张宁 付勇平
摘 要：分析了现有几种典型的烧结烟气脱硫的工艺原理、工艺流程及其优缺点。指出活性炭吸附法脱硫技术是一种先进的烟气净化技术，是未来烟气脱硫技术的发展方向。
关键词：烧结烟气；SO2；湿法脱硫技术；半干法脱硫技术；干法脱硫技术
前言
“十二五”期间，钢铁行业必将加速淘汰落后产能，通过提高用钢标准、环保标准、能耗标准等来加快落后产能淘汰，因此企业要生存，就必须满足环保要求。《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中规定到2015年，重点区域二氧化硫排放量下降12%，年均浓度下降10%。国家环境保护部发布的《关于在化解产能严重过剩矛盾过程中加强环保管理的通知》中建成违规项目环保备案条件：烧结机实现全烟气收集并配备四电场除尘器+烟气脱硫脱硝脱二 英等烟气治理装备，因此烧结烟气脱硫势在必行。
1 烧结烟气的特点
1.1 烧结机年作业率高，达90%以上，烟气排放量大及烟气波动大。
1.2 含湿量高，为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水治成小球，因此致使烟气含湿量高，水的质量分数在7%～13%左右。
1.3 烟气温度波动较大，一般在120℃～180℃。
1.4 含有腐蚀性气体和有毒气体，混合料在烧结成型过程中产生硫氧化物、氮氧化物、氯化氢、氟化氢、多环芳烃等气态污染物，同时还含有重金属和二 英等危险污染物。
1.5 烧结烟气量大。一般为3000～6000m3/t。
1.6 烟气粉尘浓度高。粉尘主要有金属、金属氧化物、不完全燃烧物质及微量重金属等组成。
2 烧结烟气脱硫技术
按照烧结烟气脱硫工艺的技术特点可将脱硫技术分为3类：湿法脱硫技术、半干法脱硫技术、干法脱硫技术。
3 烧结烟气脱硫技术比较
3.1 石灰-石膏法
3.1.1 工艺原理：石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液，利用冷却塔对烧结烟气进行冷却，然后烟气进入吸收塔与石灰浆液接触混合，烟气中的SO2与浆液中CaCO3以及鼓入空气进行化学反应被氧化为石膏晶体，脱硫后的烟气经除雾器除去雾滴后经烟囱排放。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的石灰石浆液，用于补充被消耗掉的石灰石，使吸收浆液保持一定的pH值。反应生成物浆液达到一定浓度时排至脱硫副产品系统，经过脱水形成石膏。
脱硫过程
CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2
Ca（OH）2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca（HSO3）2
氧化过程
2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O
Ca（HSO3）2+O2+2H2O→CaSO4·2H2O+H2SO4
3.1.2 工艺流程示意如图1
3.1.3 优点
（1）脱硫效率大于95%；（2）适用范围广，对净化烟气的容量没有限制，且允许烟气量的变化范围较宽，含硫量的变化范围适应性较强；（3）系统运行可靠性高，运行成本低；（4）脱硫剂-石灰粉来源丰富且廉价、脱硫产物石膏可以综合利用。
3.1.4 缺点
（1）系统管理操作复杂、控制不好会结垢堵管、设备磨损腐蚀现象较为严重；（2）产生的脱硫废水中含有微量重金属，造成二次污染，需进行深度处理。
3.2 亚硫酸镁法
3.2.1 工艺原理：亚硫酸镁法烟气脱硫工艺，根据氧化镁再生反应的特性，通过外部再生诱导结晶工艺，生成高pH、高吸收活性的亚硫酸钠、亚硫酸镁混合吸收清液，并采用与循环吸收清液特性相适应的低液气比的高效雾化喷淋吸收技术来提高吸收效率、从而达到高脱硫效率、高运行可靠性、低投资强度、低运行成本的目的。
吸收单元：
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
MgSO3+SO2+H2O→Mg（HSO3）2
