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烧结机脱硫工艺如何选?
发布时间:2011-01-05 点击数:
烧结机脱硫工艺如何选?
专家建议,钢铁脱硫要考虑副产物能否有效利用
 
日期:2010-07-14  作者:丁士能  来源:中国环境报第6版
 
 
 
 
    我国钢铁行业新上的脱硫设备总量快速增长,新上设备已近百台,大规模脱硫设备的安装为解决我国烧结烟气的污染问题做出了重要贡献。但是实现烟气脱硫仍不算大功告成,大量脱硫副产物是否有效利用?能否避免电厂脱硫副产物销纳困难的问题?本报记者采访了河北省环境科学学会技术推广部副主任李云凯。
  防止脱硫副产物成为新的污染源
  记者:目前,我国钢铁行业新上脱硫设备已有近百台,数量增长很快,这么多大型环保设备运行中产生的副产物产量如何?
  李云凯:我国钢铁厂的新上脱硫设备已占烧结机总量的10%,其中还有约30套设备正在施工,到今年年底,我国钢铁厂脱硫设备的安装总量将达到150台,占我国钢铁厂烧结机总台数的15%,数量增长相对较快。在关注脱硫设备运行的同时,也必须解决脱硫副产物的处理和有效利用问题。目前我国钢铁行业总脱硫能力可达30万吨,产生的副产物约有48万吨~50万吨,而且持续增加。
  钢铁厂选择什么样的工艺极为重要。如果选择了不合适的工艺,不仅运行上有风险,副产物的再利用也成为新的难题,因此,钢铁企业在选择脱硫工艺时不仅要了解工艺的脱硫效率,还要了解副产物是什么、如何利用。防止脱硫副产物成为新的污染源。
  半干法脱硫副产物资源化应用难度大
  记者:国内许多大型钢铁公司采用石灰半干法对烧结机机头二氧化硫污染进行治理,这种工艺副产物的主要成分是什么?是否能够资源化利用?
  李云凯:副产物综合利用难度大是当前半干法烧结脱硫工艺面临的最大障碍之一。半干法脱硫技术主要有密相干塔法、循环流化床法、旋转喷雾干燥法等。目前,国内已有超过10台烧结面积在200平方米以上的烧结机使用了半干法脱硫技术,但通过对几家设备及副产物处理情况的跟踪考察,现在看来,脱硫副产物的利用遇到了一些较难解决的问题。
  一是半干法脱硫副产物资源化应用难度大。
  半干法脱硫副产物的成分以亚硫酸钙为主,其含量可达40%,硫酸钙的含量约占20%,氧化钙占20%,氧化铁及其他杂质占20%。首先,过高的亚硫酸钙含量使其在用作水泥混凝土掺和料时受到限制,因此,干法和半干法的脱硫灰渣不能直接作为水泥混和材料使用,只能少量掺加;其次,如果利用不合理,比如煅烧温度过高等,就可能释放出二氧化硫,造成二次污染;再者,脱硫灰中游离氧化钙含量较高,会在长期水化过程中不断生成氢氧化钙,致使含脱硫灰渣材料的制品体积不断膨胀,以至于开裂。这是脱硫灰渣在建材领域中应用的障碍。
  二是亚硫酸钙强制氧化的成本高,技术不成熟。
  亚硫酸钙是影响干法和半干法脱硫灰应用的最主要因素。如何用经济、高效、方便、实用的方法将脱硫灰中的亚硫酸钙氧化成为硫酸钙是解决干法、半干法脱硫灰应用问题的关键。对亚硫酸钙强制氧化技术进行的理论研究表明,加入一定量的催化剂对亚硫酸钙的转化有一定的促进作用,一般催化剂加入量在2%左右,如果催化剂加入量过少,则反应将进行得十分缓慢。如果不加入催化剂,则需要在较高的温度(约400摄氏度~450摄氏度)下反应1个小时,才能达到80%以上的氧化率。以目前的研究看来,不论是加入氧化剂还是高温处理,成本都很高,国内外实际应用的实例很少。
