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钢铁行业脱硫除尘工艺及实际运行线状分布随着“十二五”规划近尾声，钢铁行业烧结与球团工序（目前钢铁行业SO2、NOx粉尘等大气污染物的主要来源，即烧结、球体工序中焦炭和多样品矿样的燃烧）脱硫除尘工作已初步完成，但面对首轮已建成脱硫项目的不合理设计、处理效果不佳，以及即将实施的新时期更为严苛的大气无污染物排放限值等综合因素的分析，认为对于现有工艺的树立以及实际配套脱硫系统的运行现状分析将变得极为重要，为钢铁企业适应新时期的SO2、NOx、粉尘等排放限值要求及下一步的脱硫改造工作提供切实的参考依据。据统计，虽然国家已对过剩产能提出限制、消减要求，但2013年钢铁产量首次突破10亿吨的现状揭示，目前钢铁产业的严重过剩产能，对大气的污染仍在加剧。在“十二五”时期钢铁污染治理引起国家相关部委的高度关注，钢铁行业脱硫在整个脱硫市场中占有率大幅提升。目前国内钢铁企业烧结、球体烟气的脱硫工艺百花齐放，但考虑到钢铁企业的烧结、球体工序的特殊烟气特点与钢铁行业利润恢复缓慢的大环境影响，针对各企业不同工况条件，为其提出合适的SO2脱除工艺和除尘工艺变显得尤为重要，为使钢企业污染物排放达到国家环保标准，同时最大限度的为企业节约环保项目投资与运行费用将成为“十三五”期间新建及脱硫项目改造过程中帮助企业协同发展的重要工作。一、钢铁行业脱硫除尘工艺（一）钢铁行业脱硫工艺1.湿法脱硫工艺目前应用较多的湿法脱硫工艺是石灰石（石灰）—石膏法、氨—硫胺法、海水脱硫法等，其中石灰石—石膏法脱硫工艺也是目前技术最成熟、应用最广泛的脱硫技术，湿法脱硫适于中高（SO2浓度小于每立方米2000毫克）工况的脱硫需要。2.半干法脱硫工艺半干法脱硫工艺占地面积小、无废水所产生，适用于中低硫（SO2浓度不大于每立方米2000毫克）工况，目前应用较多的半干法脱硫工艺有循环流化床法、密相干塔法、旋转喷雾干燥法（SDA）等。3.干法脱硫工艺干法脱硫工艺主要指活性焦（炭）吸附法，在脱硫的同时实现NOx、二噁英、重金属等联合脱除。继太钢第一次引入该技术以来，目前国内外的多家钢铁企业烧结烟气脱硫中也得到应用。（二）钢铁行业除尘工艺1.布袋除尘工艺布袋除尘技术适用于钢铁各工序及烧结、球团机头烟气半干法脱硫后尾气的除尘治理。布袋除尘技术的除尘效率高达99.80%~99.99%，颗粒物排放浓度可控制在每立方米30毫克以下，为了来将通过更换PPS及PTFE覆膜滤袋材质来进一步吗，满足国家对于粉尘甚至超细颗粒物PM2.5的排放限值。2.静电除尘工艺静电除尘技术适合风量大、烟温高的工况条件，主要用于烧结机机头、球团烟气除尘。静电除尘技术的理论除尘效率为99.50%~99.97%，颗粒物排放浓度可控制在每立方米50毫克左右，消耗主要为电能。但实际运行中静电除尘器已无法达到国家环保部门对于粉尘排放的严格要求，改造为布袋除尘或电袋除尘工艺已成为大趋势。二、钢铁行业脱硫实际运行情况经调研分析表明，钢铁行业在“十二五”期间继续对环保工作加大治理力度，按照环境保护部污染物排放总量核算结果，我国已建成的约550台套烧结脱硫设施共实现二氧化硫减排量约60万吨，实施脱硫的烧结机面积9.4万平方米，较“十一五”期间有明显提升。虽然烧结二氧化硫减排工作取得一定效果，但实际上还存在一定比例的脱硫装置不能保持脱硫效率和同步运行率稳定在80%以上，为今后的进一步改善脱硫达标项目提出了现实需求，与此同时，经过多年的运行实践，多种主流钢铁行业脱硫工艺已初步形成。表1、表2分别列举了国内具有代表性的烧结烟气脱硫工艺概况及处理规模。