吴国江 刘宗方 刘品良
(江苏省苏州市常熟市龙腾特种钢有限公司烧结分厂)
摘要：烧结厂是重要的冶金工业单位，其烧结过程中产生的烟气中含有大量的二氧化硫（SO2）等有害气体，对环境造成严重污染。半干法脱硫技术作为一种有效的烟气治理方法，在烧结厂中应用具有重要意义。本论文旨在研究半干法脱硫技术在烧结厂烟气治理中的应用情况，并评估其在降低SO2排放和改善环境质量方面的效果。
关键词：半干法脱硫；烧结；烟气治理；应用
1 背景介绍
在燃煤发电行业中，烟气中的二氧化硫（SO2）是一种常见的污染物，对环境和人体健康造成严重影响。为了减少烟气中的SO2排放，脱硫技术成为烧结厂烟气治理的重要手段之一。半干法脱硫技术作为一种成熟的脱硫技术，具有高效、节能、运行稳定等优点，逐渐在烧结厂烟气治理中得到广泛应用。
烧结厂是冶金行业中的重要环节，烟气中含有大量的SO2等有害气体。这些有害气体不仅会造成大气污染，还可能对周围环境和人体健康造成潜在威胁。因此，烧结厂烟气治理是保护环境、改善空气质量的重要任务。
半干法脱硫技术通过引入适当的脱硫剂，在烧结厂烟气中发生化学反应，将SO2转化为可排放或可回收利用的物质。该技术具有较高的脱硫效率，能够达到国家排放标准要求，并且对烧结工艺的影响较小。
2 烧结厂烟气中的二氧化硫排放
2.1 烧结过程和烟气产生
烧结是一种将细粉状的铁矿石和其他添加剂通过高温热处理转化为块状矿团的冶金工艺过程。烧结过程主要包括配料、烧结、冷却和矿石分级等步骤。
首先，在配料阶段，将铁矿石、焦炭、燃料和烧结助剂等物料按一定比例混合，形成烧结矿料。
然后，矿料被输送到烧结机上的烧结炉中进行高温热处理。在烧结过程中，矿料在烧结机中逐渐升温，矿石表面开始熔化，并与燃料中的碳反应，释放出大量的热量。同时，矿石内部的水分和有机物质逐渐蒸发和燃烧，产生大量的烟气。
这些烟气包含了多种组分，其中二氧化硫（SO2）是主要的污染物之一。二氧化硫的产生主要来自矿石中的硫化物，在高温条件下与氧气反应生成。此外，烟气中还可能含有氮氧化物、颗粒物、重金属等其他污染物。
最后，在冷却和分级过程中，烧结矿团被冷却并经过机械分级，得到不同颗粒大小的烧结矿。同时，烧结过程中产生的烟气经过除尘设备进行处理，以去除其中的颗粒物和固体杂质。
2.2 二氧化硫排放的环境和健康影响
烧结厂烟气中的二氧化硫（SO2）排放对环境和人体健康产生广泛的影响。以下是对其环境和健康影响的说明：
1. 空气质量污染：二氧化硫是大气中的主要酸性气体之一。排放到大气中的二氧化硫与水蒸气反应生成硫酸雾，导致大气中的颗粒物增加。这些细小颗粒物（PM2.5和PM10）能够悬浮在空气中并被人体吸入，对呼吸系统产生刺激和损害，导致呼吸道疾病的发生和加重。
2. 酸雨形成：二氧化硫排放可与大气中的水蒸气和氧气反应生成硫酸，进而与大气中的水蒸气形成硫酸雨。酸雨的降落对土壤、水体和植被造成严重的腐蚀和污染，破坏生态系统的平衡。
3. 呼吸系统健康问题：吸入含有二氧化硫的烟气可对人体呼吸系统造成刺激和损害。长期接触高浓度的二氧化硫可导致气道炎症、支气管收缩和气道阻塞，增加哮喘、慢性阻塞性肺疾病和呼吸道感染等呼吸系统疾病的风险。
4. 环境生态影响：二氧化硫的排放对生态系统也有不可忽视的影响。硫酸雾和酸雨的形成对土壤中的营养物质和微生物活动产生不利影响，抑制植物的生长和发育。水体受酸雨污染后，水生生物的存活和繁殖能力也会受到损害。
3 传统脱硫技术的不足
3.1 干法脱硫技术
干法脱硫技术是一种将烟气直接与固体脱硫剂接触，通过化学反应将二氧化硫转化为可排除的固体废物的方法。然而，干法脱硫技术存在以下不足之处：
- 低脱硫效率：干法脱硫技术对烟气中的二氧化硫去除效率较低，尤其是对于低浓度的二氧化硫排放，其脱硫效果明显不如湿法脱硫技术。
- 高能耗：干法脱硫过程中，通常需要对脱硫剂进行再生或回收，这涉及到高温高压的操作，消耗大量能源，增加了设备和运行成本。
- 产生大量固体废物：干法脱硫技术在脱硫过程中产生大量固体废物，需要进行后续处理和处置，增加了处理的复杂性和成本，并对环境造成一定的负面影响。
3.2 湿法脱硫技术
湿法脱硫技术是一种将烟气与液体脱硫剂进行接触，利用化学反应将二氧化硫转化为可溶解或可排除的废物的方法。然而，湿法脱硫技术也存在一些不足之处：
- 高耗水量：湿法脱硫技术在脱硫过程中需要大量的水作为溶液进行脱硫反应，导致耗水量大，可能对水资源造成一定压力。
- 高处理成本：湿法脱硫技术需要配备酸碱等化学药剂，而这些药剂的采购和处理成本较高，增加了烧结厂运行成本。
