2烧结烟气脱硫工艺运行评价

 

　　脱硫效率是考核脱硫装置运行效果的重要指标之一。影响湿法烟气脱硫效率的主要因素有入口烟气SO2浓度、气液比和烟气量等[1]。当烟气流量和脱硫剂加入量一定时，入口烟气SO2浓度增加，脱硫效率随之降低;烟气量增加时，脱硫效率降低，但烟气量增加会加剧气液扰动，所以脱硫效率随着烟气量的增加，其降低的速率逐渐减缓;脱硫效率随着气液比的减小而增加，且增加幅度由大到小，最后趋于平稳。影响半干法脱硫效率的主要因素有石灰粒度、烟气停留时间、近绝热饱和温差和入口Ca/S摩尔比等[2]。石灰的粒径越小，比表面积和反应活性越大，越有利脱硫气固反应的进行;烟气停留时间一般要求大于液滴干燥时间，时间越长脱硫效率越高;降低近绝热饱和温差或增大入口Ca/S摩尔比，均可提高脱硫效率。

 

　　出口SO2浓度也是考核脱硫装置运行效果的重要指标，尤其是入口SO2浓度较高的情况。为此本文考察了国内25家钢铁企业投运的27套脱硫装置的运行效果[3-25]，包括脱硫效率和出口SO2浓度两个方面，结果见图3，其中“(半)干法”包括半干法和干法。

 

　　国标规定SO2排放浓度≤200mg/m3，当烧结烟气进口SO2浓度<2000mg/m3时，脱硫效率≥90%，可满足出口SO2浓度≤200mg/m3。由图3a可见:湿法和半干法各有一套装置不满足，两套装置入口SO2浓度分别高达5000，3000mg/m3，尽管脱硫效率均为90%，出口SO2浓度依然>200mg/m3，不能达到SO2的排放要求。其余钢厂的含硫气体经脱硫处理后，出口SO2浓度均在GB28662—2012中的排放限值以下。

 

　　图3b对比了湿法和(半)干法出口SO2浓度:出口SO2浓度≤180mg/m3时，湿法和(半)干法脱硫套数占比分别为81%和73%;出口180mg/m3<SO2浓度≤200mg/m3时，湿法和(半)干法脱硫套数占比分别为13%和18%;出口SO2浓度>200mg/m3时，湿法和(半)干法脱硫套数占比分别为6%和9%。图3c对比了湿法和(半)干法的脱硫效率:脱硫效率<90%时，湿法和(半)干法脱硫套数占比分别为6%和18%;90%≤脱硫效率<95%时，湿法和(半)干法脱硫套数占比分别为31%和55%;脱硫效率≥95%时，湿法和(半)干法脱硫套数占比分别为63%和27%。

 

　　当烧结烟气的SO2排放浓度较高，需要较高的脱硫效率时，湿法脱硫占有显著优势。与半干法脱硫工艺相比，湿法脱硫是SO2浓度高的烧结烟气的首选。湿法脱硫的主要优点是脱硫效率高，其存在的潜在问题是产生石膏雨和SO3，当SO3浓度较高时，在烟囱出口出现蓝色或黄色烟羽，加重灰霾和酸沉降污染。半干法脱硫的主要优点是可以协同脱除烧结烟气中的二恶英等非常规污染物。

 

　　2.2烧结烟气脱硫运行成本

 

　　脱硫工艺的运行成本分析对钢铁烧结机投运或改造均有重要意义，主要有三个方面:工程投资、运行费用和脱硫副产物抵扣。其中，工程投资和运行费用直接影响企业的经济效益。工程投资主要包括脱硫设备费、建筑工程费、安装工程费、设计费和调试费等。运行费用主要包括脱硫剂费用、能源消耗费用、人工费、设备维修费和折旧费等。脱硫副产物的处理方式是衡量脱硫工艺是否符合固废资源化利用和循环经济等环保要求的重要指标，同时间接影响企业的投资和运行费用。

 

　　为比较湿法、半干法和干法三类脱硫方法的经济指标，选择日钢、梅钢、济钢和太钢4家钢铁企业烧结机应用的5种脱硫工艺，包括石灰石-石膏法、氨法、CFB法、SDA法和活性炭法[26-29]，烧结机参数和烟气性质见表1。脱硫装置运行主要耗量和单价见表2，主要运行费用比较见表3，脱硫成本比较见表4。