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探究冶金行业烟气脱硫现状

2019-02-09苗应龙吴国明

世界有色金属 2019年21期
关键词:吸收剂副产物硫酸铵

曾 勇,苗应龙,吴国明

(江西铜业铅锌金属有限公司,江西 九江 332500)

1 我国冶金行业SO2排放现状

我国作为世界制造大国,冶金行业运营过程中会产生大量SO2烟气,不仅威胁我国生态环境,更威胁着国民的生命健康。近几年来我国钢产量大幅增加,我国加大了对SO2的处理措施,我国从“十一五”期间在冶金行业投放大量脱硫装置,有效减少了SO2的排放量。很多企业开始使用含硫量低的原材料,让SO2排放量显著减少。我国使用烧结工艺有效减少了烟气排放量。在我国很多钢铁企业中,受到资金的限制,脱硫技术的约束,在烟气脱硫上仍然处于起步状态[1]。我国目前多使用小烧结机进行脱硫的处理。这种设备的可靠性有待加强,还需要进一步研究脱硫工艺,研制脱硫设备,降低烟气排放量。

2 烟气脱硫存在的问题

目前我国烟气脱硫仍然面临着一些问题,具体内容如下:①技术创新,我国脱硫工艺经过多年的发展已经逐渐成熟,但是在脱硫效率和回收利用上仍然留有较大的发展空间,还需要行业内人才加大研发力度,推动技术研发,提高脱硫效率。②目前脱硫装置的安装和使用需要花费较高的费用,加重企业的经济负担。很多脱硫项目是在老厂基础上进行改造的,脱硫系统安装空间相对狭窄,需要研发占地面积小,功能强大的设备,解决这一难题。③由于当前脱硫副产物没有得到全面应用,造成企业还需要投入额外资金处理副产物,不仅加重企业经济负担,更造成资源的浪费,不利于能源的节约[2]。如硫酸铵虽然可以当做化肥得到应用,但由于硫酸铵质量得不到保障,很难将其直接应用于农业中。对于上述问题还需要行业领域加大研发力度,推动技术和设备的研发,提高脱硫效率,提高副产物的利用率。

3 我国常见烟气脱硫工艺分析

3.1 石灰石-石膏法

目前国内外应用最广泛、技术发展最成熟的脱硫技术就是石灰石-石膏法。我国拥有该项技术的企业有很多家,大部分企业属于电力行业,使用旋喷气冲湿法脱硫处理。这种脱硫工艺利用石灰石作为吸收剂,石灰石价格低廉,容易获得,且能够达到良好的脱硫效果。将一定比例的石灰石粉和水进行混合,作为吸收剂放入吸收塔中,待烟气和吸收浆液完全混合,SO2和CaCO3充分反映,被有效脱除,得到石膏。经过脱硫处理后,烟气经过除雾器能够排除细小液滴,从烟囱中排除。脱硫形成的石膏浆液离开吸收塔,经过脱水处理后可以制作成石膏继续应用。

这种脱硫工艺安全稳定,脱硫效率可以达到95%以上。工业化处理应用范围更加广泛,烟气的处理量更大,能够适应较强大的负荷变化能力。而吸收剂使用石灰石,成本低廉,副产物的石膏可以替代天然石膏得到继续应用。这种工艺经过多年的使用,不断完善,脱硫效率得到不断优化。但该工艺需要较大空间运转,投资费用和运行费用都较高,同时会排放少量污水,生成的脱硫石膏大多直接填埋或者用于烧砖,利用率较低。

3.2 氨-硫铵法

使用氨-硫铵法进行脱硫处理,使用氨水以及亚硫酸铵溶液混合物作为吸收液,吸收液经过循环泵进入吸收塔,烟气进入脱硫塔,经过充分反应后,再进行除雾器除雾处理,通入烟囱排出。吸收液使用一段时间后,达到一定浓度,可以通过氧化处理生成硫酸铵。该脱硫工艺使用氨作为吸收剂,氨的活性比钙基更高,能够达到更高的脱硫效率,副产品是一种高效化肥,可以带来良好的经济效益。

同时氨作为常见化工原料,容易获取,但是成本较高。高浓度氨水是危险品,对于保存环境具有更高的要求,由于硫酸铵腐蚀性更强,脱硫工艺更加严格,因此这种工艺的运行费用以及投资费用都比石灰石脱硫费用要高。脱硫中间产物为硫酸氢铵容易分解生成氨气,氨气的泄露,将对环境造成污染。因此氨-硫铵法的脱硫工艺需要限制其使用范围。在钢铁企业中,焦化厂产生大量含氨废水,按照烧结厂以及焦化方式,能够使用焦化厂中形成的含氨废水进行脱硫工艺,可以降低脱硫成本。

3.3 循环流化床

在该工艺中,烟气从炉膛排出,经过除尘器处理后,进入吸收塔,高温烟气和吸收剂以及循环脱硫灰充分混合。经过脱硫反应后,能够通过文丘里管加速,让气流冲击吸收剂和循环脱硫灰,构成了流化床,进行脱硫反应[3]。在出口扩管段设置喷水装置,雾化水喷入后,让颗粒表面增湿,并降低烟气的温度,对脱硫效果产生改善作用,吸收剂可以和SO2充分反应,副产物为亚硫酸钙,亚硫酸钙可以进入除尘器。最后除尘器收集的固体颗粒能够重新回到吸收塔中再次利用,形成循环。剩余的灰渣可以排出灰仓。该工艺运行和维护的成本较低,且不需要过多的空间运行。该工艺用水量少,不需要考虑防腐问题。但是该工艺的副产品中亚硫酸钙含量较高,无法直接使用,脱硫剂利用效率相对较低。系统需要在干态运行,导致系统受到了严重的磨损。

3.4 烟道喷射干法

该脱硫工艺是针对烧结机机头烟气进行处理的工艺,使用NaHCO3作为脱硫剂,将SO2去除,并将烟气中的重金属等去除掉。该系统有袋式除尘器以及喷射烟道构成,脱硫流程较为简单,相比于半干法,该工艺不使用水雾化设备以及吸收塔,避免了脱硫工艺不稳定的弊端。脱硫工艺的副产品主要为粉状的硫酸钠,可以用于制造玻璃和纸。但是该工艺使用脱硫剂是小苏打,成本较高,限制了该技术的应用。小苏打的成本远超过石灰石成本,企业选择该材料用于脱硫,将面临巨大的经济成本,加重企业经济负担。只有少量企业使用该项工艺进行脱硫处理,脱硫处理副产物可直接用于生产玻璃和造纸中,给企业带来一部分经济收益,填补脱硫工艺处理的投资。

4 结论

综上所述,本文先简单阐述了我国冶金行业SO2排放现状,通过分析烟气脱硫存在的问题,详细研究了几种典型的烟气脱硫工艺,分别为石灰石-石膏法、氨-硫铵法、循环流化床、烟道喷射干法。这四种脱硫工艺各具优势,但也存在着成本高、占地面积大、副产物污染、脱硫效率等一系列问题。为保证冶金行业脱硫效益,还需要继续研发脱硫工艺,研发脱硫设备。

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