鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀及協(xié)同治理對(duì)策建議

 

　　0引言

 

　　鋼鐵企業(yè)排放廢氣中典型污染物主要包括煙粉、SO2、NOx、二惡英和氟化物等。鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012年重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)排放煙粉塵44萬t，占全國(guó)工業(yè)煙粉塵排放量的23%;SO268萬t，占全國(guó)工業(yè)SO2排放量的10.3%;NOx排放量約占全國(guó)工業(yè)排放量的6.8%左右;二惡英排放量占全國(guó)工業(yè)排放量的33%。傳統(tǒng)的長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)污染物中，50%的煙粉塵和NOx，60%以上的SO2，90%的二惡英排放來自燒結(jié)工序。因此，燒結(jié)煙氣是鋼鐵企業(yè)廢氣污染防治的重中之重。

 

　　1我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀

 

　　燒結(jié)煙氣脫硫已成為發(fā)展趨勢(shì)。自2004年廣州鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)采用雙堿法脫硫以來，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)脫硫經(jīng)過近10年的發(fā)展取得了突破性進(jìn)展，尤其是“十一五”以來，根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策要求，鋼鐵企業(yè)不斷加大環(huán)境治理工作力度，燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫設(shè)施快速增加。截止到2012年底共有389臺(tái)燒結(jié)機(jī)安裝脫硫設(shè)施，燒結(jié)機(jī)脫硫面積63200m2，占燒結(jié)機(jī)總面積的48.6%。鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，廢氣中二氧化硫排放總量和噸鋼排放量均呈逐年下降趨勢(shì)。

 

　　燒結(jié)煙氣脫硫主流工藝已基本形成。目前采用的脫硫技術(shù)主要有濕法、(半)干法。濕法技術(shù)主要有石灰石-石膏法、氨法、氧化鎂法、雙堿法、離子液法;(半)干法技術(shù)主要有LJS循環(huán)流化床法、ENS法、密相干塔法、GSCA雙循環(huán)流化床法、MEROS煙道噴射法、活性炭吸附法、NID煙道循環(huán)法、SDA旋轉(zhuǎn)半干法脫硫。濕法脫硫中以石灰石-石膏法為主，約占濕法脫硫的54.4%;(半)干法脫硫中以循環(huán)流化床為主，約占(半)干法脫硫的41.7%。

 

　　燒結(jié)煙氣脫硫取得顯著效果。一方面，燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫設(shè)施設(shè)計(jì)制造能力和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)明顯提高;另一方面，截止到2012年燒結(jié)工序噸產(chǎn)品SO2排放量由2010年的1.89kg下降到1.77kg，排放強(qiáng)度較2010年降低6.3%，減排二氧化硫11.89萬t。

 

　　2燒結(jié)煙氣脫硫存在的不足

 

　　2.1燒結(jié)煙氣脫硫覆蓋率低，煙氣超標(biāo)排放

 

　　截至2012年底，我國(guó)已建成投運(yùn)燒結(jié)脫硫設(shè)施389臺(tái)，而目前全國(guó)共有燒結(jié)機(jī)超過1200臺(tái)，已建成燒結(jié)脫硫覆蓋率不足1/3。GB28662—2012《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已于2012年開始實(shí)施，顯然2/3未脫硫燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣SO2排放濃度不能滿足現(xiàn)有企業(yè)600mg/m3標(biāo)準(zhǔn)限值要求。因此，約有2/3以上燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣超標(biāo)排放。

 

　　2.2脫硫工程粗制濫造，脫硫率投運(yùn)率低

 

　　經(jīng)調(diào)查，我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫市場(chǎng)混亂，簡(jiǎn)單模仿、低質(zhì)低價(jià)、惡性競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象普遍;防腐、外保溫、副產(chǎn)物處理等環(huán)節(jié)缺失;普遍缺乏有效的運(yùn)營(yíng)維護(hù)，設(shè)備故障率高，投運(yùn)率低。2012年相關(guān)環(huán)保部門核查結(jié)果顯示，全國(guó)平均綜合脫硫效率僅為38.6%。

 

　　2.3脫硫副產(chǎn)物難以利用，易造成二次污染

 

