吳國江  劉宗方  劉品良

(江蘇省蘇州市常熟市龍騰特種鋼有限公司燒結(jié)分廠)

摘要：燒結(jié)廠是重要的冶金工業(yè)單位，其燒結(jié)過程中產(chǎn)生的煙氣中含有大量的二氧化硫（SO₂）等有害氣體，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。半干法脫硫技術(shù)作為一種有效的煙氣治理方法，在燒結(jié)廠中應(yīng)用具有重要意義。本論文旨在研究半干法脫硫技術(shù)在燒結(jié)廠煙氣治理中的應(yīng)用情況，并評估其在降低SO₂排放和改善環(huán)境質(zhì)量方面的效果。 

關(guān)鍵詞：半干法脫硫；燒結(jié)；煙氣治理；應(yīng)用

1  背景介紹

在燃煤發(fā)電行業(yè)中，煙氣中的二氧化硫（SO₂）是一種常見的污染物，對環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重影響。為了減少煙氣中的SO₂排放，脫硫技術(shù)成為燒結(jié)廠煙氣治理的重要手段之一。半干法脫硫技術(shù)作為一種成熟的脫硫技術(shù)，具有高效、節(jié)能、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，逐漸在燒結(jié)廠煙氣治理中得到廣泛應(yīng)用。

燒結(jié)廠是冶金行業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，煙氣中含有大量的SO₂等有害氣體。這些有害氣體不僅會造成大氣污染，還可能對周圍環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。因此，燒結(jié)廠煙氣治理是保護(hù)環(huán)境、改善空氣質(zhì)量的重要任務(wù)。

半干法脫硫技術(shù)通過引入適當(dāng)?shù)拿摿騽跓Y(jié)廠煙氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將SO2轉(zhuǎn)化為可排放或可回收利用的物質(zhì)。該技術(shù)具有較高的脫硫效率，能夠達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，并且對燒結(jié)工藝的影響較小。

2  燒結(jié)廠煙氣中的二氧化硫排放

2.1  燒結(jié)過程和煙氣產(chǎn)生

燒結(jié)是一種將細(xì)粉狀的鐵礦石和其他添加劑通過高溫?zé)崽幚磙D(zhuǎn)化為塊狀礦團的冶金工藝過程。燒結(jié)過程主要包括配料、燒結(jié)、冷卻和礦石分級等步驟。

首先，在配料階段，將鐵礦石、焦炭、燃料和燒結(jié)助劑等物料按一定比例混合，形成燒結(jié)礦料。

然后，礦料被輸送到燒結(jié)機上的燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)崽幚怼Ｔ跓Y(jié)過程中，礦料在燒結(jié)機中逐漸升溫，礦石表面開始熔化，并與燃料中的碳反應(yīng)，釋放出大量的熱量。同時，礦石內(nèi)部的水分和有機物質(zhì)逐漸蒸發(fā)和燃燒，產(chǎn)生大量的煙氣。

這些煙氣包含了多種組分，其中二氧化硫（SO₂）是主要的污染物之一。二氧化硫的產(chǎn)生主要來自礦石中的硫化物，在高溫條件下與氧氣反應(yīng)生成。此外，煙氣中還可能含有氮氧化物、顆粒物、重金屬等其他污染物。

最后，在冷卻和分級過程中，燒結(jié)礦團被冷卻并經(jīng)過機械分級，得到不同顆粒大小的燒結(jié)礦。同時，燒結(jié)過程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過除塵設(shè)備進(jìn)行處理，以去除其中的顆粒物和固體雜質(zhì)。

2.2 二氧化硫排放的環(huán)境和健康影響

燒結(jié)廠煙氣中的二氧化硫（SO₂）排放對環(huán)境和人體健康產(chǎn)生廣泛的影響。以下是對其環(huán)境和健康影響的說明：

1. 空氣質(zhì)量污染：二氧化硫是大氣中的主要酸性氣體之一。排放到大氣中的二氧化硫與水蒸氣反應(yīng)生成硫酸霧，導(dǎo)致大氣中的顆粒物增加。這些細(xì)小顆粒物（PM2.5和PM10）能夠懸浮在空氣中并被人體吸入，對呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生刺激和損害，導(dǎo)致呼吸道疾病的發(fā)生和加重。

2. 酸雨形成：二氧化硫排放可與大氣中的水蒸氣和氧氣反應(yīng)生成硫酸，進(jìn)而與大氣中的水蒸氣形成硫酸雨。酸雨的降落對土壤、水體和植被造成嚴(yán)重的腐蝕和污染，破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

