国内烧结脱硫概述
一、烧结脱硫的相关背景
近年来，随着占全国工业能耗和二氧化硫排放近７０％的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大高耗能行业的发展，节能减排已经成为当前宏观调控的重点，政府确定了“十一五”期间单位ＧＤＰ能耗降低２０％左右和主要污染物排放减少１０％的目标。二氧化硫做为主要污染物之一，其减排自然成为当前及以后我国环境保护工作的重中之重。有关媒体报道，根据《二氧化硫总量分配指导意见》，原国家环保总局编制的“‘十一五’期间SO2控制计划”做出如下安排：电厂计划减排二氧化硫480万吨，其它行业计划减排 30万吨，其中钢铁行业要减排10万吨。在钢铁行业这10万吨中，烧结工序占50%，钢铁企业的电厂占40%,其它占10%。
在钢铁生产过程中，二氧化硫是主要污染物之一，主要来自于烧结工序产生的烟气。未脱硫的烧结烟气中二氧化硫排放浓度一般为400mg/Nm3～1500mg/Nm3,有的可以达到3000 mg/Nm3左右。新的《钢铁工业大气污染物排放标准》将要颁布，征求意见稿中对新建装备要求二氧化硫排放浓度为≤100mg/Nm3。按照我国目前的原燃料生产条件，既使全部采用进口矿生产也不能够达到上述要求。而在排放量方面，据统计，烧结工序排放的二氧化硫约占钢铁生产总排放量的60%以上，甚至会达到90%左右。如果二氧化硫实现回收利用，可以给企业带来一定的经济效益。因此说二氧化硫的直接排放不仅污染了环境，还给企业造成了一定的经济损失，这一现象已经日益受到钢铁企业的重视。
2007年我国烧结矿产量高达5亿吨，球团矿产量也近1亿吨，均创下历史新高。同年，我国钢铁行业二氧化硫排放量为75.64万吨，比2006年仅减少了0.5%。“十一五”头两年均未实现“十一五”规划提出的污染物排放总量减少10%的约束性减排目标，这将造成钢铁行业后三年减排压力巨大。而今年上半年二氧化硫外排总量不降反升（1.67%），使钢铁行业二氧化硫减排的形势更加严峻。因此烧结工序的脱硫成为钢铁企业环境治理的首要任务。原国家环保总局已经修订《钢铁工业大气污染物排放标准》，其中将二氧化硫的排放控制作为重要内容，并要求钢铁企业的烧结工序配备烟气脱硫装置。
另外，近年来，伴随着我国钢铁工业的迅猛发展，烧结工序的技术和装备都有了很大进步，烧结机逐步向大型化发展，这也符合国家逐步淘汰小型烧结机的政策。我国已经能够自主设计、制造具有国际先进水平的300m2～500m2级大型烧结机。截至2007年年底，我国已投产的烧结机中300m2～495m2的有35台，而且还有一些大型烧结机正在建设中。在当前烧结机面积大幅增加的情况下，应加大烧结烟气脱硫高水平技术装备的研究开发力度。
因此，尽快解决烧结机脱硫问题，已成为钢铁行业完成节能减排、实现循环经济和可持续发展的一个重要课题。
二、国内开展烧结脱硫遇到的问题
我国烧结烟气脱硫尚处于起步阶段，2005年之前还没有一台烧结机实施烟气脱硫。近年来，随着环保要求的日趋严格，节能减排已成为当前宏观调控的重点。环境保护部于2008年4月8日发布的中华人民共和国环境保护标准《清洁生产标准钢铁行业（烧结）》（HJ/T428-2008年）于8月1日实施。迫于政策压力，钢铁企业才开始实施烧结脱硫或将其提上日程，但是又不得不面对烧结脱硫的巨大技术风险和高额的投资、运行费用等问题。
（一）缺少成熟技术是目前的主要问题