　　濕法脫硫副產(chǎn)物硫酸鈣含量能達(dá)80%以上，目前主要用于水泥緩釋劑、脫硫石膏板等建筑材料。(半)干法脫硫副產(chǎn)物以亞硫酸鈣為主，其含量可達(dá)40%，硫酸鈣含量約占20%，氧化鈣占20%，氧化鐵及其他雜質(zhì)占20%。過高的亞硫酸鈣含量使其在用作水泥混凝土摻和料時(shí)受到限制;脫硫灰中游離氧化鈣含量較高，造成其在長(zhǎng)期水化過程中不斷生成氫氧化鈣，致使含脫硫灰渣材料的制品體積不斷膨脹，以至于開裂。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于(半)干法產(chǎn)生的脫硫灰多以回填廢礦坑、選擇專門的堆場(chǎng)堆放等方式處理，不僅占用土地，還可能污染土壤和地下水。

 

　　2.4脫硫設(shè)施功能單一，協(xié)同控制考慮不周

 

　　GB28662—2012排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燒結(jié)機(jī)頭SO2、NOx、煙粉塵、二惡英4種污染因子提出了控制要求，根據(jù)國(guó)內(nèi)某先進(jìn)鋼鐵企業(yè)實(shí)際監(jiān)測(cè)值，燒結(jié)機(jī)頭氮氧化物和二惡英排放不能達(dá)標(biāo)或不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但目前大多數(shù)燒結(jié)脫硫設(shè)施對(duì)NOx、二惡英的去除缺乏綜合考慮，造成廢氣處理多套設(shè)備、多重投資，一次投入運(yùn)行費(fèi)用均較高。

 

　　3燒結(jié)機(jī)煙氣協(xié)同治理的必要性和緊迫性

 

　　近期國(guó)務(wù)院印發(fā)的大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃中明確提出“加快重點(diǎn)行業(yè)脫硫、脫硝、除塵改造工程建設(shè)。所有鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機(jī)和球團(tuán)生產(chǎn)設(shè)備等都要安裝脫硫設(shè)施”;且2012年開始實(shí)施的GB28662—2012要求，自2015年1月1日起，現(xiàn)有企業(yè)SO2排放需達(dá)到200mg/m3標(biāo)準(zhǔn)要求(新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比詳見表1)，這意味著現(xiàn)有約800臺(tái)燒結(jié)機(jī)將面臨選擇燒

 

　　結(jié)脫硫工藝、安裝脫硫設(shè)施的急迫形勢(shì)。另外，因新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二惡英和氮氧化物提出排放限值要求，且目前有限的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示燒結(jié)機(jī)頭在不采取任何治理措施的情況下NOx和二惡英無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此，實(shí)施燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫脫硝脫二惡英協(xié)同治理，是鋼鐵企業(yè)的必然選擇;選擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的協(xié)同控制技術(shù)是大多數(shù)鋼鐵企業(yè)面臨的棘手問題。

 

　　4燒結(jié)機(jī)煙氣協(xié)同治理技術(shù)發(fā)展方向及管理建議

 

　　燒結(jié)煙氣多污染物協(xié)同治理是指通過一項(xiàng)技術(shù)或多項(xiàng)技術(shù)組合，以單元環(huán)節(jié)或單元環(huán)保設(shè)備鏈接、匹配耦合，達(dá)到對(duì)多種污染物綜合去除的目的。

 

　　4.1燒結(jié)機(jī)煙氣協(xié)同治理技術(shù)發(fā)展方向

 

　　日本燒結(jié)煙氣多污染物治理技術(shù)水平居于世界領(lǐng)先地位，針對(duì)燒結(jié)煙氣SO2、NOx、二惡英等污染物協(xié)同治理，主要采用活性炭/焦吸附工藝，該工藝可脫除SO2、NOx、二惡英和重金屬，且可實(shí)現(xiàn)煙氣中SO2的回收，配套建設(shè)SO2

 

