天津钢铁行业烧结烟气脱硫治理工程实践

刘文蓉，张 芮，郭 颖，胡 晓，侯飞飞（. 天津市联合环保工程设计有限公司，天津 009；. 天津钢铁集团有限公司，天津 000；. 天津天钢联合特钢有限公司，天津 0500；. 青岛市环境保护科学研究院，山东 青岛 6600）

天津钢铁行业烧结烟气脱硫治理工程实践

刘文蓉1，张 芮1，郭 颖2，胡 晓3，侯飞飞4
（1. 天津市联合环保工程设计有限公司，天津 300191；2. 天津钢铁集团有限公司，天津 300301；3. 天津天钢联合特钢有限公司，天津 301500；4. 青岛市环境保护科学研究院，山东 青岛 266003）

天津两大钢铁企业分别采用LJS-FGD技术和石灰-石膏湿法工艺进行烧结烟气脱硫。通过分析两种脱硫方法的工程实践数据，从其脱硫效果、除尘脱硝效果、能耗技术指标等方面对两种脱硫方法进行比较：LJS-FGD技术在保证脱硫脱硝效果的基础上，具有总投资低、占地面积小、能耗低、污染小、运行成本低等特点；石灰-石膏湿法脱硫脱硝效果好，但能耗高，占地面积大，设备易于腐蚀。

烧结机烟气；脱硫；LJS-FGD技术；石灰-石膏湿法

烧结是炼钢过程中的一个重要环节，烧结烟气是烧结混料在高温条件下烧结成型过程中形成的，烧结烟气含有大量的烟尘、NOx和SO2。NOx、 SO2是酸性气态污染物，这种物质遇水后形成稀酸，对环境危害很大。据统计，烧结过程的SO2排放量约占钢铁企业总量的60%～70%，控制烧结过程的SO2排放是钢铁企业减排工作中的重点。随着国家环保政策的日益严格，为达到国家环保目标，钢铁行业烧结脱硫技术研究已成为各钢铁厂迫在眉睫的任务，也是我国钢铁企业发展与环境污染治理和谐发展的必由之路[1，2]。

1 环保政策

天津钢铁行业现有烧结机均已为机头配套设置了相应的静电除尘器，对烟气中的烟尘进行治理，根据环保部《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》，天津市作为47个重点控制区域之一，钢铁行业需执行大气污染物特别排放限值。烧结机机头烟气中SO2的特别排放限值是现有企业排放标准的0.3倍，在如此严格的要求下，要达到SO2排放标准，钢铁行业烧结烟气的脱硫治理刻不容缓。

《天津市清新空气行动方案》明确规定“2014年底前，完成钢铁企业烧结机脱硫治理和钢铁企业脱硫除尘综合升级改造”。为此，天津钢铁企业均已着手投资建设烧结机烟气脱硫治理项目，天津两大钢铁企业分别采用LJS烧结烟气干法脱硫及多组分污染物协同净化工艺（简称LJS-FGD技术）、石灰-石膏湿法脱硫技术为烧结机机头烟气进行脱硫治理。下文针对两种脱硫治理技术进行简要分析。

2 工艺介绍

2.1 LJS-FGD技术

LJS-FGD主要由吸收剂制备及供应系统、吸收塔、脱硫灰再循环系统、脱硫后除尘器系统、脱硫灰外排系统等部分组成，工艺流程如图1所示。

图1 LJS-FGD技术工艺流程

脱硫装置与主抽风机后烟气排放系统并联配置，原烟道作为旁路系统。烧结烟气经主抽风机进入吸收塔，在吸收塔内与加入的水、吸收剂（消石灰）、循环灰充分混合发生脱硫反应，脱硫后的烟气进入脱硫布袋除尘器进行除尘，除尘后的净烟气经脱硫引风机排至烟囱；收集下来的脱硫灰大部分循环回至吸收塔内与原烟气混合，继续脱除SO2，小部分的脱硫灰经过气力输送系统输送至脱硫灰库[3]。

该技术自研发以来，已经在包括中国的三钢、宝钢、三安钢铁、红钢以及巴西Thyssen KruppCSA等数家钢铁公司得到成功应用，被国家环保部列为环保重点推广技术（A类），其脱硫效率稳定在90%以上，最高可达98%[3]。

2.2 石灰-石膏湿法脱硫技术

石灰-石膏湿法脱硫技术主要由浆液制备及供应系统、吸收塔、副产品处理回收系统、污水治理机房等部分组成，工艺流程如图2所示。

图2 石灰-石膏湿法脱硫技术工艺流程

烟气通过烟道进入吸收塔进行脱硫反应。烟气垂直进入吸收塔，朝上流动，与喷淋而下的浆液充分接触，烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的脱硫剂发生反应，反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被强制氧化，最终生成石膏，石膏浆液送入脱硫副产品处理回收系统。脱硫塔内部烟气经三层喷淋，并经过除雾器除去雾滴后，净烟气由脱硫塔顶部直接排放。

