碳达峰、碳中和形势下高炉热风炉的脱硫工艺选择

　　一、背景

　　“30·60”目标的提出为我国绘制了绿色低碳循环发展蓝图，也预示着我国各个重大领域均面临着新的发展挑战和优化革新的机遇。钢铁工业是全球范围内工业领域碳排放的重点行业，约占全球温室气体排放的7%，也是中国率先落实碳达峰目标的最重要行业。

　　2021年7月1日，国家发展改革委印发的 《“十四五”循环经济发展规划》指出，大力发展循环经济，推进资源节约集约循环利用，对保障国家资源安全，推动实现碳达峰、碳中和，促进生态文明建设具有十分重要的意义;2021年1月，唐山发布的“〔2021〕11号 ”文件要求高炉热风炉二氧化硫的排放不高于50mg/Nm3;2019年4月，生态环境部印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》对高炉热风炉等用户，作出了SO2要达到超低排放限值的要求。由此可见，在构建绿色低碳循环经济体系的大背景下，对于高炉热风炉烟气二氧化硫的低碳减排治理已成必然之选。随着全国碳交易市场的建立，具有低碳特性的可实现废弃物资源化与循环利用的烟气治理技术将成为企业的首选。

　　二、高炉热风炉脱硫工艺选择

　　高炉煤气是钢铁企业产量最大的可燃气体，煤气中含有一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气等组分，并伴有尘、硫等污染物，总硫浓度为100-200mg/Nm3。

　　图注：截至到2018年年底，我国高炉炼钢厂个数为331家，

　　高炉总数约为1024个，总容积约为107.8万m3

　　目前市场上采用的高炉热风炉烟气脱硫技术以SDS脱硫为代表的干法技术为主。SDS脱硫技术，以小苏打(NaHCO3)做脱硫剂，利用其超细粉与烟气充分混合、接触，与烟气中SO2 快速反应，来实现脱硫。

　　SDS脱硫技术具有操作简单易维护、占地面积小、运行成本低、全干系统无需用水、脱硫效率高等特点。该技术在烟气负荷周期性大负荷变动时会通过调整磨机的运行来适应，但频繁的调整影响磨机的运行稳定性，治理过程中会形成大量二氧化碳排放，且该技术的脱硫剂价格比较高，副产品为钠盐，属于危险废弃物，处置较为困难。

　　新形势下，企业需要的是一种具有低碳特性的可实现废弃物循环利用的高炉热风炉烟气治理技术。为此，中晶环境科技股份有限公司自主研发了禧德?烟气综合治理技术。

　　禧德?技术是利用中晶环境自主研发的M?系列脱硫脱硝剂，对高炉热风炉、轧钢加热炉、燃气锅炉等用户的烟气进行脱硫脱硝治理，同时可对VOCs、二噁英、汞、氟等重金属污染物进行协同治理。以对高炉热风炉烟气进行脱硫为例，禧德?干法固定床技术相较于SDS脱硫技术有很大的优势。

　　禧德?干法固定床技术和M?材料的结合让“以废治废，全生命周期的污染物低碳治理”成为了可能。

　　SDS干法脱硫技术与中晶环境禧德?干法固定床技术碳排放情况对比表

　　项目SDS干法脱硫技术禧德?干法固定床脱硫技术

　　碳排放原料生产：脱硫剂采用碳酸氢钠。以卤水为氯化钠资源原料。将原卤净化，送入反应釜，添加固体碳酸氢铵进行复分解反应，产生的碳酸氢钠，复分解反应后，在氯化铵到达一点浓度后结晶，完成氯化铵分离。在分离氯化铵过程中能耗很高、燃煤量耗费大。

　　治理过程：

　　2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O

　　Na2CO3+SO2+1/2O2=Na2SO4+CO2

　　Na2CO3+SO3=Na2SO4+CO2

　　碳酸氢钠在脱除SO2的同时会产生CO2。

　　副产物处置：脱硫灰处置中有效成分低，分离困难;作为一般工业固废处置。每吨处置费用50-80元。原料生产：M?系列脱硫剂生产原料以无机的工业固废为主(60~70%)，及氢氧化钙、粘合剂、造孔剂等组成。固废主要来自钢渣、水渣、粉煤灰;生产过程主要包括粉碎研磨、混捏、造粒、烘干。生产过程无需烧制，能耗低。

　　治理过程：

　　Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O

　　Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O

　　Ca(OH)2+HF=CaF2+H2O

　　Ca(OH)2+HCL=CaC2+H2O

　　Ca(OH)2+SO2+½O2=CaSO4+H2O

　　干法脱硫，无废水，能耗低，无碳排放。

　　副产物处置：副产物以钙基、硅基材料为主。粉碎研磨后可按照一定比例作为水泥生料的原料掺配。

　　通过对上述两种技术的对比可知，中晶环境的禧德?干法固定床脱硫技术，在硫氧化物治理过程中，在碳排放、副产物的处理等方面均有较大的优势及前瞻性，可作为高炉热风炉深度减排的首选技术之一。

　　三、应用案例——青岛特殊钢铁有限公司2#&3#热风炉

　　青岛特殊钢铁有限公司为严格执行环境保护政策，达到最新污染物超低排放标准及公司环保要求，对炼铁厂高炉配套2#&3#热风炉进行烟气脱硫治理。目前2#&3#热风炉SO2排放水平已达到超低排放限值：

　　项目SO2

　　入口数据(mg/Nm3)<150

　　出口数据(mg/Nm3)<10

　　该项目采用由中晶环境自主研发的禧德?固定床干法脱硫技术，脱硫剂采用的是M?系列脱硫剂。该项目系统建设完成后，运行稳定，装置可靠，脱硫效率高，治理过程中无碳排，吸收剂可回收用于建材制作;并且固定床层对粉尘有一定的拦截作用，可将含尘量减少到一定程度;脱硫过程中几乎无需投入水分，不会产生废水，不会造成烟气温降等问题。

　　完工后项目现场

　　运行画面及运行数据

　　四、结语

　　禧德?技术是一套可满足钢铁行业长流程与全生命周期低碳特性的烟气深度治理新技术。其不仅可对后端提供热风炉脱硫、加热炉脱硫脱硝治理，还可对前端提供高/焦炉煤气进行精脱硫治理，可真正做到源头减排。

　　禧德?技术具有设备数量少、模块化组合可灵活布置、脱硫脱硝效率高、无废水产生、能耗低、治理过程无碳排、副产物可资源化利用、建设运行成本低、有脱硝延展性等技术特点。由此可见，该技术具有较好的经济效益和社会效益。

　　随着“十四五”循环经济发展规划的制定与全国碳交易市场的建立，钢铁行业低碳治污已势在必行。中晶环境作为用循环经济理念开发新技术与新材料的服务供应商，始终坚持践行“以废治废、变废为宝”的污染物治理路线，致力于用低碳治理技术推动钢铁行业高质量绿色发展。