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分廠)
摘要：燒結廠是重要的冶金工業單位，其燒結過程中產生的煙氣中含有大量的二氧化硫（SO2）等有害氣體，對環境造成嚴重污染。半干法脫硫技術作為一種有效的煙氣治理方法，在燒結廠中應用具有重要意義。本論文旨在研究半干法脫硫技術在燒結廠煙氣治理中的應用情況，并評估其在降低SO2排放和改善環境質量方面的效果。
關鍵詞：半干法脫硫；燒結；煙氣治理；應用
1 背景介紹
在燃煤發電行業中，煙氣中的二氧化硫（SO2）是一種常見的污染物，對環境和人體健康造成嚴重影響。為了減少煙氣中的SO2排放，脫硫技術成為燒結廠煙氣治理的重要手段之一。半干法脫硫技術作為一種成熟的脫硫技術，具有高效、節能、運行穩定等優點，逐漸在燒結廠煙氣治理中得到廣泛應用。
燒結廠是冶金行業中的重要環節，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，還可能對周圍環境和人體健康造成潛在威脅。因此，燒結廠煙氣治理是保護環境、改善空氣質量的重要任務。
半干法脫硫技術通過引入適當的脫硫劑，在燒結廠煙氣中發生化學反應，將SO2轉化為可排放或可回收利用的物質。該技術具有較高的脫硫效率，能夠達到國家排放標準要求，并且對燒結工藝的影響較小。
2 燒結廠煙氣中的二氧化硫排放
2.1 燒結過程和煙氣產生
燒結是一種將細粉狀的鐵礦石和其他添加劑通過高溫熱處理轉化為塊狀礦團的冶金工藝過程。燒結過程主要包括配料、燒結、冷卻和礦石分級等步驟。
首先，在配料階段，將鐵礦石、焦炭、燃料和燒結助劑等物料按一定比例混合，形成燒結礦料。
然后，礦料被輸送到燒結機上的燒結爐中進行高溫熱處理。在燒結過程中，礦料在燒結機中逐漸升溫，礦石表面開始熔化，并與燃料中的碳反應，釋放出大量的熱量。同時，礦石內部的水分和有機物質逐漸蒸發和燃燒，產生大量的煙氣。
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。二氧化硫的產生主要來自礦石中的硫化物，在高溫條件下與氧氣反應生成。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，燒結礦團被冷卻并經過機械分級，得到不同顆粒大小的燒結礦。同時，燒結過程中產生的煙氣經過除塵設備進行處理，以去除其中的顆粒物和固體雜質。
2.2 二氧化硫排放的環境和健康影響
燒結廠煙氣中的二氧化硫（SO2）排放對環境和人體健康產生廣泛的影響。以下是對其環境和健康影響的說明：
1. 空氣質量污染：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生成硫酸霧，導致大氣中的顆粒物增加。這些細小顆粒物（PM2.5和PM10）能夠懸浮在空氣中并被人體吸入，對呼吸系統產生刺激和損害，導致呼吸道疾病的發生和加重。
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生成硫酸，進而與大氣中的水蒸氣形成硫酸雨。酸雨的降落對土壤、水體和植被造成嚴重的腐蝕和污染，破壞生態系統的平衡。
3. 呼吸系統健康問題：吸入含有二氧化硫的煙氣可對人體呼吸系統造成刺激和損害。長期接觸高濃度的二氧化硫可導致氣道炎癥、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疾病的風險。
4. 環境生態影響：二氧化硫的排放對生態系統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物質和微生物活動產生不利影響，抑制植物的生長和發育。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 傳統脫硫技術的不足
3.1 干法脫硫技術
干法脫硫技術是一種將煙氣直接與固體脫硫劑接觸，通過化學反應將二氧化硫轉化為可排除的固體廢物的方法。然而，干法脫硫技術存在以下不足之處：
- 低脫硫效率：干法脫硫技術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。
- 高能耗：干法脫硫過程中，通常需要對脫硫劑進行再生或回收，這涉及到高溫高壓的操作，消耗大量能源，增加了設備和運行成本。
- 產生大量固體廢物：干法脫硫技術在脫硫過程中產生大量固體廢物，需要進行后續處理和處置，增加了處理的復雜性和成本，并對環境造成一定的負面影響。
3.2 濕法脫硫技術
濕法脫硫技術是一種將煙氣與液體脫硫劑進行接觸，利用化學反應將二氧化硫轉化為可溶解或可排除的廢物的方法。然而，濕法脫硫技術也存在一些不足之處：
- 高耗水量：濕法脫硫技術在脫硫過程中需要大量的水作為溶液進行脫硫反應，導致耗水量大，可能對水資源造成一定壓力。
- 高處理成本：濕法脫硫技術需要配備酸堿等化學藥劑，而這些藥劑的采購和處理成本較高，增加了燒結廠運行成本。
