目前，鋼鐵行業(yè)二氧化硫主要由燒結(jié)、球團(tuán)煙氣產(chǎn)生，燒結(jié)、球團(tuán)煙氣產(chǎn)生的二氧化硫占鋼鐵企業(yè)排放總量70%以上，個(gè)別企業(yè)達(dá)到90%左右（不含燃煤自備電廠產(chǎn)生的二氧化硫）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年全國(guó)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的鋼鐵企業(yè)二氧化硫排放量約110萬(wàn)t，其中燒結(jié)二氧化硫排放量約80萬(wàn)t。

為落實(shí)《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，工業(yè)和信息化部組織制定了《鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫?qū)嵤┓桨浮罚üば挪抗?jié)［2009］340號(hào)），并于2009年7月30日正式發(fā)布實(shí)施。該方案提出以下目標(biāo)：在2009年5月底已形成燒結(jié)煙氣脫硫能力8.2萬(wàn)t的基礎(chǔ)上，2011年底前鋼鐵行業(yè)新增燒結(jié)煙氣脫硫能力20萬(wàn)t（其中中央企業(yè)10萬(wàn)t）。2011年鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣排放二氧化硫不超過(guò)64.5萬(wàn)t，重點(diǎn)大中型企業(yè)噸鋼二氧化硫排放量小于1.8kg，滿足《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》提出的指標(biāo)要求，燒結(jié)煙氣二氧化硫污染初步得到治理。

截至2009年5月底，我國(guó)已建成燒結(jié)煙氣脫硫裝置35套，形成燒結(jié)煙氣脫硫能力8.2萬(wàn)t。已投入運(yùn)行的燒結(jié)煙氣脫硫裝置采用的工藝主要有循環(huán)流化床法、氨-硫銨法、密相干塔法、石灰石-石膏法等。截至2008年底，中央企業(yè)已建成燒結(jié)煙氣脫硫裝置2套，形成燒結(jié)煙氣脫硫能力0.79萬(wàn)t。因此，盡快解決燒結(jié)機(jī)脫硫問(wèn)題，已成為鋼鐵行業(yè)完成節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要課題。

2 國(guó)內(nèi)外燒結(jié)脫硫現(xiàn)狀

我國(guó)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫成為繼火力發(fā)電機(jī)組煙氣脫硫之后SO2排放控制的重點(diǎn)。鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣中含有SO2、SO3、NOx、CO、CO2、H2O、O2、N2、HF、HCL等復(fù)雜成分，且煙氣流量、煙氣溫度等工況參數(shù)波動(dòng)較大，難以進(jìn)行脫硫治理。為解決二氧化硫的排放問(wèn)題，國(guó)外主要有兩種對(duì)策：一是選用低硫的原料；二是煙氣脫硫。煙氣脫硫技術(shù)還有氨法、石灰石-石膏法、活性碳吸收法等多種方法。

2.1 世界鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫工藝技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

隨著工業(yè)化進(jìn)程，世界環(huán)境治理經(jīng)歷了四個(gè)階段。第一階段：可見(jiàn)污染物治理（黑煙、黑水、固廢）；第二個(gè)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(jì)、社會(huì)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(dá)國(guó)家已完成工業(yè)化進(jìn)程，進(jìn)入深層次治理階段，如治理有機(jī)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(dá)國(guó)家鋼鐵燒結(jié)煙氣治理也經(jīng)歷了幾個(gè)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。