  三是将脱硫副产物填埋和堆放不符合我国国情。
  目前国内对于干法与半干法产生的脱硫灰多以抛弃方式处理,如回填废矿坑、选择专门的抛弃场地堆放等。简单填埋或堆放不能彻底解决问题,如果长时间得不到妥善处理,不仅会大量占用土地,还可能污染土壤。我国的土地资源非常宝贵,大量的填埋和堆放绝对不符合中国国情。
  湿法脱硫副产物应用途径多
  记者:石灰—石膏湿法脱硫工艺在电厂脱硫工程中占据着重要地位,这种工艺应用在烧结烟气脱硫后所产生的副产物处理情况如何?
  李云凯:石灰—石膏湿法脱硫工艺一直在电厂脱硫中占主导地位,90%以上选择此工艺的设备仍在稳定运转,究其原因,不仅是因为此工艺具有技术成熟、脱硫剂易得、脱硫效率高等优点,还在于其副产物的资源化利用也做得很好。
  钢铁厂烧结机机头的烟气成分与燃煤电厂不同,必须针对烧结烟气的特点对石灰—石膏湿法脱硫工艺进一步改进,但是改进工艺后产生的副产物硫酸钙的含量仍能达到80%以上,因此石灰—石膏湿法脱硫工艺产生的脱硫副产物在资源化应用方面仍具有很大优势,目前脱硫石膏主要应用在以下几个方面。
  可用于建筑材料。现在已经有建材生产厂家完成了脱硫石膏用作墙材技术的研发,并应用于生产实践。通过某厂家提供的数据,其每年生产100万平方米的脱硫石膏板,消耗脱硫石膏3万吨。根据我国每年建筑面积的调查,每年仅隔墙面积就超过10亿平方米,如果全部使用脱硫石膏板,每年可消耗脱硫石膏3000万吨;除此之外,脱硫石膏还可以生产纸面石膏板。纸面石膏板主要应用于内隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等,此技术日渐成熟,对脱硫石膏的年消耗量也很大。
  可用于水泥缓释剂。有数据表明,普通水泥中脱硫石膏与天然石膏添加量相同时,水泥的凝固时间和强度变化不大,因此,脱硫石膏可以替代天然石膏用于水泥生产,添加量为4%~6%。中国是水泥生产大国,从1985年起我国水泥产量连续20多年名列世界第一,是同期全世界水泥发展速度最快的国家。2007年我国水泥产量超过13.5亿吨,约占全球水泥总产量的一半,2008年水泥产量达到了13.88亿吨。因此,用于水泥缓释剂消耗脱硫石膏的量将相当可观。
  此外,钢铁厂也可以利用脱硫石膏与硅酸盐熟料、高炉矿渣按照一定的比例生产矿渣水泥,莱芜钢铁有限公司就成功研发了脱硫石膏生产矿渣水泥的方法,经检验矿渣水泥的性能很好。
  记者:目前企业中有没有比较好的应用案例?
  李云凯:中泰环保(济南高新开发区中泰环保技术开发中心)烧结机烟气脱硫技术采用石灰—石膏湿法脱硫工艺,脱硫产物石膏一般卖给当地的水泥厂。例如,河北宏达钢铁厂的脱硫石膏直接销往当地水泥厂,但是当地水泥厂由于技术原因和规模所限,对脱硫石膏的消耗量有限。于是我们介绍中泰环保与河北金隅红树林环保技术有限责任公司三河市水泥厂签订了初步协议,中泰环保在河北省脱硫项目所产生的脱硫石膏全部卖给三河市水泥厂做为水泥缓释剂。除此之外,中泰环保还将投资1000万元在唐山建立一个专门使用脱硫石膏生产石膏砌块的基地,这就解决了技术使用方的后顾之忧。中泰脱硫技术建设投资少,日常运行成本低,能稳定达标运行,副产物脱硫石膏可综合利用,这给钢铁企业烧结机脱硫很好的启示。