8月3日,中国钢铁工业协会召开四届六次常务理事(扩大)会议。中国钢铁工业协会会长徐乐江在讲话中说,呼吁和支持环保部门通过严格的环保监管,提高违规企业环保成本,促进公平竞争。
2015年1月1日将执行非常严格的大气污染排放限值。就钢铁生产而言,与大气污染关系较为密切的是烧结烟气,对其排放的治理也将成为未来钢铁行业环保工作的重点。
环境保护部污染物排放总量控制司司长刘炳江此前在一次会议上明确提出,“十二五”烧结烟气脱硫将“死磕”钢铁。无论是对已经配备烧结烟气脱硫设施的企业,还是对未上烧结烟气脱硫设施的企业,都将成为环保部今后核查的重中之重。
观察
截至2012年,全国共建成烧结脱硫设施389台,占烧结机总台数的1/3,实施烟气脱硫烧结机的面积达6.3万平方米,占烧结机总面积的50%。相关统计数据显示,2005年到2012年,在我国粗钢产量翻一番的情况下,我国吨钢二氧化硫排放量从4克左右下降到3克左右。
在肯定成绩的同时,关注的视角应该更多地投向我国钢铁行业烧结烟气脱硫领域的“困局”。为什么还有2/3的烧结机没有配备烟气脱硫装置?是没有技术吗?
“钢铁行业烧结烟气脱硫工艺五花八门,多达十余种,掰着指头能说出来的就有石灰-石膏法,循环流化床法,氨法,逆向干塔法,喷碱法,镁法,活性炭法……还有很多说不清的方法,甚至还有声称是祖传秘方的方法。”谈到我国烧结烟气脱硫技术,刘炳江有点哭笑不得。
既然技术不缺,为什么占全球粗钢产量“半壁江山”的我国钢铁行业还没有一个主流的、被广泛认可的烧结烟气脱硫技术呢?除了技术层面的问题,国家的政策导向上是不是也有一些“空白点”?
我们需要层层深入、细致调查,才能完整呈现我国钢铁行业烧结烟气脱硫的“困局”,也才有可能找到一条适合我国钢铁行业烧结烟气脱硫的发展之路。
从“湿”向“干”演变
从全球的角度看,我国钢铁行业配备烧结烟气脱硫工艺起步较晚。资料显示,2004年,我国仅有少数几个钢厂开始采用烧结烟气脱硫技术。目前,烧结烟气脱硫技术已经在我国得到较多应用,其应用面也在不断扩大。我国烧结烟气脱硫工艺种类繁多,还没有一个主流的工艺脱颖而出。
我国烧结烟气脱硫目前主要考虑脱除二氧化硫,而对于烧结烟气脱硝、二口恶英、重金属等考虑较少。据了解,除了少数脱硫装置脱硫效率和同步运行率能达到85%以上,大多数脱硫装置脱硫效率、同步运行率达不到设计值,个别企业脱硫效率极低,不到20%。
相关资料显示,全球最早对二氧化硫排放实施控制要追溯到上世纪70年代。从那时起,部分发达国家就已经在其钢铁企业的烧结工序配备以湿法为主的烟气脱硫装置。随着公众对自身健康和生态环境的关注日益增强,烧结烟气脱硫技术也不断得到优化,技术进步的结果就是二氧化硫的排放大幅减少。
北京科技大学冶金与生态工程学院教授白皓向记者介绍,钢铁行业控制二氧化硫排放的思路主要有前端治理、过程治理和末端治理。所谓前端治理,就是钢铁企业尽量选用硫含量低的原燃料;过程和末端治理,即对含二氧化硫的烟气实施脱硫处理。从单纯控制二氧化硫排放到更加注重多组分污染物治理,也使得烟气脱硫工艺从最早的湿法向干法演变。
日本早期使用的烟气脱硫技术是以石灰石-石膏法、氨法、镁法等为代表的湿法工艺。但是,为了除去烧结烟气中的二口恶英、三氧化硫、氯化氢、氟化氢等酸性物质和重金属污染成分,湿法工艺就显得无能为力了。
上世纪90年代初,日本一些钢铁企业采用了以活性炭吸附工艺为代表的干法脱硫工艺。进入新世纪,日本政府制定了二口恶英的排放标准,其新建烧结机烟气处理工艺全部采用活性炭吸附工艺。目前,活性炭吸附工艺已经成为日本烧结烟气脱硫的主流。
欧洲钢铁企业使用的原燃料含硫量较低,因此欧洲建设的烧结烟气脱硫装置较少,其烟气治理的重点是粉尘和二口恶英。所以,欧洲采用的污染治理工艺大多为能去除二口恶英、重金属的干法工艺。例如,旋转喷雾干燥法(SDA),NID干法烧结烟气脱硫工艺,MEROS烟气净化干法脱硫工艺、CFB循环流化床法干法脱硫工艺等。