2.1.1日本

對(duì)于燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的研究，日本居世界領(lǐng)先地位。70年代日本建設(shè)的大型燒結(jié)廠（如日本鋼管的扇島、福山燒結(jié)廠，住友的鹿島、歌山燒結(jié)廠和新日鐵的若松燒結(jié)廠等）先后采用了燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)，脫硫方式為濕式吸收法，主要有石灰石-石膏法、氨法、鎂法等。但是由于濕法煙氣脫硫工藝無(wú)法解決燒結(jié)煙氣中二噁英含量過(guò)高的問(wèn)題，同時(shí)由于燒結(jié)煙氣還含有SO3、HCL、HF等酸性物質(zhì)和重金屬污染成分，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。日本水島制鐵所的第四燒結(jié)廠采用石灰石-石膏法處理75萬(wàn)m3/h的燒結(jié)煙氣，自1989年投入運(yùn)行以來(lái)，處理效果穩(wěn)定，還可以去除30%~60%的粉塵。日本NKK（現(xiàn)為JFE）京濱制鐵所采用氨-硫氨法進(jìn)行燒結(jié)煙氣脫硫，自1989年投入使用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，副產(chǎn)品硫酸氨質(zhì)量較好，但需提高設(shè)備的耐腐蝕性。該法利用焦?fàn)t氣中無(wú)用的氨與燒結(jié)煙氣中的SO2反應(yīng)回收硫氨，即首先用亞硫酸氨溶液（濃度為3%）吸收SO2并生成亞硫酸氫氨，再將吸收液送到焦化廠吸收焦?fàn)t煤氣中的NH3，進(jìn)而形成亞硫酸氨，隨后送回?zé)Y(jié)廠予以循環(huán)利用。為保證吸收液濃度穩(wěn)定，還要定期外排部分吸收液，并用空氣將排出液中的亞硫酸氨氧化成硫酸氨，加以回收利用。

1987年，日本新日鐵在名古屋鋼鐵廠3號(hào)燒結(jié)機(jī)上配置了一套利用活性炭吸附燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝的裝置，處理量90萬(wàn)m3/h，投資約55億日元，年運(yùn)行費(fèi)用約10億日元。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，該裝置不僅可同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高的脫硫率（95%）和脫硝率（40%），而且具有較好的除塵效果�，F(xiàn)名古屋鋼鐵廠的1、2號(hào)燒結(jié)機(jī)也配置了這種裝置（煙氣處理量130萬(wàn)m3/h），并于1999年7月投產(chǎn)使用。該法是在活性炭移動(dòng)層吸收塔入口處，向煙氣中加入脫硝所需的氨，煙氣在吸收塔內(nèi)形成硫酸、硫酸氫氨等物質(zhì)并被活性碳吸附去除。吸附了硫酸和銨鹽的活性炭被送入解析塔，經(jīng)加熱至400℃左右即可解析出高濃度SO2。解析出的高濃度SO2送往副產(chǎn)品回收裝置利用，生產(chǎn)高濃度硫磺（99.9%以上）或濃硫酸（98%以上）。再生后的活性炭經(jīng)冷卻篩去雜質(zhì)后送回吸收塔進(jìn)行循環(huán)使用。

目前，日本鋼鐵公司共有燒結(jié)機(jī)25臺(tái)，建有燒結(jié)煙氣脫硫裝置的燒結(jié)機(jī)17臺(tái)，其中9臺(tái)采用的工藝是活性炭/焦吸附工藝，8臺(tái)是舊有濕法工藝（均為1989年前建成投運(yùn)），其余8臺(tái)燒結(jié)機(jī)因使用原料、燃料含硫量極低，并采取別的辦法治理二噁英，因此未建脫硫裝置。

2000年日本政府提出執(zhí)行二噁英排放濃度標(biāo)準(zhǔn)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(shí)脫除二噁英。由于原來(lái)濕法工藝，只能脫硫而無(wú)法脫除二噁英，為解決二噁英污染排放控制問(wèn)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，解析過(guò)程能耗大，活性炭易自燃，系統(tǒng)投資、運(yùn)行費(fèi)用非常高，在其他國(guó)家尚未得到很好的應(yīng)用。

2.1.2歐洲

由于原來(lái)使用的鐵礦及焦炭等原、燃料含硫量低，煙氣中二氧化硫濃度符合排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，早期燒結(jié)煙氣治理主要集中在粉塵和二噁英（PCDD/Fs）上，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(guó)杜依斯堡鋼廠108m2燒結(jié)機(jī)1998年建有旋轉(zhuǎn)噴霧干燥（SDA）干法脫硫工藝；

2）法國(guó)ALSTOM（阿爾斯通）研發(fā)NID干法燒結(jié)煙氣脫硫工藝，并在法國(guó)某燒結(jié)機(jī)上實(shí)施；

3）奧鋼聯(lián)研發(fā)MEROS干法脫硫工藝，并在LINZ鋼廠實(shí)施；

4）2006年，德國(guó)迪林根燒結(jié)機(jī)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(jiàn)，國(guó)外燒結(jié)煙氣脫硫工藝的選擇趨勢(shì)是由“濕”到“干”。

