可見，國外燒結(jié)煙氣脫硫工藝的選擇趨勢是由“濕”到“干”。
3、中國
脫硫剛起步，濕法干法并存。目前只考慮脫除二氧化硫，但不符合國際環(huán)保治理趨勢。雖然我國還處在工業(yè)化進程中，但國際社會不會允許我國再經(jīng)歷環(huán)保治理的四個階段，F(xiàn)在同時進行第二、三階段工作，甚至第四階段的工作。如屬于第二階段的二氧化硫、氮氧化物治理；屬于第三階段的二氧化碳減排、履約行動；屬于第四階段的循環(huán)經(jīng)濟、清潔生產(chǎn)工作。因此，根據(jù)燒結(jié)煙氣含有多種污染成分的特點，燒結(jié)煙氣污染物綜合脫除一體化集成技術(shù)是燒結(jié)煙氣治理的必然方向。
二、我國燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀及存在的問題
1、 燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀
我國約在2004年開始進行燒結(jié)煙氣脫硫工作。至2009年上半年，采用的工藝有雙堿法工藝、氨-硫銨法工藝、石灰石-石膏濕法脫硫工藝、離子液法工藝、循環(huán)流化床（LJS-FGD）脫硫工藝、密相干塔工藝、旋轉(zhuǎn)噴霧（SDA）工藝、活性炭吸附工藝、MEROS工藝、NID工藝、GSCA工藝、ENS工藝等十多種。其中前四種工藝屬于濕法脫硫工藝，其余為干法、半干法脫硫工藝。不完全統(tǒng)計，我國已建和在建燒結(jié)煙氣脫硫裝置50套以上。在建和已建干法或半干法脫硫裝置的大中型鋼鐵企業(yè)有武鋼、馬鋼、漣鋼、邯鋼、梅鋼、沙鋼、三鋼、昆鋼、唐鋼、遷鋼、石鋼、濟鋼等。建有石灰石-石膏濕法的大中型企業(yè)有寶鋼、梅鋼、湘鋼。氨法有柳鋼、日照鋼鐵廠、河南普陽鋼鐵廠、杭鋼、南京鋼鐵廠。離子液法有萊鋼、攀鋼；钚蕴课接刑摗Ａ硗猓R鋼和梅鋼的干法脫硫裝置具有脫除二噁英的功能。
2、存在問題
1）存在的認識誤區(qū)
燒結(jié)煙氣脫硫?qū)τ谖覈撹F企業(yè)還是一個新鮮事物，在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)在少數(shù)企業(yè)的認識上存在兩個誤區(qū)：一是認為燒結(jié)煙氣脫硫和通風(fēng)除塵一樣，原理、工藝、設(shè)計、維護非常簡單，忽視承建單位的工程能力，選擇報價明顯偏低的脫硫公司或者在其他領(lǐng)域合作過的環(huán)保公司，建設(shè)的脫硫工程低價低質(zhì)，難以長期穩(wěn)定運行；二是認為燒結(jié)煙氣和燃煤電廠煙氣特點差異很大，十分復(fù)雜，因此排斥在燃煤電廠煙氣脫硫有大量成功工程經(jīng)驗的承建單位，但是最終所選擇的脫硫工藝、建設(shè)的工程也并不真正能適應(yīng)燒結(jié)煙氣的特點。
2）少數(shù)脫硫裝置不能滿足總量減排要求
鋼鐵企業(yè)建設(shè)燒結(jié)脫硫裝置一方面是環(huán)保意識增強，承擔社會責(zé)任的體現(xiàn)；另一方面也是滿足二氧化硫總量減排的要求。如果建設(shè)的燒結(jié)脫硫裝置在設(shè)計、建設(shè)和運營維護上沒能達到核查標準，二氧化硫減排量無法得到管理部門的認定，就得不償失。
3）多種污染物綜合防治還未引起重視
隨著公眾環(huán)境要求的日益增強，越來越多的污染因子受到關(guān)注。因此，在建設(shè)污染防治工程的同時，有必要未雨綢繆，考慮到多種污染物的綜合防治，例如二氧化硫、二噁英聯(lián)合去除等，避免重復(fù)投資。
