國內燒結脫硫概述
一、燒結脫硫的相關背景
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)能減排已經成為當前宏觀調控的重點，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，其減排自然成為當前及以后我國環(huán)境保護工作的重中之重。有關媒體報道，根據(jù)《二氧化硫總量分配指導意見》，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，燒結工序占50%，鋼鐵企業(yè)的電廠占40%,其它占10%。
在鋼鐵生產過程中，二氧化硫是主要污染物之一，主要來自于燒結工序產生的煙氣。未脫硫的燒結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條件，既使全部采用進口礦生產也不能夠達到上述要求。而在排放量方面，據(jù)統(tǒng)計，燒結工序排放的二氧化硫約占鋼鐵生產總排放量的60%以上，甚至會達到90%左右。如果二氧化硫實現(xiàn)回收利用，可以給企業(yè)帶來一定的經濟效益。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)造成了一定的經濟損失，這一現(xiàn)象已經日益受到鋼鐵企業(yè)的重視。
2007年我國燒結礦產量高達5億噸，球團礦產量也近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。因此燒結工序的脫硫成為鋼鐵企業(yè)環(huán)境治理的首要任務。原國家環(huán)？偩忠呀浶抻啞朵撹F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容，并要求鋼鐵企業(yè)的燒結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，燒結工序的技術和裝備都有了很大進步，燒結機逐步向大型化發(fā)展，這也符合國家逐步淘汰小型燒結機的政策。我國已經能夠自主設計、制造具有國際先進水平的300m2～500m2級大型燒結機。截至2007年年底，我國已投產的燒結機中300m2～495m2的有35臺，而且還有一些大型燒結機正在建設中。在當前燒結機面積大幅增加的情況下，應加大燒結煙氣脫硫高水平技術裝備的研究開發(fā)力度。
因此，盡快解決燒結機脫硫問題，已成為鋼鐵行業(yè)完成節(jié)能減排、實現(xiàn)循環(huán)經濟和可持續(xù)發(fā)展的一個重要課題。
二、國內開展燒結脫硫遇到的問題
我國燒結煙氣脫硫尚處于起步階段，2005年之前還沒有一臺燒結機實施煙氣脫硫。近年來，隨著環(huán)保要求的日趨嚴格，節(jié)能減排已成為當前宏觀調控的重點。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《清潔生產標準鋼鐵行業(yè)（燒結）》（HJ/T428-2008年）于8月1日實施。迫于政策壓力，鋼鐵企業(yè)才開始實施燒結脫硫或將其提上日程，但是又不得不面對燒結脫硫的巨大技術風險和高額的投資、運行費用等問題。
（一）缺少成熟技術是目前的主要問題
目前，市場成熟的脫硫技術是應用于燃煤電廠的，如濕法、干法、半干法、氨法等。從建設項目的實際應用來看，國內的主流技術是濕法。但這些技術不能簡單轉移到鋼鐵企業(yè)燒結脫硫上，因為燃煤電廠和燒結廠的工況和煙氣是有巨大差異的。當前熟練掌握脫硫技術和具備豐富項目管理經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)經驗積累。
在工況方面，例如濕法要配備脫硫塔，而燒結機現(xiàn)場往往沒有足夠的地方建一個脫硫塔以及處理脫硫產生的廢棄物；在燃煤電廠，脫硫屬于末端環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，可以暫時利用“旁路”直接排放，而燒結是冶金的中間環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，整個生產必然受到影響，試驗風險較高。
在煙氣方面，鋼鐵行業(yè)燒結煙氣是燒結混合料點火后隨臺車運行，在高溫燒結成型過程中產生的含塵廢氣。燒結系統(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箱，進入廢氣集氣系統(tǒng)經除塵后排放。因此,燒結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，一噸燒結礦大約產生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。受燒結工藝特點決定,隨著原料來源的不同、燒結工藝參數(shù)（如料層厚度、空氣過剩系數(shù)、燒結溫度堿度等）的變化，原料中的硫轉換為二氧化硫的轉換率為60-90%，燒結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。
燒結煙氣的這些特點，要求脫硫系統(tǒng)對煙氣有較強的適應能力。將用于電廠煙氣脫硫的技術直接應用于燒結煙氣脫硫成功的可能性較小，為此必須根據(jù)燒結煙氣的特點，在電廠煙氣脫硫技術的基礎上，經過充分的實驗，完善脫硫技術。
從目前情況看，我國燒結脫硫應用了濕法、干法、半干法和氨法等多種方法。我國燒結脫硫工程建設的非常少，有一些已經完成建設并投入運行，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。我國正在建設或者已經簽訂燒結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。國外技術諸如MEROS（Maximized Emission Reduction of Sintering，即最大化減少燒結放散）GSCA（固氣循環(huán)半干法煙氣脫硫技術）等也被應用，其它技術諸如SDA、NID方法也將被采用。縱觀我國已經運行的燒結脫硫項目，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。總體來說，我國燒結脫硫技術處于百花齊放、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)定的燒結脫硫技術。
雖然缺少燒結脫硫的經驗，但是國內的環(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某環(huán)保公司合作，經過近兩年的研究，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，經過充分的實驗，一定能研發(fā)出適合我國國情的燒結脫硫技術。
（二）其它問題