3. 呼吸系統(tǒng)健康問題：吸入含有二氧化硫的煙氣可對人體呼吸系統(tǒng)造成刺激和損害。長期接觸高濃度的二氧化硫可導(dǎo)致氣道炎癥、支氣管收縮和氣道阻塞，增加哮喘、慢性阻塞性肺疾病和呼吸道感染等呼吸系統(tǒng)疾病的風(fēng)險。

4. 環(huán)境生態(tài)影響：二氧化硫的排放對生態(tài)系統(tǒng)也有不可忽視的影響。硫酸霧和酸雨的形成對土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)和微生物活動產(chǎn)生不利影響，抑制植物的生長和發(fā)育。水體受酸雨污染后，水生生物的存活和繁殖能力也會受到損害。

3  傳統(tǒng)脫硫技術(shù)的不足

3.1 干法脫硫技術(shù)

干法脫硫技術(shù)是一種將煙氣直接與固體脫硫劑接觸，通過化學(xué)反應(yīng)將二氧化硫轉(zhuǎn)化為可排除的固體廢物的方法。然而，干法脫硫技術(shù)存在以下不足之處：

- 低脫硫效率：干法脫硫技術(shù)對煙氣中的二氧化硫去除效率較低，尤其是對于低濃度的二氧化硫排放，其脫硫效果明顯不如濕法脫硫技術(shù)。

- 高能耗：干法脫硫過程中，通常需要對脫硫劑進(jìn)行再生或回收，這涉及到高溫高壓的操作，消耗大量能源，增加了設(shè)備和運行成本。

- 產(chǎn)生大量固體廢物：干法脫硫技術(shù)在脫硫過程中產(chǎn)生大量固體廢物，需要進(jìn)行后續(xù)處理和處置，增加了處理的復(fù)雜性和成本，并對環(huán)境造成一定的負(fù)面影響。

3.2 濕法脫硫技術(shù)

濕法脫硫技術(shù)是一種將煙氣與液體脫硫劑進(jìn)行接觸，利用化學(xué)反應(yīng)將二氧化硫轉(zhuǎn)化為可溶解或可排除的廢物的方法。然而，濕法脫硫技術(shù)也存在一些不足之處：

- 高耗水量：濕法脫硫技術(shù)在脫硫過程中需要大量的水作為溶液進(jìn)行脫硫反應(yīng)，導(dǎo)致耗水量大，可能對水資源造成一定壓力。

- 高處理成本：濕法脫硫技術(shù)需要配備酸堿等化學(xué)藥劑，而這些藥劑的采購和處理成本較高，增加了燒結(jié)廠運行成本。

- 產(chǎn)生廢水和廢液：濕法脫硫技術(shù)在脫硫過程中產(chǎn)生大量廢水和廢液，需要進(jìn)行后續(xù)處理和處置，增加了處理的復(fù)雜性和成本。

4  半干法脫硫技術(shù)的優(yōu)勢和適用性

4.1 原理和工作流程

半干法脫硫技術(shù)是一種介于干法脫硫和濕法脫硫之間的脫硫方法，結(jié)合了二者的優(yōu)點。其原理是在煙氣中添加適量的水分，使脫硫劑以濕潤的形式與煙氣接觸，通過化學(xué)反應(yīng)將二氧化硫轉(zhuǎn)化為可排除的固體或溶解的廢物。

工作流程一般包括以下步驟：

1. 煙氣預(yù)處理：通過除塵設(shè)備對煙氣中的顆粒物進(jìn)行去除，確保脫硫劑的有效接觸。

2. 脫硫劑噴射：將適量的脫硫劑以噴霧形式噴射到煙氣中，與二氧化硫進(jìn)行反應(yīng)。

3. 反應(yīng)和吸收：在脫硫劑的作用下，煙氣中的二氧化硫與脫硫劑發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為可排除的固體或溶解的廢物。

4. 分離和收集：經(jīng)過反應(yīng)后，固體或溶解的廢物通過除塵設(shè)備進(jìn)行分離和收集，脫硫后的煙氣排放到大氣中。

4.2 優(yōu)點和適用范圍

半干法脫硫技術(shù)具有以下優(yōu)點和適用范圍：

- 較高的脫硫效率：半干法脫硫技術(shù)能夠在保持較高脫硫效率的同時，相比于干法脫硫技術(shù)，減少了固體廢物的生成量。

- 適用范圍廣：半干法脫硫技術(shù)適用于不同規(guī)模和類型的燒結(jié)廠煙氣治理，可針對不同二氧化硫濃度和排放條件進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