　　制酸裝置生產(chǎn)硫酸。但其投資大、流程長(zhǎng)、占地面積大的特點(diǎn)，限制了該工藝在我國(guó)的推廣使用。太原鋼鐵集團(tuán)450m2燒結(jié)機(jī)頭煙氣污染控制項(xiàng)目引進(jìn)了該技術(shù)，實(shí)際運(yùn)行效果顯示，其脫硫效率達(dá)95%以上，除塵效率達(dá)99.5%，脫硝效率達(dá)33%，脫二惡英效率達(dá)80%，炭質(zhì)粉末可用于焦?fàn)t、燒結(jié)、高爐生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)脫硫產(chǎn)物零排放，年可減少SO2排放量1.6萬t，NOx排放量2200t，制酸系統(tǒng)年可制備98%的濃硫酸2.2萬t回用軋鋼生產(chǎn)。

 

　　歐洲西門子奧鋼聯(lián)針對(duì)燒結(jié)煙氣中SO2、二惡英類污染物等的控制開發(fā)了MEROS工藝，該工藝相對(duì)于活性炭工藝來說，投資較低、流程短、占地小。馬鞍山鋼鐵集團(tuán)300m2燒結(jié)機(jī)采用了此工藝。但馬鋼對(duì)該工藝的二惡英脫除效果尚未作監(jiān)測(cè)。

 

　　德國(guó)迪林根ROGESA鋼鐵公司針對(duì)SO2、二惡英、HF和重金屬等污染物開發(fā)了PAULWURTH曳流吸收塔工藝，同MEROS工藝類似，該工藝不能控制燒結(jié)煙氣中NOx。

 

　　我國(guó)福建龍凈環(huán)保股份有限公司目前在循環(huán)流化床為核心的干法煙氣凈化技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)出LJS新型干法脫硫脫硝一體化技術(shù)，即在LJS基礎(chǔ)上增加脫硝劑，該技術(shù)可使用一種吸收劑(消石灰)在同一個(gè)吸收塔內(nèi)同時(shí)完成脫硫脫硝過程，投資低，占地小，可實(shí)現(xiàn)除塵脫硫脫硝除重金屬等煙氣協(xié)同治理。該技術(shù)目前已用于玻璃窯煙氣脫硫脫硝，脫硝效率可達(dá)70%，但尚未應(yīng)用在鋼鐵企業(yè)，目前正在某鋼鐵企業(yè)進(jìn)行中試。

 

　　火電廠脫硝應(yīng)用較為廣泛的是SCR工藝，但燒結(jié)煙氣NOx濃度較火電廠低，一般在140～500mg/m3，且SCR需要的煙氣溫度為350℃，若采用SCR工藝脫硝，燒結(jié)煙氣需再加熱，投資大，運(yùn)行能耗高，且脫硫和脫硝需分別設(shè)置獨(dú)立的脫除系統(tǒng)，因此，從經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)可行性角度分析，SCR工藝不適用于燒結(jié)煙氣治理。

 

　　寧波鋼鐵有限公司采用的燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)新技術(shù)，通過對(duì)燒結(jié)廢氣低溫余熱循環(huán)利用，燒結(jié)工序總能耗可降低3%以上，此外，由于排放煙氣量的減少和SO2、HCl、HF濃度富集，脫硫效率提高，脫硫設(shè)施對(duì)HCl、HF的脫除效果明顯提高，顆粒物排放量也因煙氣量減少而減少，二惡英和NOx絕大部分被燒結(jié)機(jī)料床分解，寧鋼采用該技術(shù)后減排效果明顯。

 

　　根據(jù)以上分析，上述幾種技術(shù)各有特點(diǎn)�；钚蕴�/焦吸附工藝和MEROS工藝目前應(yīng)用于燒結(jié)煙氣已較成熟，但從成本和占地等因素考慮，這兩種工藝無明顯優(yōu)勢(shì)。從脫除NOx的需求來看，活性炭/焦吸附工藝值得推薦。目前國(guó)際上，西歐燒結(jié)廠采用的均是(半)干法煙氣脫硫，日本從2000年開始對(duì)二惡英控制以來，燒結(jié)機(jī)煙氣治理均采用活性炭吸附。根據(jù)燒結(jié)煙氣波動(dòng)及煙氣污染成分特點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)目前對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，應(yīng)以活性炭/焦吸附法為代表的干法工藝為主，同時(shí)推廣應(yīng)用燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)新技術(shù)。

 

