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《钢铁规划研究》

钢铁行业“十一五”烧结脱硫现状及“十二五”形势分析

一、“十一五”我国烧结烟气脱硫发展综述

(一)烧结烟气脱硫技术快速发展

自国家《十一五规划纲要》中提出将二氧化硫污染物总量减排10%作为约束性指标以来,钢铁行业做了大量的二氧化硫减排工作,其中包括焦炉煤气脱硫,回收副产煤气替代动力煤,推广余热余能综合利用技术减少燃煤量,燃煤锅炉烟气脱硫等。特别是十一五期间,对二氧化硫排放量占钢铁企业60%以上的烧结烟气实施脱硫取得了突破性进展。

我国烧结烟气脱硫最早是在2004年广州钢铁厂24m2烧结机上采用的双碱法。接着包钢180m2烧结机于200512月实施烧结烟气脱硫,采用ENS半干法。从2006年开始,钢铁企业逐步开始进行烧结烟气脱硫技术考察,到2007年钢铁行业烧结烟气脱硫工作进入实质性实施阶段。2007年陆续有济钢、柳钢、三钢、石钢烧结机烟气脱硫装置建成投运。采用的技术有氨—硫铵法、LJS循环流化床法、密相干塔法、循环流化床法。20083月份又有宝钢梅山钢铁厂180 m2烧结烟气脱硫装置投运,采用的是石灰石膏法。随后又有许多企业投运了烧结脱硫装置,采用的技术除以上技术外,还有氧化镁法、离子液法、有机胺法。

经过3年的来源:竞彩足球计算器 时间,烧结脱硫技术在我国钢铁行业得到了广泛的应用。目前采用的脱硫技术主要有湿法、干法、半干法。湿法主要有石灰石-石膏法、硫铵法、氧化镁法、双碱法、离子液法。干法主要有LJS循环流化床法、ENS法、密相干塔法、GSCA双循环循环流化床法、MEROS烟道喷射法、活性炭吸附法、NID烟道循环法。半干法主要有 SDA旋转喷雾法等。

但是从已建成脱硫装置的烧结机大小和企业看,一般小的烧结机、小企业以湿法石灰石膏法、氧化镁法为主,例如河北省武安地区。大的烧结机、大企业采用的技术以干法、石灰石膏法、氨法为主。特别是干法,如宝钢、梅钢、马钢、唐钢、京唐钢铁、昆钢、太钢、邯钢、迁钢、攀钢、沙钢、鞍钢等采用干法的烧结机面积为260 m2500 m2

(二)烧结脱硫设施建设状况及减排效果分析

2010年底,我国建成脱硫装置的烧结机220台,参加脱硫的烧结机面积达25000m2其中,90及以上烧结机建成烧结烟气脱硫设施约110台套,烧结机面积约19500 m2。在配套建设烧结烟气脱硫设施的烧结机中,90m2180m2烧结机占比53.6%180m2300m2烧结机占比29.1%300m2以上烧结机占比17.3%。另据不完全统计,已实施脱硫的90m2以下烧结机约110台,烧结机面积约5600 m2如按单位烧结机面积投资(全烟气脱硫)2025万元计算,全行业共完成烧结脱硫总投资约66亿元。

根据已建脱硫装置的220台烧结机所在区域位置使用原燃料含硫情况分析,产生二氧化硫约50万吨,按设计脱硫效率及设计同步运行率计,应减排二氧化硫42万吨。由于已建成的脱硫装置中,只有少数企业建的脱硫装置能稳定运行,脱硫效率在85%以上,同步运行率80%以上,极少数企业的脱硫效率能达到95%以上,同步运行率95%以上。但绝大多数企业装置脱硫效率、同步运行率达不到脱硫公司承诺的设计值,有的脱硫效率极低,不到20%。还有因为部分装置是半烟气脱硫、有的采用的工艺技术属于首台套,还有的处在调试中。因此,已建成220台套脱硫装置平均脱硫效率按70%,同步运行率60%考虑,已建的脱硫装置减排SO2量达21万吨左右,有可能还低于此值。

二、我国烧结脱硫设施建设中存在的主要问题

总体上看,我国烧结脱硫设施建设存在以下问题:

(一)烧结烟气脱硫认识存在误区

少数企业认识上存在两个误区:一是认为烧结烟气脱硫和通风除尘一样,原理、工艺、设计、维护非常简单,忽视承建单位的工程能力,选择报价明显偏低的脱硫公司或者在其它领域合作过的环保公司,建设的脱硫工程低价低质,难以长期稳定运行;二是认为烧结烟气和燃煤电厂烟气特点差异很大,十分复杂,因此排斥在燃煤电厂烟气脱硫有大量成功工程经验的承建单位。

在工信部组织烧结烟气脱硫工艺技术后评估工作时,有5家脱硫公司以石灰石-石膏法申请参加后评估。专家组在评审过程中发现,同样是石灰石-石膏法,一些小脱硫公司的报价明显偏低,但随之而来的就是偷工减料、低价低质。因此,钢铁企业在选择脱硫公司时应加强对其资质、经验和工程能力的审核。