再生单元：
MgO+Mg（HSO3）2→2MgSO3↓+H2O
MgO+2NaHSO3→MgSO3↓+Na2SO3+H2O
脱硫产物处置：
MgSO3+1/2O2→MgSO4
Mg（HSO3）2+O2→Mg（HSO4）2
Mg（HSO4）2+MgO→2MgSO4+H2O
3.2.2 工艺流程示意如图2
3.2.3 优点
（1）脱硫效率大于95%；（2）适用范围广，对净化烟气的容量没有限制，且允许烟气量的变化范围较宽，含硫量的变化范围适应性较强；（3）系统运行可靠性高、占地面积小，投资成本低；（4）脱硫吸收液为清液，从源头上彻底解决了脱硫系统堵塞问题；（5）吸收塔为空塔结构，阻力小，能耗低，运行成本和维护成本低；（6）脱硫产物七水硫酸镁可以回收当工业原料或农业肥料。
3.2.4 缺点
（1）脱硫塔排放出的烟气对周围厂房和设备腐蚀严重；（2）产生的脱硫废水中含有微量重金属，造成二次污染，需进行深度处理。
3.3 循环硫化床
3.3.1 工艺原理：烧结烟气从流化床的底部进入，烟气经文丘里管后速度加快，并与很细的吸收剂粉末互相结合，颗粒之间，气体与颗粒之间产生剧烈的摩擦，吸收剂与SO2反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。经脱硫后带有大量固体颗粒的烟气由吸收塔的顶部排出，进入吸收剂再循环除尘器中，烟气中的大部分固体颗粒都分离出来，经过一个中间灰仓返回吸收塔。由于大部分颗粒都循环许多次，因此吸收剂的滞留时间很长，一般可达30分钟以上。中间灰仓的一部分灰根据吸收剂的供给量以及除尘效率，按比例排出固体再循环回路，送到灰仓待外运。
主要化学反应为：
Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O
Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O
Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·2H2O
2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O
Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O
3.3.2 工艺流程示意如图3：
3.3.3 优点
（1）脱硫效率大于95%；（2）脱硫副产物为干态，无废水产生；（3）能同时脱除SO3，烟囱无需防腐；（4）系统可靠性高、吸收剂多次循环利用，提高脱硫剂的利用率，运行成本低；（5）流程简单、占地面积小、投资省、维护费用低；（6）可以脱除部分重金属，特别是可以脱除一部分汞，对烟气的进一步治理很有意义。
3.3.4 缺点
（1）脱硫产物成分组成复杂、量大，综合利用相对较为困难；（2）需维护流化床温度，对操作水平有一定要求。
3.4 SDA旋转喷雾法
3.4.1 工艺原理：将消石灰浆液通过高速旋转喷雾头雾化喷入吸收塔内，与进入脱硫塔的烧结高温烟气接触，发生物理、化学反应，气体中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，然后烟气进入下游的除尘器除尘净化。
主要化学反应为：
SO2被雾滴吸收：SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O
部分SO2完成如下反应：SO2+1/2O2+Ca（OH）2→CaSO4+H2O
与其他酸性物质（如SO3、HF、HCl）的反应：
SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O
2HCl+Ca（OH）2→CaCl2+H2O
2HF+Ca（OH）2→CaF2+H2O
3.4.2 工艺流程示意如图4：
3.4.3 优点
（1）脱硫效率高大于95%；（2）空塔结构，阻力小，投资低、水耗低、电耗低，运行和维护成本低；（3）SDA工艺系统结构简单，调节灵活，可控性好；（4）脱硫副产物为干态，无废水产生，系统不需防腐处理；（5）可以简单地增设活性碳喷射装置，有效去除二 英、重金属等污染物；（6）可以方便地与脱硝装置串接，进一步满足NOx的排放要求。