　　4.2鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)變環(huán)保設(shè)施運(yùn)營(yíng)和管理模式

 

　　如前述，我國(guó)目前燒結(jié)脫硫覆蓋率不到1/3，且存在燒結(jié)脫硫工程質(zhì)量低劣，脫硫效率低等問題。目前部分企業(yè)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，脫硫公司負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)的脫硫設(shè)施運(yùn)行效果明顯優(yōu)于鋼鐵企業(yè)負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)的脫硫設(shè)施。因此，建議環(huán)保行政主管部門應(yīng)聯(lián)合發(fā)改、工信對(duì)燒結(jié)機(jī)頭煙氣協(xié)同治理等環(huán)保設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工、采購和運(yùn)行實(shí)施全過程監(jiān)管，切實(shí)保障環(huán)保工程質(zhì)量，發(fā)揮環(huán)保工程減排實(shí)效。此外，應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)對(duì)環(huán)保設(shè)施采用BOT(建設(shè)、經(jīng)營(yíng)、移交)、BOO(建設(shè)、擁有、運(yùn)營(yíng)”)等新的運(yùn)營(yíng)和管理模式，解決目前鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益低下但又面臨減排壓力的難題。

 

　　4.3國(guó)家應(yīng)制訂相應(yīng)政策提高企業(yè)積極性并確保市場(chǎng)公平競(jìng)爭(zhēng)

 

　　我國(guó)為控制燃煤電廠污染，陸續(xù)出臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫脫硝電價(jià)優(yōu)惠政策，2007年5月《燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫電價(jià)及脫硫設(shè)施運(yùn)行管理辦法》(試行)(發(fā)改價(jià)格[2007]1176號(hào))、2012年12月《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于擴(kuò)大脫硝電價(jià)政策試點(diǎn)范圍有關(guān)問題的通知》(發(fā)改價(jià)格[2012]4095號(hào))以及《關(guān)于加快燃煤電廠脫硝設(shè)施驗(yàn)收及落實(shí)脫硝電價(jià)政策有關(guān)工作的通知》(環(huán)辦[2013]21號(hào))等一系列政策的實(shí)施，一方面提高了燃煤電廠安裝脫硫設(shè)施的積極性，另一方

 

　　面大大提高了脫硫設(shè)施建設(shè)質(zhì)量、投運(yùn)率和脫硫效率。根據(jù)上述優(yōu)惠政策，經(jīng)估算，2臺(tái)1000MW燃煤發(fā)電機(jī)組，發(fā)電量175億kW˙h，每年可獲脫硫脫硝補(bǔ)貼4.025億元。

 

　　根據(jù)環(huán)境保護(hù)部2012年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)，調(diào)查統(tǒng)計(jì)的41個(gè)工業(yè)行業(yè)中，二氧化硫排放量位于前3位的行業(yè)依次為電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)，非金屬礦物制品業(yè)。目前我國(guó)電力行業(yè)脫硫脫硝技術(shù)及配套優(yōu)惠政策已基本成熟、穩(wěn)定，而二氧化硫排放量?jī)H次于電力的鋼鐵行業(yè)尚無相關(guān)優(yōu)惠政策。另據(jù)了解規(guī)范運(yùn)營(yíng)環(huán)保設(shè)施的鋼鐵企業(yè)每天的脫硫運(yùn)行費(fèi)用為5萬～6萬元，而鋼鐵企業(yè)近兩年均處于微利運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，政府環(huán)保違法處罰力度偏軟，市場(chǎng)調(diào)整手段缺乏，導(dǎo)致守法者吃虧、違法者獲利的扭曲現(xiàn)象。

 

　　因此，建議環(huán)保部聯(lián)合發(fā)改委出臺(tái)煙氣協(xié)同治理補(bǔ)貼政策和懲治環(huán)保違法的法律法規(guī)，此外，鋼鐵行業(yè)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行差別電價(jià)、水價(jià)政策，用政府和市場(chǎng)“兩只手”，確保鋼鐵企業(yè)市場(chǎng)的公平競(jìng)爭(zhēng)，充分調(diào)動(dòng)鋼鐵企業(yè)安裝協(xié)同治理設(shè)施的積極性，實(shí)現(xiàn)污染物減排。