2.1.3中國(guó)

目前，國(guó)內(nèi)燒結(jié)煙氣脫硫剛剛起步，濕法、干法并存。而且只考慮脫除二氧化硫，不符合國(guó)際環(huán)保治理趨勢(shì)。雖然我國(guó)還處在工業(yè)化進(jìn)程中，但國(guó)際社會(huì)不會(huì)允許我國(guó)再經(jīng)歷環(huán)保治理的四個(gè)階段�，F(xiàn)在同時(shí)進(jìn)行第二、三階段的工作，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(dòng)；屬于第四階段的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)工作。因此，根據(jù)燒結(jié)煙氣成分復(fù)雜的特點(diǎn)，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。2005年之前，我國(guó)還沒(méi)有一臺(tái)燒結(jié)機(jī)實(shí)施煙氣脫硫技術(shù)。近年來(lái)，隨著環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，節(jié)能減排已成為當(dāng)前宏觀調(diào)控的重點(diǎn)。環(huán)境保護(hù)部于2008年4月8日發(fā)布的中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)鋼鐵行業(yè)（燒結(jié)）》（HJ/T428-2008年）于8月1日實(shí)施。迫于政策壓力，鋼鐵企業(yè)才開(kāi)始將其提上日程實(shí)施燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)，但是又不得不面對(duì)巨大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和高額的投資、運(yùn)行費(fèi)用等問(wèn)題。

二氧化硫是鋼鐵企業(yè)常見(jiàn)的污染物,燒結(jié)過(guò)程中排放的二氧化硫約占總排放量的60%以上。由于國(guó)內(nèi)尚無(wú)專項(xiàng)燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù),因此燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)目被列為我國(guó)至2020年鋼鐵行業(yè)科技發(fā)展指南中的重點(diǎn)研發(fā)課題。2007年5月,寶鋼研究院成功研發(fā)出一整套燒結(jié)煙氣脫硫工藝和關(guān)鍵設(shè)備等系列技術(shù),并于2007年10月在不銹鋼分公司3 號(hào)燒結(jié)機(jī)旁建設(shè)成了工業(yè)試驗(yàn)裝置。之后,科研人員開(kāi)展了全面試驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了專家一致認(rèn)可。該技術(shù)應(yīng)用于寶鋼分公司、不銹鋼分公司、梅鋼,標(biāo)志著這一擁有寶鋼自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果向工程化應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步,我國(guó)首個(gè)大型燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程在寶鋼誕生。

根據(jù)《二氧化硫總量分配指導(dǎo)意見(jiàn)》，至2010年，環(huán)�？偩滞ㄟ^(guò)的以鋼鐵燒結(jié)為代表的非電脫硫重點(diǎn)項(xiàng)目為39個(gè)，其中包括22個(gè)鋼鐵企業(yè)脫硫項(xiàng)目（見(jiàn)表1）。

從目前情況看，我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫應(yīng)用了濕法、干法、半干法和氨法等多種方法。我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫裝置建設(shè)的非常少，有一些已經(jīng)完成建設(shè)并投入運(yùn)行，例如包鋼采用ENS半干法，柳鋼采用氨－硫銨法，三鋼、濟(jì)鋼采用半干法-循環(huán)流化床法，石鋼采用干法-密相干塔法，寶鋼不銹和梅鋼采用改進(jìn)的濕法-氣噴旋沖石灰石/石膏法等。我國(guó)正在建設(shè)或者已經(jīng)簽訂燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)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，太鋼采用濕法等。國(guó)外技術(shù)諸如MEROS、GSCA等也有應(yīng)用，SDA、NID等方法也將被采用�？v觀我國(guó)已運(yùn)行的燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)目，或多或少都存在問(wèn)題，主要原因在于環(huán)保公司照搬電廠的脫硫技術(shù)。總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)燒結(jié)脫硫技術(shù)處于百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的階段，但缺少適合我國(guó)國(guó)情的成熟可靠、運(yùn)行穩(wěn)定的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)。