(二)少数脱硫装置不能满足总量减排核查要求

钢铁企业建设烧结脱硫装置一方面是环保意识增强,这是承担社会责任的体现,另一方面也是为了满足二氧化硫总量减排的要求。如果建设的烧结脱硫装置在设计、建设和运营维护上没能达到核查标准,二氧化硫减排量无法得到管理部门的认定。目前有的企业存在烧结烟气脱硫装置的DCS系统历史纪录无法调取,或者在线监测装置的安装位置不符合要求,或者没有保存必需的运行参数人工报表等问题。

(三)副产物没有得到很好的利用,存在二次污染隐患

由于烧结烟气中成分复杂,含有重金属、二恶英、HClHF等多种污染物,导致石膏、硫铵、脱硫渣等脱硫副产物的品质较差,资源化利用难度较大,甚至可能在利用过程中发生二次污染事故。

(四)重工艺、轻设计和运行维护

部分脱硫公司缺乏实际脱硫工程经验,在技术交流时经常强调其工艺的先进性,但往往在装置实际建设和运行维护过程中,由于经验不足,导致系统难以正常运行。钢铁企业在选择脱硫技术时,也常常忽视脱硫公司的工程设计能力和工程建设经验,缺乏实际运行维护经验,使部分装置长期无法正常投入运行。

例如:在工信部组织的烧结烟气脱硫工艺技术后评估工作中发现,某参评脱硫工艺从技术原理上具有创新性,脱硫剂可循环使用、副产物利用途径良好,但脱硫公司缺乏实际工程经验,脱硫装置在材质选择、设备选型、设计等方面都存在问题,且系统关联性高、运行维护难度较大,导致脱硫装置难以实现稳定运行。

三、十二五钢铁行业减排形势分析

《国家环境保护十二五规划基本思路》中指出:我国环境形势呈现局部有所改善,总体尚未遏制,形势依然严峻的特点。十二五期间我国仍将处于工业化和城市化快速发展阶段,经济结构调整和粗放型经济增长方式的转变还需要较长来源:竞彩足球计算器 时间,污染减排任务仍然相当艰巨,改善环境质量的难度持续增加和人民群众不断提高的环境需求之间的矛盾更加突出,环境压力继续加大。“思路”要求到2015年,在化学需氧量、二氧化硫排放量比2010年削减5—10%的基础上,将氨氮、氮氧化物纳入减排计划,减排幅度按5—10%考虑。同时,其它污染物的控制也提到议事日程,新的排放标准即将颁发;另外我国履行斯德哥尔摩公约进入了实质性阶段,重点行业二恶英的控制规划已经完成,环境保护部等九部委于去年114日发布了《关于加强二恶英污染防治的指导意见》,十二五期间二恶英将成为重点控制对象。

钢铁工业是国民经济的重要支柱产业,但也是我国最主要的能源资源消耗和污染物排放行业之一。特别是国家重点控制的污染物二氧化硫,钢铁行业的排放量仅次于火电行业,而且随着电力行业烟气脱硫工作取得明显成效,钢铁行业占全国工业二氧化硫排放量的比例由十一五初期的8%左右上升到了2009年的10%左右。

根据我国经济发展趋势分析,钢铁产量在十二五期间将维持在7亿吨左右,按目前吨钢排放二氧化硫水平,钢铁行业将产生二氧化硫达200万吨以上,总量呈现增加趋势;而且绝大多数钢铁企业二氧化硫排放浓度高于200mg/m3,约800-2000mg/m3,排放浓度与二氧化硫新标准(报批稿)要求相差较大。钢铁行业二恶英也是产生量大的行业之一,也将是重点控制对象。因此,国家环境保护要求日趋严格,给钢铁行业污染减排提出了更高的要求,特别是钢铁行业在十二五期间大气污染治理工作任务繁重而艰巨,二氧化硫减排形势相当严峻。

四、对我国烧结烟气脱硫技术发展方向建议

根据烧结烟气波动及烟气污染成份特点,以及国际社会对环境污染治理要求的变化,目前国际上烧结烟气治理以干法、半干法为主。西欧烧结厂在烧结烟气净化处理时,必须同时考虑脱硫、除尘、去除二恶英、重金属、氯化氢、氟化氢和有机碳VOC,因此,西欧烧结厂采用的均是半干法烟气脱硫。日本从2000年开始对二恶英控制以来,烧结机烟气治理均采用活性炭吸附,而且越来越多的原有湿法改造成了活性炭吸附工艺。欧洲少数钢铁企业采用的湿式Airfine系统,属于治理二恶英的BAT技术,只能脱除二恶英和重金属,没有脱硫效果。

结合我国十二五期间对环境保护的要求,以及国际环境保护发展趋势,建议我国烧结烟气脱硫技术发展,应考虑与SO2NOXSO3、颗粒物、二恶英等多种污染物的协同控制。采用应以LJS循环流化床法为主的干法工艺,以石灰石—石膏法为辅的湿法工艺。