钢铁联合企业控制二氧化硫污染的探讨.doc

钢铁联合企业控制二氧化硫污染的探讨宋伟民摘 要 针对钢铁联合企业各工序排放二氧化硫的特点，指出烧结和自备电站是 主要污染对象在肯定利用碱性物质的FGD技术是当前最经济可行的脱硫技术前 提下，分析了钢铁联合企业中碱性物质的用途和流失情况，提出将可回收的碱性 废水直接用于FGD的可能性和减少资源消耗的重要意义关键词 烟气脱硫(FGD)碱性物质Ca (OH) 2型废水 水质稳定APPROACH TO CONTROL LING OF SO2 POLLUTION ATINTEGRATEDIRON AND STEEL COMPANIESSONG Weimin(Beijing Central Engineering and Research Incorporationof Iron & Steel Industry)ABSTRACT Based on the fact that all processes at integrated iron and steel companies produce SO2 this paper points out that sintering plant and heat power station are main ones with a premise that FGD technology with basic matters is the most reasonable and feasible at present.The analysis of use and run-off of basic matters at integrated iron and steel companies,the possibility and significance of retrieving basic waste water for direct use in FGD technology are given in the article. KEY WORDS flue gas desulfurization(FGD),basic matters,Ca(OH)2 type waste water,stableness of water quality1前言钢铁联合企业的生产是由多种工艺组成的长流程生产过程。

般来说可将其 划分为三个组成部分，一是由烧结和焦化等组成的间接生产部分；二是由炼铁、 炼钢和轧钢等组成的直接生产部分；三是由备电站和耐火材料等组成的辅助生 产部分钢铁生产的主要原料是含铁矿石(粉)、燃料(焦炭、粉和无烟煤)和熔剂(石 灰石、粉或石灰粉)由矿分离出铁，由铁冶炼成钢都是在“冷一热”过程中由 燃料和熔剂逐步完成的冶炼1 t成品粗钢约需要2. 5 t原燃料，其中60 %物 料将以废气、废水和固体废物进入环境在废气中含有大量SO?有害气体，亟待 治理；部分废水和固体废物中含有大量可利用的碱性物质，有待废物资源化加以 利用FGD技术中最经济的脱硫剂是Ca(OH)2型溶液，它是S(\的“克星”在钢铁 联合企业中这“一气一液”并存本文对这两种物质在钢铁生产中的流向和分配 历程进行剖析，探讨出不用或少用外购碱性物脱硫的途经和方法，以减少资源性 新生污染物的产生，防止恶性循环c，24, 5\2钢铁联合企业排放S02的特征钢铁联合企业间，因生产工艺组合、产品种类和原燃料成分不同而差异较大, 但从各生产工艺角度看，乂具有明显的类比性选取一个具有代表性的钢铁联合 企业，全面分析从进企业的原燃料含硫总量，到各工艺生产排放气态S02的关系, 并按排放量的多少进行排队，筛选出亟待采用FGD技术进行脱硫的工艺(图Do 由图1中可看出，排放SO?量最大者是自备电站，其次是烧结过程。

若能将这两 部分所排SO?脱除90 %,则可将钢铁联合企业SOz总排放量削减去60 %左右，环 境效益巨大炼铁、炼钢过程中原燃料的硫，大部分由渣中排出，所以由废气中排 放的SO?有限烧结生产所用烧结料中含有硫烧结料经高温氧化(燃烧)等反应，硫以气态 挥发，大部分被脱除，从而减轻了炼铁、炼钢工艺的负担，提高了冶炼的技术经 济指标，这是烧结矿的突出优点烧结所脱除的硫以气态SO?形式由机头排入环 境自备电站烟气中排放的SO?则是由燃料燃烧所产生炼铁工艺硫平衡的情况 为铁水中含硫约5.4 %；灰、渣中含硫约85 %；煤气中含硫约5 %；废气中含硫 约4.6%0转炉冶炼的原料是经脱硫的铁水，故其原燃料的硫含量很少，其废气 中S02的排放率仅占企业总排放量的1.5 %〜1. 7 %钢渣中的含硫率约占炼钢原 燃料总硫量的33. 4 %o由以上分析可知，钢铁联合企业的自备电站和烧结工艺所排放含SO2的烟气, 是脱硫的主要对象钢校企业排放■-铜铁生产系统排放量■吨倒排放量=3"间接生产排放量I r28 457.64 t/a —•91637. 08 t/a,吨钢择放 1-9- 16 kg• 39844. 98 t/a 98 kg接生产排放■11 387. 34 t/a辅肋生产系统排=51 792 1 t/・吨钢悻放* = 5. 18""2, 21 t/a4. 85 t /a原图1钢铁企业S02排放量及各工序分配情况Fig. 1 S02 production of integrated steel and iron companies anddistribution ofS02 production for each process3钢铁联合企业碱性原料的平衡分析3.1烧结工艺和高炉冶炼在烧结原料中加入碱性熔剂，其目的是将精矿粉烧结成“熔剂性”、“自熔 性”或“高碱度”的烧结矿。