3.4.4 缺点
（1）雾化器喷嘴磨损严重、寿命短，造价昂贵；（2）对消石灰浆液的活性及粒径要求高，运行成本高；（3）对于烟气工况波动的相应能力较差，系统容易发生结垢、堵塞等故障；（4）脱硫产物成分组成复杂、量大，综合利用相对较为困难。
3.5 活性炭法
3.5.1 工艺原理：在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸。
主要化学反应为：2SO2+O2+2H2O→2H2SO4
3.5.2 工艺流程示意如图5：
3.5.3 优点
（1）在运行过程中不需随时向系统中加入脱硫剂，脱硫剂消耗少，另外，脱硫剂可通过水洗或加热等方式进行再生，实现重复利用，有利于节约原料，降低运行成本。（2）无需工艺水，避免了废水处理，不存在二次污染问题。（3）能除去废气中的碳氢化合物，如二
英，重金属如汞及其它有毒物质，还能除去湿法难以除去的SO3，是一种深度处理技术。（4）可以实现联合脱除SO2、NOx和粉尘的一体化。SO2脱除率可达到95%以上，NOx脱除率可超过80%，同时吸收塔出口烟气粉尘含量小于20mg/m3。（5）工艺简单、易于操作、运行维修费用低等特点。（6）副产品可以出售，有效地实现了硫的资源化，并产生一定的经济效益，对贫硫国家和农业大国的中国，在治理污染的同时充分回收利用硫资源（浓硫酸、硫酸、硫磺）有着重要的意义。（7）活性炭来源广泛，我国活性焦工业发展迅速，平均年增长率15%，出口量已超过美国和日本，居世界首位。
3.5.4 缺点
（1）脱硫剂价格昂贵，NOX浓度较高时运行成本将大幅增加。（2）设备庞大，系统占地面积大，污染物浓度高时再生频繁。（3）在脱硫过程中，随着物相的转移，活性炭中将积聚较多的二 英和重金属，其处置的难度和成本很高。
4 结束语
根据钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（GB28662-2012），规定除了去除SO2外，还要去除粉尘、氮氧化物、二 英类、氟化物等，活性炭法比较适合烧结烟气处理，除了脱硫效率高，运行可靠稳定，它可以去除多组分污染物，因此活性炭法处理烧结烟气技术将是未来的发展方向。
参考文献
[1]党玉华，齐渊洪，王海风.烧结烟气脱硫技术[Z].2010.
[2]陈健.烧结烟气脱硫方式的分析探讨[Z].2010.
[3]左海滨，张涛，张建良，等.活性炭脱硫技术在烧结烟气脱硫中的应用[Z].2012.
[4]周秀银，张志涛，闫涛.石灰-石膏法在烧结烟气脱硫中的应用[Z].2010.
[5]谷吉林.旋转喷雾发（SDA）脱硫工艺系统应用及问题思考[Z].2006.
[6]王金柱.循环流化床半干法烟气脱硫技术在钢铁厂的应用[Z].2009.
主要化学反应为：
Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O
Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O
Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·2H2O
2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O
Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O
3.3.2 工艺流程示意如图3：
3.3.3 优点
（1）脱硫效率大于95%；（2）脱硫副产物为干态，无废水产生；（3）能同时脱除SO3，烟囱无需防腐；（4）系统可靠性高、吸收剂多次循环利用，提高脱硫剂的利用率，运行成本低；（5）流程简单、占地面积小、投资省、维护费用低；（6）可以脱除部分重金属，特别是可以脱除一部分汞，对烟气的进一步治理很有意义。
3.3.4 缺点
（1）脱硫产物成分组成复杂、量大，综合利用相对较为困难；（2）需维护流化床温度，对操作水平有一定要求。