特別值得關(guān)注的是，燒結(jié)煙氣中含有二噁英類污染物，二噁英與常規(guī)污染物不同，被生物體攝入后不易分解，具有致癌、致畸、致突變性，危害極大。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署提供的《二噁英和呋喃排放識別和量化標準工具包》，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機是除垃圾焚燒外最大的二噁英類污染物排放源。我國履行斯德哥爾摩公約的《國家實施計劃》（NIP）于2007年4月14日獲得國務(wù)院批準。NIP中將我國鋼鐵行業(yè)確立為二噁英減排優(yōu)先重點控制行業(yè)，要求分階段逐步開展BAT/BEP應(yīng)用、控制和減少二噁英排放。2008年已經(jīng)開始實施計劃（NIP），承擔二噁英類污染物的減排義務(wù)。因此在考慮建設(shè)燒結(jié)脫硫裝置時，應(yīng)兼顧二噁英類污染物治理。
4）副產(chǎn)物利用難度較大，存在二次污染隱患
由于燒結(jié)煙氣中成分復(fù)雜，含有重金屬、二噁英、HCl、HF等多種污染物，導(dǎo)致石膏、硫銨、脫硫渣等脫硫副產(chǎn)物品質(zhì)較差，資源化利用難度較大，甚至可能在利用過程中發(fā)生二次污染事故，例如燒結(jié)脫硫產(chǎn)生的硫銨作為化肥使用，可能導(dǎo)致二噁英、重金屬等物質(zhì)富集，污染土壤和農(nóng)作物。脫硫副產(chǎn)物的綜合利用難度大也是當前推動燒結(jié)脫硫工作最大的障礙之一。
5）對工程實踐、設(shè)計能力重視不足
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前已建、在建及擬建的燒結(jié)脫硫裝置采用的工藝路線多達十余種，石灰石-石膏法、氨-硫銨法、氧化鎂法、LEC法、有機胺法、循環(huán)流化床法、MEROS法、NID法、密相干塔法、ENS法、SDA法、活性炭吸附法等種類繁多的脫硫工藝讓鋼鐵企業(yè)無法選擇，而忽視了工程設(shè)計能力。
一方面，燒結(jié)煙氣脫硫原理大同小異，其中不乏照抄照搬現(xiàn)象，很難從工藝上判斷孰優(yōu)孰劣。燒結(jié)脫硫是一個系統(tǒng)工程，一些工程細節(jié)，特別是脫硫系統(tǒng)的整體設(shè)計，無法復(fù)制，從而導(dǎo)致脫硫裝置無法長期穩(wěn)定運行。例如某企業(yè)煙氣脫硫裝置，由于控制系統(tǒng)無法及時響應(yīng)燒結(jié)煙氣的工況波動，常常導(dǎo)致加水過量，影響系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。
另一方面，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)對脫硫還比較陌生，同時由于燒結(jié)煙氣脫硫長期穩(wěn)定運行實例較少，更多的只能關(guān)注脫硫工藝，而不能對脫硫工程的細節(jié)，特別是運行維護的經(jīng)驗教訓(xùn)進行深入的了解。因此在建設(shè)脫硫裝置時，如果承建單位的相關(guān)經(jīng)驗也不足時，就會出現(xiàn)一些看似簡單但卻致命的錯誤。例如某企業(yè)采用石灰石-石膏濕法工藝在做防腐時，以為原煙道煙氣溫度較高，未進行防腐處理，但該系統(tǒng)設(shè)置了旁路，有一部分低溫?zé)煔鈴呐月窡煹阑亓鞯皆瓱煹，與原煙氣混合降低了煙溫，對原煙道和風(fēng)機產(chǎn)生了腐蝕。某企業(yè)濕法脫硫裝置除霧器除霧效果不好，進入煙囪的煙氣含水量高，大量冷凝水導(dǎo)致煙囪出現(xiàn)腐蝕，同時再加上塔體設(shè)計不合理，石膏顆粒隨著煙氣從煙囪排出。某企業(yè)采用干法脫硫工藝，但脫硫裝置的外部保溫做得不到位，雖然剛運行不久，問題還未顯現(xiàn)，但長期運行后，特別是冬天極易出現(xiàn)結(jié)露、冷凝等現(xiàn)象，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