这些烧结矿既能大幅度地提高高炉冶炼的技术经济 指标，也可以强化烧结过程由此可知，烧结工艺所用碱性物质仍保留在烧结矿 中，是高炉冶炼中的造渣物质3.2转炉炼钢生产中碱性物质的使用与流失吹氧转炉炼钢在其冶炼过程中，必须投加石灰等造渣物质，且其投加量大大 超过理论用量，一般情况下吨钢消耗CaO约90 kg投入转炉的碱性物质分两路流失，一是进入钢渣，从钢渣中流失的CaO占吨 钢CaO消耗总量的83 %〜85 %,占吨钢排渣量的45 %〜55 %经折算，每吨钢 渣中含有CM物质约500〜700 kg这部分钢渣可直接用作烧结原料，代替石灰 作熔剂二是在吹氧强化冶炼时，大量石灰粉料尚未参与造渣，便被高速炉气吹 出炉外，随炉气一并进入湿式降温除尘系统炉气经水洗，其废水中含有大量含 铁尘泥和CaO物质，废水经净化处理后，废水作循环使用，尘泥则分离出来作烧 结原料当转炉炼钢采用0G法(未燃法)净化炉气回收转炉煤气时，由于炉气中含有 大量CaO粉尘，在炉气中CO?含量较少的情况下，致使废水的pH值与硬度骤然 增高，形成一种强碱性、高硬度呈Ca (0H)2和结垢型废水废水的pH值在冶炼 各阶段有所变化，一般在7〜12间波动。

由于操作工艺和原燃料的不同，各厂废 水的pH值波动情况存在一定差异一般情况下，溶入废水中的CaO纯度较高， 经初步估算，吨钢溶入废水中的CaO约5 kgo为使洗气废水循环使用的回收率 提高，必须采取水质稳定措施，向废水中连续投加凝聚剂、pl【值调整剂和分散 剂，使循环水达到无腐蚀、防结垢和低浓度要求为维持这一水平，其运行费很 高，还需处理大量沉淀物为阐明0G法净化炉气的废水在冶炼各阶段的pH值的变化过程，以30 t转 炉为例示于图2转炉炼钢中的碱平衡见图3,图中所示CaO纯度约为75 %,其 平衡计算方法以吨钢所消耗的CaO计量13图2 30 t转炉未燃法烟气净化污水pH值变化曲线Fig. 2 pH variation curve of polluted water produced bycleaning the non-burnt gas for 30 t LD converter4利用碱性废水进行烧结工艺烟气脱硫⑶烟气脱硫(FGD)是90年代唯一可大规模削减SO?污染的可行与实用技术石 灰类碱性脱硫剂价格低廉、资源丰富且实用高效，是FGD技术实用性的基础通 过长期FGD从气到水的试验研究，充分尝试到“以碱脱硫”这一技术的真谛，只 要将碱性溶液的pH值控制在7或7以上，其两相反应速率之快、烟气脱硫之彻 底是不容置疑的。

转炉冶炼过程中所流失的碱性物质，对FGD具有实用价值，可直接利用的是 除尘废水这种碱性废水已在废水处理系统中得到充分净化，既不需要常规FGD 所要设置的碱性物料仓库、溶解设备、投配设备和除渣设备，而且可节省大量人 力和碱性物质资源，不占或少占用地炼钢产生的Ca(OH)2型废水在脱除烧结烟 气中SO?后，有利于炼钢废水的水质稳定，可减少为中和、稳定所消耗的药剂量, 可以达到一举两得的效果因此，探讨在钢铁联合企业中充分利用自身的资源潜 力，在FGD技术中做到无资源化或少资源化脱硫，则具有很大的实用价值经初 步测算，年产500万t钢的转炉炼钢厂，其碱性废水中所含的碱性物质可脱除烧 结烟气中约4000 t SO”同时可减少约8500 t工业用石灰日本在采用石灰/石灰石——石膏法脱除烧结烟气的S02已有成熟的经验 据三菱重工介绍，汽进口 SO?浓度在(600-1 200)X 10 6情况下，洗涤塔内控制 脱硫吸收液的P【I值在6. 5〜7. 5时，其脱硫率可达到90 %〜99 这一•经验说明，脱硫吸收液的pH值不用太高，其脱硫效率就可达到预期效果煤,fej收•放散循环用废水C.o 5”含尘废水C・O15 “投入90 kg转炉钢渣 CaO 75 kg图3投入转炉中的CaO流失平衡图Fig. 3 The losing balance graph of CaO put intoLD converter管好资源，挖:资源潜力在人类生产和生活活动中，人们无止境地追求生活质量，无时无刻不在消耗 各种自然资源，同时产生大量废物。

在地球有限资源还允许发掘的情况下，随着 科学技术的高速发展，今天人们对自然资源的“去粗取精”程度，更使废物以惊 人的速度增长，这种资源的浪费将加快自然资源的枯竭因此，对废物的再生资 源化，是一项挖掘资源潜力的有效工作同样在治理污染、保护环境方面更应重 视以废治污的研究，尽量做到不用或少用新资源来消除污染在FGD技术上理应与资源利用紧密联系起来研究，不应一概都用新的石灰类 碱性物质进行脱硫，这样就会出现灭了硫又派生出新污染物污染环境钢铁联合 企业具有挖掘脱硫用碱性物质的潜力，应加紧在以废治硫方面作进一步的研究联系人：宋伟民，高级工程师，北京（100053）北京钢铁设计研究总院 作者单位：（北京钢铁设计研究总院）参考文献1冯玲，杨景玲，蔡树中.烟气脱硫技术的发展及应用现状.环境工程，1979, 15（2）： 19-24.2叶奕森，柴发合，田子平，等•硫氮污染物的控制对策及治理技术.北京：中 国环境科学出版社，1994.3席炳炬.以废治废与废水净化再用.北京：中国环境科学出版社，1992.4低浓度二氧化硫烟气脱硫.上海：上海科学技术出版社，1981： 77〜132.5操家顺.国外烟气脱硫工业化技术评述.南京：南京化学工业（集团）公司研究 院，1995.6张慧明，李玉文.中国大气二氧化硫污染及其防治.青岛：青岛建筑工程学院、青岛市四方区环境保护局，1995.。