目前，各種燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用情況，見(jiàn)表2。

3 燒結(jié)煙氣脫硫的主要技術(shù)難題

目前，市場(chǎng)成熟的脫硫技術(shù)是應(yīng)用于燃煤電廠的，如濕法、干法、半干法、氨法等。但這些技術(shù)不能簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)移到鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫上，因?yàn)槿济弘姀S和燒結(jié)廠的工況和煙氣成分差異巨大。當(dāng)前熟練掌握脫硫技術(shù)和具備豐富項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)積累。

在工況方面，例如濕法要配備脫硫塔，而燒結(jié)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)往往沒(méi)有足夠的地方建脫硫塔；還有脫硫產(chǎn)生廢棄物的處理問(wèn)題；在燃煤電廠，脫硫?qū)儆谀┒谁h(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，可以暫時(shí)利用“旁路”直接排放，而燒結(jié)是冶金的中間環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)生產(chǎn)必然受到影響，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較高。

在煙氣成分方面，燒結(jié)煙氣具有以下特點(diǎn)：

1）煙氣量大，生產(chǎn)1t燒結(jié)礦產(chǎn)生4000m3~6000m3煙氣；

2）二氧化硫濃度變化大，范圍在400mg/Nm3~5000mg/Nm3之間；

3）溫度變化大，一般為80℃~180℃；

4）流量變化大，幅度高達(dá)40%以上；

5）水分含量大且不穩(wěn)定，一般為10%~13%；

6）含氧量高，一般為15%~18%；

7）含有多種污染成分，除含有二氧化硫、粉塵外，還含有重金屬、二噁英類、氮氧化物等。這些特點(diǎn)都在一定程度上增加了燒結(jié)煙氣二氧化硫治理的難度。

在經(jīng)費(fèi)方面，燒結(jié)煙氣脫硫設(shè)施投資占燒結(jié)機(jī)總投資的20%~30%，每個(gè)燒結(jié)脫硫項(xiàng)目的投資金額從5000萬(wàn)~2億元不等，主要影響因素有燒結(jié)機(jī)面積大小、現(xiàn)場(chǎng)條件和脫硫技術(shù)的選擇等。從國(guó)內(nèi)已實(shí)施建設(shè)的太鋼、石鋼、柳鋼、濟(jì)鋼和郉鋼等幾個(gè)項(xiàng)目的情況看，項(xiàng)目造價(jià)在4000萬(wàn)~8000萬(wàn)元之間。燒結(jié)煙氣脫硫的運(yùn)行費(fèi)用也很高。以山東某鋼廠90m2燒結(jié)機(jī)石灰石-石膏法脫硫?yàn)槔�，年運(yùn)行費(fèi)用為490萬(wàn)元左右。巨大的資金需求是多年來(lái)燒結(jié)煙氣脫硫不能有效開(kāi)展的重要因素之一。

由于歷史原因，我國(guó)很大一部分燒結(jié)機(jī)建設(shè)年代較早，設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)都沒(méi)有預(yù)留燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)目的建設(shè)場(chǎng)地，造成現(xiàn)在既使想建脫硫裝置也無(wú)場(chǎng)地可建的局面。石灰石-石膏法脫硫技術(shù)是目前燒結(jié)脫硫中最成熟的技術(shù)，在日本應(yīng)用十分廣泛。這是因?yàn)槿毡救鄙偬烊皇�，燒結(jié)脫硫副產(chǎn)物石膏在日本可以得到很好的利用。而我國(guó)有大量廉價(jià)天然石膏，脫硫石膏因品質(zhì)差而未得到利用，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(jìn)脫硫技術(shù)，提高脫硫石膏的品質(zhì)加以利用是擺在燒結(jié)煙氣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(chǎn)物利用方面的問(wèn)題。

隨著國(guó)家環(huán)保政策的逐步落實(shí)，“十二五”期間將有更多鋼鐵企業(yè)開(kāi)始實(shí)施燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)目，因此，開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情、投資少的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)是推進(jìn)燒結(jié)煙氣脫硫工作最迫切需要解決的問(wèn)題。

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