3.4 SDA旋转喷雾法
3.4.1 工艺原理：将消石灰浆液通过高速旋转喷雾头雾化喷入吸收塔内，与进入脱硫塔的烧结高温烟气接触，发生物理、化学反应，气体中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，然后烟气进入下游的除尘器除尘净化。
主要化学反应为：
SO2被雾滴吸收：SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O
部分SO2完成如下反应：SO2+1/2O2+Ca（OH）2→CaSO4+H2O
与其他酸性物质（如SO3、HF、HCl）的反应：
SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O
2HCl+Ca（OH）2→CaCl2+H2O
2HF+Ca（OH）2→CaF2+H2O
3.4.2 工艺流程示意如图4：
3.4.3 优点
（1）脱硫效率高大于95%；（2）空塔结构，阻力小，投资低、水耗低、电耗低，运行和维护成本低；（3）SDA工艺系统结构简单，调节灵活，可控性好；（4）脱硫副产物为干态，无废水产生，系统不需防腐处理；（5）可以简单地增设活性碳喷射装置，有效去除二 英、重金属等污染物；（6）可以方便地与脱硝装置串接，进一步满足NOx的排放要求。
3.4.4 缺点
（1）雾化器喷嘴磨损严重、寿命短，造价昂贵；（2）对消石灰浆液的活性及粒径要求高，运行成本高；（3）对于烟气工况波动的相应能力较差，系统容易发生结垢、堵塞等故障；（4）脱硫产物成分组成复杂、量大，综合利用相对较为困难。
3.5 活性炭法
3.5.1 工艺原理：在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸。
主要化学反应为：2SO2+O2+2H2O→2H2SO4
3.5.2 工艺流程示意如图5：
3.5.3 优点
（1）在运行过程中不需随时向系统中加入脱硫剂，脱硫剂消耗少，另外，脱硫剂可通过水洗或加热等方式进行再生，实现重复利用，有利于节约原料，降低运行成本。（2）无需工艺水，避免了废水处理，不存在二次污染问题。（3）能除去废气中的碳氢化合物，如二
英，重金属如汞及其它有毒物质，还能除去湿法难以除去的SO3，是一种深度处理技术。（4）可以实现联合脱除SO2、NOx和粉尘的一体化。SO2脱除率可达到95%以上，NOx脱除率可超过80%，同时吸收塔出口烟气粉尘含量小于20mg/m3。（5）工艺简单、易于操作、运行维修费用低等特点。（6）副产品可以出售，有效地实现了硫的资源化，并产生一定的经济效益，对贫硫国家和农业大国的中国，在治理污染的同时充分回收利用硫资源（浓硫酸、硫酸、硫磺）有着重要的意义。（7）活性炭来源广泛，我国活性焦工业发展迅速，平均年增长率15%，出口量已超过美国和日本，居世界首位。
3.5.4 缺点
（1）脱硫剂价格昂贵，NOX浓度较高时运行成本将大幅增加。（2）设备庞大，系统占地面积大，污染物浓度高时再生频繁。（3）在脱硫过程中，随着物相的转移，活性炭中将积聚较多的二 英和重金属，其处置的难度和成本很高。
4 结束语
根据钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（GB28662-2012），规定除了去除SO2外，还要去除粉尘、氮氧化物、二 英类、氟化物等，活性炭法比较适合烧结烟气处理，除了脱硫效率高，运行可靠稳定，它可以去除多组分污染物，因此活性炭法处理烧结烟气技术将是未来的发展方向。
参考文献
[1]党玉华，齐渊洪，王海风.烧结烟气脱硫技术[Z].2010.
[2]陈健.烧结烟气脱硫方式的分析探讨[Z].2010.
[3]左海滨，张涛，张建良，等.活性炭脱硫技术在烧结烟气脱硫中的应用[Z].2012.
[4]周秀银，张志涛，闫涛.石灰-石膏法在烧结烟气脱硫中的应用[Z].2010.
[5]谷吉林.旋转喷雾发（SDA）脱硫工艺系统应用及问题思考[Z].2006.
[6]王金柱.循环流化床半干法烟气脱硫技术在钢铁厂的应用[Z].2009.