表1国内主要烧结烟气脱硫项目总汇工艺吸收剂入口浓度/mg·m-3出口浓度/mg·m-3脱硫效率/%烟气量/万立方米·h-1投资/万元应用业绩设备规模/m2石灰石-石膏法石灰石15007095705800梅钢180循环流化床法CaO干粉500040092533000三钢180氨-硫胺湿法高纯氨水8102597919500柳钢265+100SDA旋转喷雾法CaO干粉1200200831027000泰钢180氧化镁湿法Mg(OH)2溶液1000809240-韶钢105双碱法钠钙碱8121897720-广钢35密相干塔法熟石灰粉120010091111-唐钢360活性炭吸附法活性炭639329514433000太钢450ENS法Ca(OH)24739081196-包钢180离子液法有机氨36004598559570攀钢173有机氨法有机氨130010092429893莱钢265NID法CaO干粉150010093505600武钢360MEROS法Ca(OH)21050100905212600马钢300表2烧结机脱硫设施近年投运情况概览设备规格“十五”~2014年数量/台面积/m2湿法数量/台半干法数量/台干法数量/台180m279235415423290~180m21662284.814917-90m2975217907-合计34249042.8293472据不完全统计全国共有烧结机1186台，总面积130351.9平方米。其中90平方米以下烧结机587台，总面积26042.1平方米；90~180平方米烧结机422台，总面积51867.8平方米；180平方米以上烧结机176台，总面积52382平方米。钢铁烧结脱硫设施342台，总面积49042.8平方米，所占比例为37.6%。其中90平方米以下烧结机脱硫比例20%，90~180平方米烧结机脱硫比例39.1%，180平方米以上烧结机脱硫比例44.9%。这主要源于近年我国新建和改造的烧结设备均向着节能大型标准化的方向发展，其中中型烧结机数量的增加使其成为钢铁行业主要的脱硫对象。在众多的脱硫工艺当中，钢铁行业应用的脱硫技术种类繁多，各种烧结脱硫工艺的市场占有情况统计（按烧结机产能计算）如图1所示：图1各种烧结脱硫工艺的市场占有比重有图1可清楚的观察到，在目前已投运的脱硫工艺中，以最为成熟稳定、基建投资较少的石灰石—石膏法脱硫工艺市场占有率最高，循环流化床、氨—硫胺法市场占有率差别不大。除以上主流工艺外，其他工艺如密相干塔法、氧化镁法和双碱法等也逐步占据了一定的市场规模，未来是否能够与主流工艺形成竞争，还需观望这些工艺能否充分显示其在烧结烟气实用性上的优势。国内几家重点钢铁企业主要应用烧结脱硫技术投运面积、工程投资及吨烧结矿成本见表3.石灰石—石膏法48%双碱法6%氨—硫胺法13%氧化镁法7%SDA旋转喷雾法5%循环流化床11%密相干塔法2%NID法1%活性炭法2%其他5%图1自“十五”规划钢铁行业脱硫项目启动以来，烧结脱硫带来的市场总投资额约为145亿元，仅“十二五”前几年烧结脱硫市场总投资额就高达80亿元。从现有烧结脱硫技术投资状况来看，凭借脱硫效率高、系统运行可靠、减排目标易于实现等优势，湿法脱硫仍占主导地位，这也表明目前业主仍依赖于该项成熟技术，但少数脱硫公司为打价格战，提高中标几率，在实际施工过程中对吸收塔的尺寸与钢结构予以缩减，致使塔内烟气流速过大，系统负荷加剧，除雾器寿命缩短，烟气携带浆液由烟囱外排，造成“石膏雨”现象，由此所带来的运行费用和缴纳排污费的高昂开销进一步拉高了钢铁生产成本，无论面对国内钢铁企业的内部竞争，还是对于企业自身的转型升级结构调整，都会产生不利的影响，减缓了钢铁企业走出寒冬实现利润增长的步伐。因此在接下来的脱硫系统整改环节要严把施工单位资质，并加大对此种扰乱脱硫市场，损害企业利益的行为的惩处力度。而其他干法、半干法工艺除活性炭法和MEROS法外，单位烧结面积的投资基本都能控制在业主的承受范围内，不过也存在运行成本偏高的现象，分析认为主要是个别项目在设计过程中不合理后期频繁改造以及运营人员未经专业培训违规操作所致。此外，由于烧结烟气中含有的重金属、二噁英、HCI和HF等酸性物质，还将导致脱硫石膏、硫胺、脱硫渣等副产物中存在一定量的危废物，存在二次污染的隐患，资源化利用难度较大，因此钢铁行业脱硫废水和副产品的处理问题，在将来日益健全的环保法规大背景下将面临巨大挑战。