目前，市场成熟的脱硫技术是应用于燃煤电厂的，如湿法、干法、半干法、氨法等。从建设项目的实际应用来看，国内的主流技术是湿法。但这些技术不能简单转移到钢铁企业烧结脱硫上，因为燃煤电厂和烧结厂的工况和烟气是有巨大差异的。当前熟练掌握脱硫技术和具备丰富项目管理经验的人员更熟悉燃煤电厂的环境，不了解冶金工艺，缺乏必要的专业经验积累。
在工况方面，例如湿法要配备脱硫塔，而烧结机现场往往没有足够的地方建一个脱硫塔以及处理脱硫产生的废弃物；在燃煤电厂，脱硫属于末端环节，一旦出现问题，可以暂时利用“旁路”直接排放，而烧结是冶金的中间环节，一旦出现问题，整个生产必然受到影响，试验风险较高。
在烟气方面，钢铁行业烧结烟气是烧结混合料点火后随台车运行，在高温烧结成型过程中产生的含尘废气。烧结系统烟气与燃煤电厂烟气有着明显的区别，其排放主要特点是烟气排放量大、二氧化硫排放浓度低且波动范围宽、二氧化硫排放总量大等。具体表现为：
1、烟气量大。烧结过程是在完全开放及富氧环境下进行的，过量的空气通过料层进入风箱，进入废气集气系统经除尘后排放。因此,烧结机相对于电厂燃煤炉窑等其它封闭式燃烧系统烟气排放量明显偏大，一吨烧结矿大约产生4000～6000m3烟气。具体表现为燃煤炉窑等封闭式燃烧系统烟气氧含量为3-5%，烧结机头烟气氧含量为15-18%。
2、二氧化硫排放浓度低、波动范围宽。受烧结工艺特点决定,随着原料来源的不同、烧结工艺参数（如料层厚度、空气过剩系数、烧结温度碱度等）的变化，原料中的硫转换为二氧化硫的转换率为60-90%，烧结烟气中二氧化硫含量一般为 400-1500mg/Nm3，有的可以达到3000 mg/Nm3左右。而电厂燃煤炉窑二氧化硫转换率为95%，烟气中二氧化硫浓度仅受燃料煤种影响，变化幅度小，多稳定在4000mg/Nm3左右。
3、烧结机烟气中SO2的浓度随位置的不同而变化，即头部和尾部烟气SO2浓度低，中部烟气SO2浓度高。
4、含尘浓度高。烟尘主要以铁及其化合物为主,还含有硅、钙等铁矿伴生成分。
5、含有腐蚀性气体,如H2S、NOX、SOX。
6、含水量大。这是烧结工艺特点决定的，烟气中的含水量在10%左右，而电厂燃煤炉窑烟气中的含水量在3-5%左右。
7、温度变化范围大，在85℃到150℃之间,而电厂的烟气温度基本保持在150℃左右。
烧结烟气的这些特点，要求脱硫系统对烟气有较强的适应能力。将用于电厂烟气脱硫的技术直接应用于烧结烟气脱硫成功的可能性较小，为此必须根据烧结烟气的特点，在电厂烟气脱硫技术的基础上，经过充分的实验，完善脱硫技术。
从目前情况看，我国烧结脱硫应用了湿法、干法、半干法和氨法等多种方法。我国烧结脱硫工程建设的非常少，有一些已经完成建设并投入运行，例如：包钢采用 ENS半干法，柳钢采用氨－硫铵法，三钢、济钢采用半干法--循环流化床法，石钢采用干法--密相干塔法，宝钢集团不锈钢分公司和梅钢公司采用改进的湿法 --气喷旋冲石灰石/石膏法等。我国正在建设或者已经签订烧结脱硫项目合同的钢铁企业有20余家，例如：南钢、杭钢、日钢采用氨－硫铵法，莱钢、邢钢、邯钢均采用半干法，太钢采用了湿法等。国外技术诸如MEROS（Maximized Emission Reduction of Sintering，即最大化减少烧结放散）GSCA（固气循环半干法烟气脱硫技术）等也被应用，其它技术诸如SDA、NID方法也将被采用。纵观我国已经运行的烧结脱硫项目，或多或少都存在问题，主要原因在于环保公司照搬了电厂脱硫的技术。总体来说，我国烧结脱硫技术处于百花齐放、百家争鸣的阶段，但缺少适合我国国情的成熟可靠、运行稳定的烧结脱硫技术。