该技术已有几十年的发展历史，技术上日趋成熟、完善，其脱硫效率高，运行可靠，技术成熟，获得了广泛的应用[4]。

3 LJS-FGD技术与石灰-石膏湿法比较

天津两大钢铁企业分别采用上述两种脱硫方法的烧结机运行参数如表1所示。

根据烧结机基本运行情况，下面从脱硫效果、脱硝效果、除尘效果及能源消耗等指标对两种脱硫方法进行比较。

表1 天津两大钢铁企业烧结机基本情况

3.1 脱硫效果

根据这两种脱硫技术在线监测数据，分析其脱硫效果，结果如表2所示。

表2 两种技术对SO2的去除效果

从表2可以看出，石灰-石膏湿法的脱硫率可达95%以上，要优于LJS-FGD技术（干法）91.1%。两种脱硫技术处理后SO2的排放浓度均能满足新标准（GB 28662-2012） 《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》特别排放限值（SO2：180 mg/m3）的要求。

3.2 除尘脱硝效果

这两种脱硫技术对烧结机机头烟气中的烟尘、氮氧化物也存在一定的脱除率，脱除效果比较见表3。从表3可以看出：7.2 kWh/t产品，综合能耗指标约为72.101 MJ/t产品（约为2.46 kg标煤/t产品）。

表3 两种技术对烟尘、NOx的去除效果

综上，LJS-FGD技术（干法）脱硫综合能耗指标较低。

3.2.1 除尘效果

石灰-石膏湿法的除尘率可达66.2%，要优于LJS-FGD技术（干法）57.1%。两种脱硫技术处理后烟尘的排放浓度均能满足新标准（GB 28662-2012） 《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》特别排放限值的（颗粒物：40 mg/m3）要求。

3.2.2 脱硝效果

石灰-石膏湿法的脱硝率可达20%，要优于LJS-FGD技术（干法）11.7%。两种脱硫技术处理后NOx的排放浓度均能满足新标准（GB 28662-2012） 《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》特别排放限值（NOx：300 mg/m3）的要求。

3.3 能耗

上述两种脱硫技术在运行中能源物料消耗情况见表4：

表4 能源物料消耗指标

根据表4，可分析两种技术单位产能的综合能耗情况，见表5。

从表5可以看出：LJS-FGD技术（干法）脱硫系统吨烧结矿电耗6.288 kWh/t产品，综合能耗指标约为25.72 MJ/t产品（约为0.88 kg标煤/t产品）。石灰-石膏湿法脱硫系统吨烧结矿电耗约

4 优缺点分析

4.1 两种脱硫技术的优点

4.1.1 LJS-FGD脱硫技术（干法）的优点

LJS-FGD脱硫技术脱硫效果好，在经济钙硫比下，脱硫效率可稳定在为90%以上。这种方法同时具有协同脱除多种污染物的功能，如氮氧化物、颗粒物、氟化物、氯化氢、硫酸雾、铅、镉、汞、二噁英等污染物。工艺过程采用脱硫灰的循环利用，不仅提高了吸收剂的利用率，同时清洁烟气的再循环保证了脱硫塔内操作气速相对稳定，保证了气固两相流场的稳定，负荷适应性好。根据工程实例，该工艺具有无废水产生，烟气排放可利用现有烟囱，还有总投资低、占地面积小、运行成本低、吸收剂廉价、设备不易腐蚀结垢、设备寿命长、维修简单等特点。

表5 综合能耗指标

4.1.2 石灰石-石膏湿法的优点

石灰石-石膏湿法工艺技术完全成熟，装置运行安全可靠，对于烧结机烟气适应性强，脱硫效率高，在钙硫比小于1.05的情况下，脱硫效率可高达90%以上。工艺过程采用独有的喷嘴布置形式，可对整个塔体有效横截面（烟气分布横截面）进行充分合理的覆盖，喷淋量均匀，气液接触面积与接触几率大，可有效提高脱硫效率。根据工程实例，该法具备一定的脱硝除尘效果，并具有吸收剂利用率高、吸收剂廉价、占地面积小、总投资低等特点。

4.2 两种脱硫方法的缺点

4.2.1 LJS-FGD脱硫技术（干法）的缺点

LJS-FGD脱硫技术属于干法脱硫，整个系统增加了石灰仓、消石灰仓、吸收塔、脱硫灰库4个筒仓，仓顶会存在一定的粉尘排放；脱硫灰库卸灰还会产生一定的粉尘。该技术干法脱硫后烟气含尘浓度较高，含湿量较大，故对脱硫除尘器的冲击较大，需要高效除尘器；采用布袋除尘器布袋易堵塞，造成布袋内外压降增加，容易导致布袋变形损坏，同时布袋更换也较为繁琐。此外，该法产生的副产物量大，目前的应用范围较窄。