表3全国几家重点钢企业各脱硫技术投运面积、工程投资及吨矿成本脱硫技术投运面积/m2吨矿成本/元工程投资/万元石灰石—石膏法360+2×360+3605.21+7.81+4.314959+8500+6000循环流化床400+2×5508.70+5.263826+23000氨—硫胺法3607.3212700SDA旋转喷雾360+435+2×1805.50+8.30+5.546700+5690+7000氧化镁法1802.882500密相干塔法2108.915072活性炭法45017.0033000虽然截至目前，对于钢铁行业烧结烟气的脱硝工作还未全面启动，但随着国家对氮氧化物更为严格的排放标准出合，钢铁行业脱硝必然面临着调整工艺、推陈出新的一个历史任务，预计未来钢铁行业选择烧结烟气净化技术时考虑的将会是同时脱硫脱硝一体化技术，目前只有活性炭法可兼具几种污染物协同脱除能力。半干法脱硫+喷活性炭+袋式除尘器+GGH换热后串联一个传统WO3-V2O5/TiO2基SCR脱硝工艺或将处于中试层面的低温SCR脱硝技术的工业化落地，僵尸一种较为普遍的协同脱除思路。三、钢铁行业脱硫脱硝除尘未来工作分析随着火电行业脱硫脱硝指标向着近乎“零排放”的终点慢慢迫近，目前非电行业脱硫脱硝除尘的市场规模正在逐年扩大，据统计截至目前，仅钢铁和水泥行业脱硫脱硝除尘市场的投资总额便超过150亿元，且这些项目的启动均源自“十一五”规划后期，无论是在“十二五”规划的收官年，还是“十三五”规划的整个时期都处于环保减排的前沿，为实现河北省，乃至京津冀一体化减排任务的根本要求而不断创新。伴随着钢铁烧结、球体工艺的脱硫技术已日趋成熟，近些年来脱硫公司一拥而上的局面也随着钢企环保管理人员实践经验的丰富而趋于缓和，湿法中虽仍以石灰（石）—石膏法为主要脱硫技术，但氨—硫胺法、循环流化床、SDA旋转喷雾法、海水脱硫法等高效的脱硫技术也日益占据了一定的市场空间，尤其是海水脱硫法在一些沿海地区的钢铁企业得到了初步应用，例如曹妃甸地区的首钢京唐公司已建成海水脱硫项目；半干法、干法等脱硫工艺虽然基建投资相比湿法有所增加，但干态的脱硫过程与副产物状态，使得在反应塔和脱硫设备防腐环节大大节约了投资，且脱硫设备的使用寿命也会有所延长，若能通过科研进一步找到半干法脱硫副产物的有效利用，将会极大地获得钢企业主方的关注，有利于半干法脱硫项目的可持续发展，企业需结合自身工况因地制宜选择合适脱硫技术。在未来“十三五”期间的钢企脱硫项目当中，除新建烧结、球团脱硫项目的增加，一些老旧脱硫设施的改造也将占据较大市场比重，这主要是源于钢企启动初期，很多企业对烧结烟气脱硫技术尚不了解，认为其原理、工艺、设计和维护较为简单，可照搬火电厂的成熟脱硫工艺，忽略了烧结烟气自身的特殊性，忽视了承建单位的设计施工能力，仅通过价格筛选，使低报价的脱硫公司或者其他领域有过合作的小型环保公司承接脱硫工程项目，导致恨到一批建成的脱硫工程存在设计不合理、质量差，无法连续运行需要等问题，据了解，已投运的钢铁脱硫设施无法维持正常运行率的案例较多；另有一些钢铁企业则认为烧结烟气和燃煤电厂的烟气特点存在较大差异，因此主观上排斥在燃煤电厂烟气脱硫领域有大量成功经验的承建单位，而刚刚吸收引进国外先进脱硫技术的新兴脱硫公司由于缺乏实际烧结脱硫经验，初期未结合我国钢企自身特点，因此早期建设和运行维护过程中，也存在不少运行不佳的项目。纵观钢铁行业的烧结、球团烟气脱硫进程，迫于国家环保法规的压力，为避免停产整顿，各大钢铁企业纷纷做好了各污染物排放工序的配套脱硫项目建设，虽然大部分企业规范兴建、投运脱硫设施，并在考虑到未来将实行更严格的排放浓度限值时留出了余量，提前预留脱硝反应装置接口，但也不乏钢企负责人，以私人小规模企业居多，对辖区小型烧结机、竖炉球团脱硫建设，只将成本作为唯一考虑要素，无论从脱硫公司选择、工期进度。还是设备规模、材质选型上，以为追求“低、快、省”的解决方式，只为应付当地环保部门的检查验