虽然缺少烧结脱硫的经验，但是国内的环保公司并未停止自己研发的脚步。目前宝钢集团梅钢公司的烧结脱硫工程已运行近一年，效果较好。这一工程采用的是改进的湿法—气喷旋冲石灰石/石膏法，由宝钢研究院和国内某环保公司合作，经过近两年的研究，终获成功。由此可见，只要钢铁企业和环保公司密切合作，经过充分的实验，一定能研发出适合我国国情的烧结脱硫技术。
（二）其它问题
1、巨大的投资和高昂的运行费用。据业内人士介绍，烧结烟气脱硫设施投资占烧结机总投资的20%～30%，每个烧结脱硫项目的金额从5000万元到2亿元不等，主要影响因素有烧结机的大小、现场条件和脱硫技术的选择等。从互联网上披露的国内已实施建设的几个项目的情况看，项目造价在4000万元到 8000万元之间。烧结脱硫的运行费用也是一个很大的数字。以山东某钢厂90m2烧结机湿法--石灰石/石膏法脱硫为例，一年的运行费用为490万左右。巨大的资金需求是多年来烧结烟气脱硫不能有效展开的重要因素之一。
2、缺少建设场地，脱硫副产物难以利用也为烧结脱硫的开展增加了难度。由于历史的原因，我国很大一部分烧结机建成年代较早，设计和建设时都没有预留烧结脱硫项目建设场地，造成现在既使想建脱硫装置也无地可建的局面。石灰石/石膏法脱硫技术是目前烧结脱硫中最成熟的技术，在日本应用十分广泛。这是因为日本缺少天然石膏，因此，副产物脱硫石膏可以得到很好的利用。而我国存在大量廉价天然石膏，脱硫石膏因品质差而利用受阻，电厂脱硫石膏被直接抛弃，造成固体废弃物的二次污染。因此如何改进脱硫技术，提高脱硫石膏的品质加以利用是摆在烧结脱硫工作者面前的大课题。其它的氨法、干法也存在脱硫副产物利用方面的问题。
因此，开发适合我国国情的烧结脱硫技术、实现主要设备国产化、降低投资和运行成本以及合理利用副产品是推进烧结烟气脱硫工作最迫切需要解决的问题。
三、国内开展烧结脱硫的主要对策
面对存在的问题，专家建议可以考虑以下对策：
（一）慎重选择脱硫技术
1、确定适合自己情况的脱硫技术
目前，国内外烟气脱硫的技术有很多种，选用何种技术主要取决于烟气的含硫率、脱硫效率、脱硫剂的供应条件及用户的地理位置、副产品的利用等因素。脱硫技术相同但在不同的地区，其脱硫成本将不尽相同。因此，根据各钢铁企业的具体情况选择最适合的脱硫技术及合理的设计参数是至关重要的，因为它不但影响到脱硫系统的安全可靠运行，而且也直接关系到脱硫系统的运行成本等实际问题。
2、建设能够安全可靠运行的脱硫工程作为烧结工序的一个子系统。烧结烟气脱硫工程需要考虑加装烟气脱硫系统后，不影响烧结机的正常运行，如脱硫系统出现问题，烧结烟气仍能正常地通过除尘系统及烟囱排放。
3、选择合适的脱硫效率，满足减排SO2目标要求。所谓足够的脱硫效率，就是能够满足烟气经脱硫处理后达标外排，并且经脱硫处理后外排SO2总量满足对钢铁企业总量控制、符合清洁生产指标要求的脱硫效率。根据火电厂烟气脱硫实际研究，当脱硫率由30%增加到50%时，投资增加1倍；脱硫率增加到70%，其投资将增加到30%时的4倍；脱硫率越高，则投资增长越大。就目前情况看，1台360m2烧结机烟气脱硫设施投资大约在8000万元到1亿元。因此，在满足减排要求的前提下，脱硫率并非越高越好。