4.2.2 石灰石-石膏湿法的缺点

石灰石-石膏湿法属于湿法脱硫，整个系统增加了1个石灰仓，仓顶会存在一定的粉尘排放；脱硫过程中耗水量较大，产生了大量的废水，需对废水进行治理。该法系统庞大，烟气温度较高，设备易腐蚀、磨损以至堵塞管路，后期维修难度较大，运行费用与能耗较高。同时，为达到塔内防腐材料要求的进塔烟气温度，利用直接喷水的方式降低烟气温度，就会增大烟气中水蒸气[5]，会产生“烟囱雨”，从而破坏环境。此外，该法产生的副产物量大，其目前的应用范围较窄。

5 结论与建议

通过对比分析，结合烧结烟气特点，现提出以下几点建议：

（1）LJS-FGD脱硫技术建议采用湿式卸灰方式，避免粉尘产生。

（2）LJS-FGD脱硫技术建议采用经特殊表面处理的脱硫专用PPS滤料，能够适应不同工况需要，并具有良好的耐水、耐碱、耐化学腐蚀性及耐温性。

（3）石灰石-石膏湿法建议在烟气入口处设置过滤装置，对烟气进行除尘处理，降低管路堵塞的可能。

（4）石灰石-石膏湿法建议在烟气入口处设置烟气冷却系统，对烟气进行预冷降温，控制塔内温度，在高效除雾器的作用下，减少烟气中水分，增加烟气抬升高度，有利于水分和污染物的扩散，减少酸性降水[5]。

（5）两种脱硫技术均产生石膏副产物，产生量大，应用范围较窄，目前主要用于建材的生产原料或抛弃堆放。建议考虑石膏的综合利用，开发脱硫石膏利用的新技术，完善其生产工艺[5]。

中国多地之所以遭遇雾霾天气，空气重度污染，钢铁行业最为污染大户，因此更应该加强对钢铁行业污染治理工作的重视。在对烧结烟气脱硫工艺选择上，应结合企业的自身情况，从多方面因素考虑，同时，充分考虑副产品的综合利用前景，在达标的前提下，争取实现循环经济模式，使企业运行在保护环境的同时，又能带来一定的经济效益[6]。

[1]鲁健.烧结烟气特点及处理技术的发展趋势[J].内蒙古科技大学学报，2012，31（3）：227-230.

[2]楼清刚.石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术综述[J].能源与环境，2009（02）：87-89.

[3]朱书景，张垒，林博.钢铁企业烧结烟气特性与脱硫技术[J].武钢技术，2010，48（2）：53-57.

[4]詹威全，陈树发，王永桥，等.LJS-FGD多组分污染物协同净化工艺应用现状[C]//2011年全国烧结烟气脱硫技术交流会文集，2011：5.

[5]单志伟.石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺二次环境影响因素分析[J].吉林电力，2008，36（3）：9-11，25.

[6]马海成.浅述钢铁行业烧结烟气脱硫现状及建议[J].科技与企业，2013（18）：154.

（编辑：程 俊）

Tianjin Steel Sintering Flue Gas Desulfurization Treatment Project Practice

Liu Wenrong1，Zhang Rui1，Guo Ying2，Hu Xiao3，Hou Feifei4
（1.Tianjin United Environmental Engineering Design Co.,Ltd.，Tianjin 300191,China；2.Tianjin Iron& Steel Group Co.,Ltd.，Tianjin 300301,China；3.Tianjin Iron and Steel United Special Steel Co.Ltd.，Tianjin 301500,China；4.Qingdao Research Academy of Environmental Sciences,Qingdao Shandong 266003,China）

The LJS-FGD technology and limestone-gypsum wet technology were used for desulfurization of sintering gas in the two major iron and steel enterprises in Tianjin.After further analyzing the engineering data oftwo kindsofdesulfurization methods,compared the desulfurization,dust removal and denitration effects,energy consumption indicator,etc..On the basis of guarantee the desulfurization and denitration effects,the LJS-FGD technology had the advantages of low investment,small footprint,low energy consumption,low pollution and low running cost,etc.,but the limestone-gypsum wet technology had the disadvantage of high energy consumption,high footprint and easy to corrosion of the equipment,etc.

sintering machine flue gas；desulfurization；LJS-FGD technology；lime-gypsum wet

X701.3

A

1008-813X（2014）03-0064-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2014.03.19

2014-03-26

刘文蓉（1986-），女，山东威海市人，毕业于中国石油大学（华东）环境科学与工程专业，硕士，助理工程师，主要从事环境影响评价工作。