- 產生廢水和廢液：濕法脫硫技術在脫硫過程中產生大量廢水和廢液，需要進行后續處理和處置，增加了處理的復雜性和成本。
4 半干法脫硫技術的優勢和適用性
4.1 原理和工作流程
半干法脫硫技術是一種介于干法脫硫和濕法脫硫之間的脫硫方法，結合了二者的優點。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，通過化學反應將二氧化硫轉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. 煙氣預處理：通過除塵設備對煙氣中的顆粒物進行去除，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，與二氧化硫進行反應。
3. 反應和吸收：在脫硫劑的作用下，煙氣中的二氧化硫與脫硫劑發生反應，轉化為可排除的固體或溶解的廢物。
4. 分離和收集：經過反應后，固體或溶解的廢物通過除塵設備進行分離和收集，脫硫后的煙氣排放到大氣中。
4.2 優點和適用范圍
半干法脫硫技術具有以下優點和適用范圍：
- 較高的脫硫效率：半干法脫硫技術能夠在保持較高脫硫效率的同時，相比于干法脫硫技術，減少了固體廢物的生成量。
- 適用范圍廣：半干法脫硫技術適用于不同規模和類型的燒結廠煙氣治理，可針對不同二氧化硫濃度和排放條件進行調整和優化。
- 較低的能耗和成本：相對于濕法脫硫技術，半干法脫硫技術在能耗方面更為節約，同時降低了化學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，半干法脫硫技術在脫硫過程中產生的廢水量較少，減輕了對水資源的壓力。
5 半干法脫硫技術的工作原理和關鍵步驟
5.1 煙氣預處理
煙氣預處理是半干法脫硫技術中的第一步，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，通過這些設備將煙氣中的顆粒物進行去除。
5.2 半干法脫硫反應過程
半干法脫硫技術的關鍵步驟是脫硫反應過程。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生化學反應。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
在半干法脫硫技術中，除塵裝置的作用是將反應后的固體或溶解的廢物與煙氣進行分離和收集。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物與煙氣分離，確保脫硫后的煙氣排放達到環保要求。
5.4 脫硫產物處理
脫硫產物處理是半干法脫硫技術中的最后一步。根據產生的廢物性質，可以采取相應的處理方法。對于固體廢物，可以進行固體廢物處理，例如進行填埋或焚燒處理。對于溶解的廢物和廢水，需要進行相應的處理和處置，確保符合環境保護的要求。
總體而言，半干法脫硫技術的工作原理是通過脫硫劑噴霧與煙氣中的二氧化硫發生反應，將其轉化為可排除的固體或溶解的廢物。關鍵步驟包括煙氣預處理、脫硫反應過程、除塵裝置和脫硫產物處理。通過這些步驟的協同作用，可以實現對燒結廠煙氣中二氧化硫排放的有效控制和治理。
6 半干法脫硫技術在燒結廠煙氣治理中的應用前景和發展趨勢
6.1 技術改進和創新
半干法脫硫技術在燒結廠煙氣治理中具有廣闊的應用前景。未來的發展趨勢將聚焦于技術的改進和創新，以進一步提高脫硫效率、降低能耗和減少廢物排放。
在技術改進方面，可以通過改良脫硫劑的配方、優化噴射系統和提高反應效率等手段來提高脫硫效率。同時，研究開發更高效的除塵裝置和廢物處理技術，以進一步改善煙氣處理系統的整體效能。
此外，應注重半干法脫硫技術與其他脫硫技術的結合，形成多技術聯合治理的整體解決方案。例如，結合干法脫硫和半干法脫硫技術，可以在脫硫效率和能耗方面取得更好的平衡。
6.2 環境法規和政策的影響
環境法規和政策對于半干法脫硫技術在燒結廠煙氣治理中的應用具有重要影響。隨著環保要求的不斷提高，燒結廠需要采取更為有效的措施來控制二氧化硫的排放。政府對于環境保護的支持和監管力度的增加將促使燒結廠采用更先進的脫硫技術，包括半干法脫硫技術。
6.3 可持續發展和經濟效益的平衡
半干法脫硫技術在燒結廠煙氣治理中的應用不僅可以實現環境保護，還具有經濟效益。隨著能源和環境壓力的增加，燒結廠需要在可持續發展和經濟效益之間找到平衡點。半干法脫硫技術以其較低的能耗、適應性廣和較低的運行成本等特點，可以滿足燒結廠的需求，并在經濟效益上具備競爭優勢。
因此，半干法脫硫技術在燒結廠煙氣治理中的應用前景廣闊。通過技術改進和創新、環境法規和政策的支持以及可持續發展和經濟效益的平衡，半干法脫硫技術將持續發展，并在燒結廠煙氣治理領域發揮重要作用。
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