进入二十一世纪以来,我国正以历史上最脆弱的生态环境承载着世界上最多的人口,承载着历史上最空前的资源消耗和经济活动,面临着历史上最为突出的生态环境挑战。人口与资源、经济发展与生态环境之间的矛盾已成为中国现代化发展的最大制约因素。钢铁工业要保持可持续发展,就必须减少对环境的污染。而减少SO2的排放则是钢铁工业减少对环境污染的关键环节之一,其中,减少烧结工序SO2排放则是其重点。因为钢铁工业产生SO2的污染源主要为烧结工序,其排放的SO2(在不包括自备电厂排放的SO2的情况下)约占总量的90%。因此,加快实施烧结烟气脱硫,减排SO2,是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题。
一、加大环境保护力度,要求钢铁工业减排SO2
1、减排SO2是我国“十一五”期间环境保护的重点
在“十五”期间,据中国环境监测总站发布的数据,虽然有71%的公众认为自己所在城市的环境状况有了不同程度的好转,但是中国环境依然有六大“顽疾”,严重影响人们的生活质量。酸雨污染,SO2排放量居高不下就是六大“顽疾”之一。
2005年在全国开展酸雨监测的696个城市中,357个城市出现酸雨,占51.3%,酸雨污染严重。
2005年我国二氧化硫排放总量为2549万吨,超过“十五”规划总量控制目标(1800万吨)749万吨。没有实现“十五”规划要求的二氧化硫减排10%的目标。
“十一五”期间,减排SO2成为我国环境保护的重点,把SO2、化学需氧量减排10%作为“十一五”规划的约束指标。因此,减排SO2就必然是各工业企业治理环境污染,加强环境保护的重点。
2、钢铁行业“十五”期间SO2外排总量有所增加
钢铁行业是一个材料与能源高度密集型的行业,既是原料消耗大户,又是能耗大户、污染大户,近一半以上的物料投入以废气、固体废弃物或副产品的形式产出。“十五”期间,钢铁行业在减排SO2方面作了大量的工作,如使用低S煤,对焦炉煤气进行脱硫,加大回收高炉煤气和转炉煤气的力度,采取燃气—蒸汽联合循环发电机组,实现能源阶梯式利用,提高副产煤气的利用效率,不但使钢铁行业的能耗大大降低,而且从源头控制或减少了SO2的产生。因而使钢铁行业在2000年到2004年间,在钢产量增加118%的情况下,外排SO2总量只增加了2.4%,烧结工序外排SO2量只增加20%。由于钢铁生产总量快速增长,造成SO2排放总量也相应有所增加。
“十五”期间钢铁行业外排SO2总量仍在增加,主要来源于烧结工序。2000年至2004年间,烧结工序所排SO2占钢铁行业所排SO2总量的比例分别为:49%、39%、54%、57%。所占比例呈逐年递增趋势,这是因为钢铁行业用煤发电的比例在减少。
据预测,“十一五”期间钢铁产能还会适度发展,到2010年钢产量将达到5.0亿吨以上,铁产量达4.8亿吨。按照我国使用烧结矿、块矿、球团矿的比例进行测算,预计烧结矿将需要6.12亿吨。如果以2004年吨烧结矿排放SO2的标准进行测算(使用进口矿与国产矿比例维持在2004年水平),在不采取新的脱硫措施情况下,烧结工序排放SO2将达到709920吨,比2004年增加86.5%。“十一五”规划关于SO2减排10%的环境目标,根本无法实现,因此烧结工序的脱硫将成为环境治理最重要的任务。
二、钢铁行业减排SO2潜力巨大
1、与国外钢铁行业外排SO2 相比差距较大
国外钢铁行业吨钢外排SO2比我国钢铁行业吨钢外排SO2少得多,通过部分企业进行比较,差距也很大。
2、烧结烟气脱硫潜力大
从钢铁生产的工艺流程分析,钢铁生产过程产生的SO2主要来源于烧结工序。烧结工序外排SO2所占比例在65%~93%之间。国外在上世纪七十年代就开始了对烧结烟气进行脱硫。以日本为例,日本钢铁工业主要的烧结排烟脱硫装置的设置情况。
三、对烧结烟气进行脱硫在技术上是可行的
钢铁企业烧结机的烟气性质与电厂的烟气性质相近,可以考虑采用类似电厂的脱硫工艺。电厂按脱硫工艺在生产中所处的部位不同可分为:燃烧前脱硫(如原煤洗选脱硫)、燃烧中脱硫(如洁净煤燃烧和炉内喷钙)、燃烧后脱硫即烟气脱硫(如海水脱硫、石灰石—石膏湿法、电子束脱硫等),其中燃烧后的烟气脱硫是目前世界上控制SO2排放主要而有效的工艺。烧结机烟气就属于燃烧后的烟气脱硫。
烟气脱硫方法很多,典型的烟气脱硫工艺有5种。
湿法烟气脱硫工艺以石灰或石灰石浆液与烟气中的SO2反应,脱硫产物亚硫酸钙,也可氧化为石膏回收利用。该工艺具有脱硫剂价廉易得、脱硫效率高、对烟气和煤种的适应性能好、适于大容量机组的烟气净化等优点。但其投资及运行费用较高,系统复杂,占地面积大,而且易于腐蚀、磨损以至堵塞管路,从而降低了其运行的可靠性。