三、我國燒結(jié)煙氣脫硫的建議
當前鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫工作勢頭喜人，但也存在不少隱憂。建成的脫硫裝置數(shù)量不斷增加，但如何保證長期穩(wěn)定運行，真正實現(xiàn)二氧化硫減排，才是接下來工作的重點。另一方面，管理部門在推進燃煤電廠煙氣脫硫工作中，核查核算的水平不斷提高，要求也越來越嚴格，并不簡單由是否建設(shè)脫硫裝置來定性地判斷減排效果，而是定量地根據(jù)長期運行數(shù)據(jù)進行核算。這一管理趨勢必將延伸到鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫的減排核查中。因此，鋼鐵企業(yè)在建設(shè)燒結(jié)煙氣脫硫裝置時，一定要十分慎重，建設(shè)只是開始，運行才是真正的考驗。為此提出以下建議。
1）雖然燒結(jié)煙氣工況比燃煤電廠鍋爐煙氣復(fù)雜，畢竟燃煤電廠煙氣脫硫在各方面都更加成熟。在工藝選擇和現(xiàn)場考察時，建議鋼鐵企業(yè)不只是考察燒結(jié)煙氣脫硫裝置，也可以對一些典型的燃煤電廠煙氣脫硫裝置進行考察，多了解在裝置建設(shè)和運行過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)。
2）及時與管理部門進行溝通，在工藝選擇和裝置建設(shè)方面征求他們的意見，同時多了解污染物總量減排核查核算的有關(guān)辦法，避免在脫硫裝置建成后，不能得到管理部門的認可。
3）脫硫裝置的建設(shè)不是結(jié)束，而是開始。與承建單位簽訂合同和協(xié)議時，要充分考慮脫硫裝置運行后的一系列問題，避免脫硫裝置一旦建成，承建單位就拿錢走人，責(zé)任全由鋼鐵企業(yè)承擔的情況。目前，已有部分企業(yè)開始由承建單位負責(zé)脫硫裝置的運行，但脫硫副產(chǎn)物的利用方案還沒有在合同中予以體現(xiàn)，建議鋼鐵企業(yè)對承建單位在脫硫副產(chǎn)物的處理處置方面施加壓力，減輕自身的負擔，同時也可以促進脫硫副產(chǎn)物綜合利用途徑的研究。
4）建議鋼鐵企業(yè)在關(guān)注采用何種工藝的同時，還應(yīng)該重視承建單位的工程能力和運行維護經(jīng)驗。同樣的工藝流程，工程細節(jié)不一樣，運行維護水平不一樣，帶來的運行效果也不一樣。
5）根據(jù)國內(nèi)、國際環(huán)境保護的發(fā)展趨勢和燒結(jié)煙氣的特點，建議鋼鐵企業(yè)在建設(shè)燒結(jié)煙氣脫硫裝置的同時，考慮到二噁英治理的潛在要求，至少應(yīng)預(yù)留能脫除二噁英類污染物的空間。
6）兼聽則明，偏聽則暗。建議鋼鐵企業(yè)之間，企業(yè)與行業(yè)咨詢部門之間應(yīng)進行充分的交流，聽取各方的意見，針對自身特點，因地制宜的建設(shè)燒結(jié)煙氣脫硫裝置，保持長期穩(wěn)定運行，將減排落到實處。
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