- 产生废水和废液：湿法脱硫技术在脱硫过程中产生大量废水和废液，需要进行后续处理和处置，增加了处理的复杂性和成本。
4 半干法脱硫技术的优势和适用性
4.1 原理和工作流程
半干法脱硫技术是一种介于干法脱硫和湿法脱硫之间的脱硫方法，结合了二者的优点。其原理是在烟气中添加适量的水分，使脱硫剂以湿润的形式与烟气接触，通过化学反应将二氧化硫转化为可排除的固体或溶解的废物。
工作流程一般包括以下步骤：
1. 烟气预处理：通过除尘设备对烟气中的颗粒物进行去除，确保脱硫剂的有效接触。
2. 脱硫剂喷射：将适量的脱硫剂以喷雾形式喷射到烟气中，与二氧化硫进行反应。
3. 反应和吸收：在脱硫剂的作用下，烟气中的二氧化硫与脱硫剂发生反应，转化为可排除的固体或溶解的废物。
4. 分离和收集：经过反应后，固体或溶解的废物通过除尘设备进行分离和收集，脱硫后的烟气排放到大气中。
4.2 优点和适用范围
半干法脱硫技术具有以下优点和适用范围：
- 较高的脱硫效率：半干法脱硫技术能够在保持较高脱硫效率的同时，相比于干法脱硫技术，减少了固体废物的生成量。
- 适用范围广：半干法脱硫技术适用于不同规模和类型的烧结厂烟气治理，可针对不同二氧化硫浓度和排放条件进行调整和优化。
- 较低的能耗和成本：相对于湿法脱硫技术，半干法脱硫技术在能耗方面更为节约，同时降低了化学药剂和废物处理的成本。
- 减少废水排放：相对于湿法脱硫技术，半干法脱硫技术在脱硫过程中产生的废水量较少，减轻了对水资源的压力。
5 半干法脱硫技术的工作原理和关键步骤
5.1 烟气预处理
烟气预处理是半干法脱硫技术中的第一步，旨在去除烟气中的颗粒物，确保脱硫剂与烟气充分接触。常用的烟气预处理方法包括静电除尘器、电除尘器、布袋除尘器等，通过这些设备将烟气中的颗粒物进行去除。
5.2 半干法脱硫反应过程
半干法脱硫技术的关键步骤是脱硫反应过程。在该过程中，适量的脱硫剂以喷雾形式喷射到烟气中，与烟气中的二氧化硫发生化学反应。脱硫剂可以是氢氧化钙、氢氧化钠等，其作用是将二氧化硫转化为可排除的固体或溶解的废物。
5.3 除尘装置
在半干法脱硫技术中，除尘装置的作用是将反应后的固体或溶解的废物与烟气进行分离和收集。常用的除尘装置包括电除尘器、布袋除尘器等。通过这些装置，可以有效地将脱硫产物与烟气分离，确保脱硫后的烟气排放达到环保要求。
5.4 脱硫产物处理
脱硫产物处理是半干法脱硫技术中的最后一步。根据产生的废物性质，可以采取相应的处理方法。对于固体废物，可以进行固体废物处理，例如进行填埋或焚烧处理。对于溶解的废物和废水，需要进行相应的处理和处置，确保符合环境保护的要求。
总体而言，半干法脱硫技术的工作原理是通过脱硫剂喷雾与烟气中的二氧化硫发生反应，将其转化为可排除的固体或溶解的废物。关键步骤包括烟气预处理、脱硫反应过程、除尘装置和脱硫产物处理。通过这些步骤的协同作用，可以实现对烧结厂烟气中二氧化硫排放的有效控制和治理。
6 半干法脱硫技术在烧结厂烟气治理中的应用前景和发展趋势
6.1 技术改进和创新
半干法脱硫技术在烧结厂烟气治理中具有广阔的应用前景。未来的发展趋势将聚焦于技术的改进和创新，以进一步提高脱硫效率、降低能耗和减少废物排放。
在技术改进方面，可以通过改良脱硫剂的配方、优化喷射系统和提高反应效率等手段来提高脱硫效率。同时，研究开发更高效的除尘装置和废物处理技术，以进一步改善烟气处理系统的整体效能。
此外，应注重半干法脱硫技术与其他脱硫技术的结合，形成多技术联合治理的整体解决方案。例如，结合干法脱硫和半干法脱硫技术，可以在脱硫效率和能耗方面取得更好的平衡。
6.2 环境法规和政策的影响
环境法规和政策对于半干法脱硫技术在烧结厂烟气治理中的应用具有重要影响。随着环保要求的不断提高，烧结厂需要采取更为有效的措施来控制二氧化硫的排放。政府对于环境保护的支持和监管力度的增加将促使烧结厂采用更先进的脱硫技术，包括半干法脱硫技术。
6.3 可持续发展和经济效益的平衡
半干法脱硫技术在烧结厂烟气治理中的应用不仅可以实现环境保护，还具有经济效益。随着能源和环境压力的增加，烧结厂需要在可持续发展和经济效益之间找到平衡点。半干法脱硫技术以其较低的能耗、适应性广和较低的运行成本等特点，可以满足烧结厂的需求，并在经济效益上具备竞争优势。
因此，半干法脱硫技术在烧结厂烟气治理中的应用前景广阔。通过技术改进和创新、环境法规和政策的支持以及可持续发展和经济效益的平衡，半干法脱硫技术将持续发展，并在烧结厂烟气治理领域发挥重要作用。
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