- 較低的能耗和成本：相對于濕法脫硫技術(shù)，半干法脫硫技術(shù)在能耗方面更為節(jié)約，同時降低了化學(xué)藥劑和廢物處理的成本。

- 減少廢水排放：相對于濕法脫硫技術(shù)，半干法脫硫技術(shù)在脫硫過程中產(chǎn)生的廢水量較少，減輕了對水資源的壓力。

5  半干法脫硫技術(shù)的工作原理和關(guān)鍵步驟

5.1 煙氣預(yù)處理

煙氣預(yù)處理是半干法脫硫技術(shù)中的第一步，旨在去除煙氣中的顆粒物，確保脫硫劑與煙氣充分接觸。常用的煙氣預(yù)處理方法包括靜電除塵器、電除塵器、布袋除塵器等，通過這些設(shè)備將煙氣中的顆粒物進(jìn)行去除。

5.2 半干法脫硫反應(yīng)過程

半干法脫硫技術(shù)的關(guān)鍵步驟是脫硫反應(yīng)過程。在該過程中，適量的脫硫劑以噴霧形式噴射到煙氣中，與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。脫硫劑可以是氫氧化鈣、氫氧化鈉等，其作用是將二氧化硫轉(zhuǎn)化為可排除的固體或溶解的廢物。

5.3 除塵裝置

在半干法脫硫技術(shù)中，除塵裝置的作用是將反應(yīng)后的固體或溶解的廢物與煙氣進(jìn)行分離和收集。常用的除塵裝置包括電除塵器、布袋除塵器等。通過這些裝置，可以有效地將脫硫產(chǎn)物與煙氣分離，確保脫硫后的煙氣排放達(dá)到環(huán)保要求。

5.4 脫硫產(chǎn)物處理

脫硫產(chǎn)物處理是半干法脫硫技術(shù)中的最后一步。根據(jù)產(chǎn)生的廢物性質(zhì)，可以采取相應(yīng)的處理方法。對于固體廢物，可以進(jìn)行固體廢物處理，例如進(jìn)行填埋或焚燒處理。對于溶解的廢物和廢水，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理和處置，確保符合環(huán)境保護(hù)的要求。

總體而言，半干法脫硫技術(shù)的工作原理是通過脫硫劑噴霧與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為可排除的固體或溶解的廢物。關(guān)鍵步驟包括煙氣預(yù)處理、脫硫反應(yīng)過程、除塵裝置和脫硫產(chǎn)物處理。通過這些步驟的協(xié)同作用，可以實現(xiàn)對燒結(jié)廠煙氣中二氧化硫排放的有效控制和治理。

6  半干法脫硫技術(shù)在燒結(jié)廠煙氣治理中的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢

6.1 技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新

半干法脫硫技術(shù)在燒結(jié)廠煙氣治理中具有廣闊的應(yīng)用前景。未來的發(fā)展趨勢將聚焦于技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，以進(jìn)一步提高脫硫效率、降低能耗和減少廢物排放。

在技術(shù)改進(jìn)方面，可以通過改良脫硫劑的配方、優(yōu)化噴射系統(tǒng)和提高反應(yīng)效率等手段來提高脫硫效率。同時，研究開發(fā)更高效的除塵裝置和廢物處理技術(shù)，以進(jìn)一步改善煙氣處理系統(tǒng)的整體效能。

此外，應(yīng)注重半干法脫硫技術(shù)與其他脫硫技術(shù)的結(jié)合，形成多技術(shù)聯(lián)合治理的整體解決方案。例如，結(jié)合干法脫硫和半干法脫硫技術(shù)，可以在脫硫效率和能耗方面取得更好的平衡。

6.2 環(huán)境法規(guī)和政策的影響

環(huán)境法規(guī)和政策對于半干法脫硫技術(shù)在燒結(jié)廠煙氣治理中的應(yīng)用具有重要影響。隨著環(huán)保要求的不斷提高，燒結(jié)廠需要采取更為有效的措施來控制二氧化硫的排放。政府對于環(huán)境保護(hù)的支持和監(jiān)管力度的增加將促使燒結(jié)廠采用更先進(jìn)的脫硫技術(shù)，包括半干法脫硫技術(shù)。

6.3 可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟效益的平衡

半干法脫硫技術(shù)在燒結(jié)廠煙氣治理中的應(yīng)用不僅可以實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，還具有經(jīng)濟效益。隨著能源和環(huán)境壓力的增加，燒結(jié)廠需要在可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟效益之間找到平衡點。半干法脫硫技術(shù)以其較低的能耗、適應(yīng)性廣和較低的運行成本等特點，可以滿足燒結(jié)廠的需求，并在經(jīng)濟效益上具備競爭優(yōu)勢。

因此，半干法脫硫技術(shù)在燒結(jié)廠煙氣治理中的應(yīng)用前景廣闊。通過技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新、環(huán)境法規(guī)和政策的支持以及可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟效益的平衡，半干法脫硫技術(shù)將持續(xù)發(fā)展，并在燒結(jié)廠煙氣治理領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

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