从日本和欧洲烧结烟气脱硫工艺应用情况来看,国外烧结烟气脱硫的发展趋势是由“湿”到“干”。
从单纯脱硫到资源回收
我国的硫储量并不丰富,但对硫的消费需求巨大,目前对硫资源的对外依存度较高。
“我国每年大气污染减排下来的二氧化硫有4000万吨,而我国每年要进口1800万吨左右的硫磺。”一位业内人士告诉记者。
据介绍,日本的烧结烟气脱硫从一开始就非常注重二氧化硫减排后的资源回收利用。例如,1989年,JFE采用氨-硫酸铵法进行烧结烟气脱硫,利用焦炉气体中无用的氨与烧结烟气中的二氧化硫反应回收硫酸铵。硫酸铵是一种优良的氮肥。
新日铁住金公司名古屋制铁所的3台烧结机应用了利用活性炭吸附原理的烧结烟气脱硫、脱硝装置。经过该工艺产生高浓度二氧化硫,然后将其送往副产品回收装置利用,生产高浓度硫磺(纯度达99.9%以上)或浓硫酸(纯度98%以上)。
从国内主要钢铁企业烧结烟气脱硫现状来看,少数先进的企业不仅仅注重烟气脱硫本身,而且注重对硫资源的高效回收利用。然而,对于大多数钢铁企业而言,烧结烟气脱硫水平参差不齐,对硫资源的回收利用更是无从谈起。
据介绍,烟气循环流化床干法(LJS)是宝钢采用的烧结烟气脱硫重点工艺之一。LJS工艺是一种集高效脱硫、脱硝、脱二口恶英、脱酸、脱重金属等多组分污染物协同净化技术。宝钢在烧结烟气脱硫、脱硝、烟气除尘处理后,注重了对废弃物的回收利用,生产脱硫石膏等。
太钢选择活性炭法脱硫脱硝及制酸一体化装置治理烧结烟气污染物。太钢烧结烟气脱硫脱硝工艺系统由烟气系统、脱硫系统、脱硝系统以及相应的电气、仪控(含监测装置)等系统组成。太钢烧结烟气活性炭法脱硫脱硝与制酸系统投入使用以来,粉尘、硫氧化物、氮氧化物的排放大幅降低。太钢利用脱硫副产物制造浓硫酸,每年可以达到近万吨,全面用于太钢轧钢酸洗工序和焦化硫酸铵生产。
武钢烧结烟气脱硫技术采用的是法国开发的NID工艺,它的原理是利用石灰或熟石灰来吸收二氧化硫,脱硫装备作业率达到95%以上,脱硫率可达90%以上。然而该工艺最值得关注的问题是是脱硫灰渣的使用范围受限,其脱硫副产品为硫酸钙、亚硫酸钙等的混合物,目前无稳定的用途。
“今后,全球硫资源需求的85%会从资源开采转向捕获利用。”有关专家说,实现“大气硫污染减排”向“硫资源捕获利用”转变,可以降低我国硫资源的对外依存度、实现硫资源基本自给。
然而,在脱硫产物回收利用方面,产业政策却处于缺失状态,因此相关政策的及时补位显得尤为迫切。对于产业政策导向的“缺位”,有关专家认为,国家亟需从监管、科技、投资等方面及时“补位”,促进我国钢铁行业烧结烟气脱硫的战略转型。
国家有关部门应该将脱硫烟气总量减排与脱硫副产物综合利用的监管、核查并重。据记者了解,有的钢铁企业宁愿受罚,也不愿意花大量投资去建设运行费用昂贵又无直接经济效益的脱硫设施。此外,不安装在线监测设备、篡改数据、信息失真……这些现象比比皆是。
在脱硫副产物监管、核查方面,要有相关的奖励惩罚措施。例如,脱硫石膏用得好的企业应该得到奖励,大量堆放造成二次污染的应该有相应的惩罚措施。“加强对脱硫副产物的监管核查,还是打击企业信息、数据造假的有力措施,因为脱硫副产物是实实在在的东西,不好造假。”专家说。
国家应该对脱硫副产物综合利用共性关键技术前期研发、创新提供支撑。烧结烟气成分复杂,含有重金属、二口恶英、氯化氢、氟化氢等多种污染物,导致石膏、硫酸铵、脱硫渣等脱硫副产物品质较差,资源化利用难度较大,存在二次污染隐患。
脱硫副产物回收利用要规模化、产业化,还必须解决投资的问题。“投资仅靠企业难度是非常大的,因为资源综合利用的投资是很大的。”有关专家建议,国家应该出台相关信贷支持政策。规模效益一方面使得生产成本降低,另一方面能大大提升相关产业的国际话语权。