主要化学反应为：
Ca（OH）2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
Ca（OH）2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O
Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O
Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·2H2O
2Ca（OH）2+2HCl=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O
Ca（OH）2+2HF=CaF2+2H2O
3.3.2 工艺流程示意如图3：
3.3.3 优点
（1）脱硫效率大于95%；（2）脱硫副产物为干态，无废水产生；（3）能同时脱除SO3，烟囱无需防腐；（4）系统可靠性高、吸收剂多次循环利用，提高脱硫剂的利用率，运行成本低；（5）流程简单、占地面积小、投资省、维护费用低；（6）可以脱除部分重金属，特别是可以脱除一部分汞，对烟气的进一步治理很有意义。
3.3.4 缺点
（1）脱硫产物成分组成复杂、量大，综合利用相对较为困难；（2）需维护流化床温度，对操作水平有一定要求。
3.4 SDA旋转喷雾法
3.4.1 工艺原理：将消石灰浆液通过高速旋转喷雾头雾化喷入吸收塔内，与进入脱硫塔的烧结高温烟气接触，发生物理、化学反应，气体中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，然后烟气进入下游的除尘器除尘净化。
主要化学反应为：
SO2被雾滴吸收：SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O
部分SO2完成如下反应：SO2+1/2O2+Ca（OH）2→CaSO4+H2O
与其他酸性物质（如SO3、HF、HCl）的反应：
SO3+Ca（OH）2→CaSO4+H2O
2HCl+Ca（OH）2→CaCl2+H2O
2HF+Ca（OH）2→CaF2+H2O
3.4.2 工艺流程示意如图4：
3.4.3 优点
（1）脱硫效率高大于95%；（2）空塔结构，阻力小，投资低、水耗低、电耗低，运行和维护成本低；（3）SDA工艺系统结构简单，调节灵活，可控性好；（4）脱硫副产物为干态，无废水产生，系统不需防腐处理；（5）可以简单地增设活性碳喷射装置，有效去除二 英、重金属等污染物；（6）可以方便地与脱硝装置串接，进一步满足NOx的排放要求。
3.4.4 缺点
（1）雾化器喷嘴磨损严重、寿命短，造价昂贵；（2）对消石灰浆液的活性及粒径要求高，运行成本高；（3）对于烟气工况波动的相应能力较差，系统容易发生结垢、堵塞等故障；（4）脱硫产物成分组成复杂、量大，综合利用相对较为困难。
3.5 活性炭法
3.5.1 工艺原理：在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸。
主要化学反应为：2SO2+O2+2H2O→2H2SO4
3.5.2 工艺流程示意如图5：
3.5.3 优点
（1）在运行过程中不需随时向系统中加入脱硫剂，脱硫剂消耗少，另外，脱硫剂可通过水洗或加热等方式进行再生，实现重复利用，有利于节约原料，降低运行成本。（2）无需工艺水，避免了废水处理，不存在二次污染问题。（3）能除去废气中的碳氢化合物，如二
英，重金属如汞及其它有毒物质，还能除去湿法难以除去的SO3，是一种深度处理技术。（4）可以实现联合脱除SO2、NOx和粉尘的一体化。SO2脱除率可达到95%以上，NOx脱除率可超过80%，同时吸收塔出口烟气粉尘含量小于20mg/m3。（5）工艺简单、易于操作、运行维修费用低等特点。（6）副产品可以出售，有效地实现了硫的资源化，并产生一定的经济效益，对贫硫国家和农业大国的中国，在治理污染的同时充分回收利用硫资源（浓硫酸、硫酸、硫磺）有着重要的意义。（7）活性炭来源广泛，我国活性焦工业发展迅速，平均年增长率15%，出口量已超过美国和日本，居世界首位。
3.5.4 缺点
（1）脱硫剂价格昂贵，NOX浓度较高时运行成本将大幅增加。（2）设备庞大，系统占地面积大，污染物浓度高时再生频繁。（3）在脱硫过程中，随着物相的转移，活性炭中将积聚较多的二 英和重金属，其处置的难度和成本很高。
4 结束语
根据钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（GB28662-2012），规定除了去除SO2外，还要去除粉尘、氮氧化物、二 英类、氟化物等，活性炭法比较适合烧结烟气处理，除了脱硫效率高，运行可靠稳定，它可以去除多组分污染物，因此活性炭法处理烧结烟气技术将是未来的发展方向。
参考文献
[1]党玉华，齐渊洪，王海风.烧结烟气脱硫技术[Z].2010.
[2]陈健.烧结烟气脱硫方式的分析探讨[Z].2010.
[3]左海滨，张涛，张建良，等.活性炭脱硫技术在烧结烟气脱硫中的应用[Z].2012.
[4]周秀银，张志涛，闫涛.石灰-石膏法在烧结烟气脱硫中的应用[Z].2010.
[5]谷吉林.旋转喷雾发（SDA）脱硫工艺系统应用及问题思考[Z].2006.
[6]王金柱.循环流化床半干法烟气脱硫技术在钢铁厂的应用[Z].2009.