1、巨大的投資和高昂的運行費用。據(jù)業(yè)內人士介紹，燒結煙氣脫硫設施投資占燒結機總投資的20%～30%，每個燒結脫硫項目的金額從5000萬元到2億元不等，主要影響因素有燒結機的大小、現(xiàn)場條件和脫硫技術的選擇等。從互聯(lián)網上披露的國內已實施建設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煙氣脫硫不能有效展開的重要因素之一。
2、缺少建設場地，脫硫副產物難以利用也為燒結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機建成年代較早，設計和建設時都沒有預留燒結脫硫項目建設場地，造成現(xiàn)在既使想建脫硫裝置也無地可建的局面。石灰石/石膏法脫硫技術是目前燒結脫硫中最成熟的技術，在日本應用十分廣泛。這是因為日本缺少天然石膏，因此，副產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，提高脫硫石膏的品質加以利用是擺在燒結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物利用方面的問題。
因此，開發(fā)適合我國國情的燒結脫硫技術、實現(xiàn)主要設備國產化、降低投資和運行成本以及合理利用副產品是推進燒結煙氣脫硫工作最迫切需要解決的問題。
三、國內開展燒結脫硫的主要對策
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
1、確定適合自己情況的脫硫技術
目前，國內外煙氣脫硫的技術有很多種，選用何種技術主要取決于煙氣的含硫率、脫硫效率、脫硫劑的供應條件及用戶的地理位置、副產品的利用等因素。脫硫技術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及合理的設計參數(shù)是至關重要的，因為它不但影響到脫硫系統(tǒng)的安全可靠運行，而且也直接關系到脫硫系統(tǒng)的運行成本等實際問題。
2、建設能夠安全可靠運行的脫硫工程作為燒結工序的一個子系統(tǒng)。燒結煙氣脫硫工程需要考慮加裝煙氣脫硫系統(tǒng)后，不影響燒結機的正常運行，如脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)問題，燒結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脫硫處理后達標外排，并且經脫硫處理后外排SO2總量滿足對鋼鐵企業(yè)總量控制、符合清潔生產指標要求的脫硫效率。根據(jù)火電廠煙氣脫硫實際研究，當脫硫率由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燒結機煙氣脫硫設施投資大約在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、設備國產化，以降低投資和運行成本。影響燒結煙氣脫硫技術在我國應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，技術還不成熟。如果全部引進國外先進的脫硫技術和設備，投資大，運行成本高，會給企業(yè)帶來較重的經濟負擔。以我國火電脫硫的情況看，火電脫硫經歷了由絕大部分引進國外脫硫技術和設備到絕大部分技術及設備國產化的過程，因此，其投資也發(fā)生了很大的變化。 2000年前，大多為進口設備，單位投資高達800-1300元/千瓦，經過國產化，2005年單位投資為150-250元/千瓦。燒結煙氣中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和設備的基礎之上，研究出針對燒結脫硫的技術，力爭投資少，運行成本低。同時，根據(jù)燒結機煙氣中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濃度高的中部燒結煙氣引入脫硫裝置。
5、采取循環(huán)經濟的運行模式，高效利用副產品，降低運行成本。脫硫技術的選擇受很多因素的制約，其中所選技術產生的副產品如何處理就是一個應該考慮的因素。如果副產品得到有效利用，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為例，日本的企業(yè)通過完善的制備系統(tǒng)制造出品質優(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燒結機的運行成本由490萬元降低到83萬元，相當于每噸燒結礦僅增加成本0.93元。而目前國內大多數(shù)火電廠對脫硫副產物大都經過簡單處理后，直接拋棄，造成了二次污染。因此，鋼鐵廠燒結煙氣脫硫必須充分考慮副產品的利用問題，實現(xiàn)循環(huán)經濟運行模式，使企業(yè)在治理環(huán)境的同時，減少企業(yè)的經濟負擔。
（二）加大自主研發(fā)的力度
如前所述，因為電廠煙氣和燒結煙氣的區(qū)別，照搬電廠的脫硫技術用于燒結脫硫是行不通的。同理，因為國內、國外燒結原料不同而導致燒結煙氣不同，雖然國外發(fā)達國家的燒結脫硫技術較成熟，但如果照搬過來用于我國的燒結脫硫也是不合適的。只有環(huán)保公司、科研機構和鋼鐵企業(yè)密切合作，自主研發(fā)，才能找到適合我國國情的燒結脫硫技術。寶鋼集團梅鋼公司燒結脫硫工程的順利運行，就是一個例子。據(jù)媒體報道，國內某“中字號”環(huán)保公司計劃和中南大學、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/半干法脫硫技術和氨法脫硫技術。應該說這是大勢所趨，符合燒結脫硫的發(fā)展方向。
（三）建設示范工程，將成熟的技術和裝備在國內推廣應用。國內應積極建設燒結脫硫示范工程，開展技術交流與合作，并迅速將先進技術推廣到其它企業(yè)。對一些重大項目，國家和地方政府應給予資金支持，減少企業(yè)獨立承擔的技術風險。從事鋼鐵企業(yè)燒結球團技術裝備研發(fā)的單位更應積極主動承擔燒結脫硫設計和建設工作，在新建燒結機中盡量配套建設脫硫設施。
（四）從政策上進行扶持。國家應建立獎懲機制，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物的綜合利用，使利用脫硫副產物的企業(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)在這關鍵時期，應慎重考慮，多方考察，選擇適合本企業(yè)的成熟脫硫技術，不能僅為了應付國家環(huán)保而不顧效果匆匆上馬。各環(huán)保公司、研究機構等則應加緊與鋼鐵企業(yè)密切合作，共同為鋼鐵企業(yè)燒結脫硫做出貢獻。
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