4、尽量使技术、设备国产化，以降低投资和运行成本。影响烧结烟气脱硫技术在我国应用的主要障碍之一就是脱硫成本问题。我国烟气脱硫起步比较晚，技术还不成熟。如果全部引进国外先进的脱硫技术和设备，投资大，运行成本高，会给企业带来较重的经济负担。以我国火电脱硫的情况看，火电脱硫经历了由绝大部分引进国外脱硫技术和设备到绝大部分技术及设备国产化的过程，因此，其投资也发生了很大的变化。 2000年前，大多为进口设备，单位投资高达800-1300元/千瓦，经过国产化，2005年单位投资为150-250元/千瓦。烧结烟气中SO2的特性与火电烟气中SO2特性是类似的，因此，我国要在利用已有的火电脱硫技术和设备的基础之上，研究出针对烧结脱硫的技术，力争投资少，运行成本低。同时，根据烧结机烟气中SO2是在变化，即头部和尾部烟气SO2浓度低，中部烟气SO2浓度高的特点，在满足SO2排放总量控制的要求下，为了减小脱硫装置的规模，可以只将含SO2浓度高的中部烧结烟气引入脱硫装置。
5、采取循环经济的运行模式，高效利用副产品，降低运行成本。脱硫技术的选择受很多因素的制约，其中所选技术产生的副产品如何处理就是一个应该考虑的因素。如果副产品得到有效利用，既能降低运行成本，又可以减少二次污染。以湿法的石灰石 /石膏法烟气脱硫技术为例，日本的企业通过完善的制备系统制造出品质优良的石膏以取代进口；我国山东某钢厂通过对脱硫石膏的有效利用使90m2烧结机的运行成本由490万元降低到83万元，相当于每吨烧结矿仅增加成本0.93元。而目前国内大多数火电厂对脱硫副产物大都经过简单处理后，直接抛弃，造成了二次污染。因此，钢铁厂烧结烟气脱硫必须充分考虑副产品的利用问题，实现循环经济运行模式，使企业在治理环境的同时，减少企业的经济负担。
（二）加大自主研发的力度
如前所述，因为电厂烟气和烧结烟气的区别，照搬电厂的脱硫技术用于烧结脱硫是行不通的。同理，因为国内、国外烧结原料不同而导致烧结烟气不同，虽然国外发达国家的烧结脱硫技术较成熟，但如果照搬过来用于我国的烧结脱硫也是不合适的。只有环保公司、科研机构和钢铁企业密切合作，自主研发，才能找到适合我国国情的烧结脱硫技术。宝钢集团梅钢公司烧结脱硫工程的顺利运行，就是一个例子。据媒体报道，国内某“中字号”环保公司计划和中南大学、湘钢、涟钢等合作，利用两到三年的时间，研究开发钙基干法/半干法脱硫技术和氨法脱硫技术。应该说这是大势所趋，符合烧结脱硫的发展方向。
（三）建设示范工程，将成熟的技术和装备在国内推广应用。国内应积极建设烧结脱硫示范工程，开展技术交流与合作，并迅速将先进技术推广到其它企业。对一些重大项目，国家和地方政府应给予资金支持，减少企业独立承担的技术风险。从事钢铁企业烧结球团技术装备研发的单位更应积极主动承担烧结脱硫设计和建设工作，在新建烧结机中尽量配套建设脱硫设施。
（四）从政策上进行扶持。国家应建立奖惩机制，利用财政、税收等手段给予脱硫企业一定优惠，降低企业实际投资和运行费用，提高企业脱硫的积极性。同时，征收二氧化硫的排污费用，大大增加企业不脱硫的排污成本，并鼓励发展脱硫石膏等脱硫副产物的综合利用，使利用脱硫副产物的企业也能享受减免税收等优惠政策。
综上所述，现在正值我国钢铁企业烧结脱硫事业蓬勃发展的时期，巨大的市场蕴藏着巨大的商机。因为烧结脱硫是一个一次性投资及运行费用都很高的工程，钢铁企业在这关键时期，应慎重考虑，多方考察，选择适合本企业的成熟脱硫技术，不能仅为了应付国家环保而不顾效果匆匆上马。各环保公司、研究机构等则应加紧与钢铁企业密切合作，共同为钢铁企业烧结脱硫做出贡献。
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