循環(huán)流化床脫硫工藝在燒結(jié)煙氣凈化中的應(yīng)用

馬光文，崔勝利

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

循環(huán)流化床脫硫工藝在燒結(jié)煙氣凈化中的應(yīng)用

馬光文，崔勝利

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

介紹了八鋼燒結(jié)煙氣的特點及循環(huán)流化床干法脫硫工藝原理、系統(tǒng)組成和該工藝的優(yōu)點，并結(jié)合了八鋼燒結(jié)分廠燒結(jié)煙氣脫硫項目的特點，分析循環(huán)流化床脫硫除塵技術(shù)運行的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)。循環(huán)流化床干法脫硫工藝具有占地少、工藝成熟、運行穩(wěn)定、自動化程度高、便于集中控制等優(yōu)點。

循環(huán)流化床；脫硫；燒結(jié)煙氣

聯(lián)系人：馬光文，男，環(huán)保工程師，本科，烏魯木齊（830022）寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司燒結(jié)分廠

E-mail：2212867564@qq.com

1 前言

SO2對人體和環(huán)境會造成損害，是目前大氣污染物中含量較多、影響面較廣的一種氣態(tài)污染物。鋼鐵工業(yè)的煙氣在燒結(jié)過程中產(chǎn)生，每生產(chǎn)1噸燒結(jié)礦，約排出含S02的煙氣3600～4300m3，濃度一般為500～1000mg/Nm3，最高可達(dá) 4000～7000mg/Nm3。燒結(jié)過程產(chǎn)生的二氧化硫成為鋼鐵冶煉生產(chǎn)中的污染物。為降低燒結(jié)煙氣直排帶來的污染，針對燒結(jié)生產(chǎn)八鋼公司實施了燒結(jié)煙氣脫硫工程。

2 八鋼燒結(jié)煙氣脫硫工藝的確定

八鋼燒機分廠目前有2×265m2+1×430m2共三臺燒結(jié)機，燒結(jié)總煙氣量達(dá)到560×104m3，三臺燒結(jié)機沿東西方向并排布置，東側(cè)預(yù)留11000m2脫硫場地，燒結(jié)煙氣特點見表1。

表1 結(jié)機頭煙氣特性

燒結(jié)生產(chǎn)中主抽風(fēng)門調(diào)節(jié)頻繁，煙氣量變化大，燒結(jié)機小故障較多，開停頻繁。基于燒結(jié)煙氣自身的特殊性以及燒結(jié)生產(chǎn)的特點，探索一種適合燒結(jié)煙氣脫硫工藝的方法。根據(jù)新疆氣候特點、八鋼燒結(jié)原料條件，經(jīng)過多方考察、論證、比較最終確定選用循環(huán)流化床干法脫硫工藝進(jìn)行燒結(jié)煙氣凈化，設(shè)計為一機一塔全煙氣脫硫工藝。

3 循環(huán)流化床脫硫工藝原理

燒結(jié)煙氣循環(huán)流化床干法脫硫是從電廠脫硫移植而來，其利用生石灰制備消石灰，用消石灰Ca(OH)2作為脫硫吸收劑，煙氣通過煙道入口進(jìn)入吸收塔氣流均布裝置，經(jīng)導(dǎo)流板和文丘里整流、均布、加速后的氣流進(jìn)入吸收塔。吸收劑由吸收劑給料裝置在擴散段加人吸收塔內(nèi)，循環(huán)脫硫灰通過空氣斜槽由擴散段進(jìn)入吸收塔。工藝水也通過噴槍霧化后噴入吸收塔的文丘里段，燒結(jié)機飛灰、吸收劑和循環(huán)灰等固體顆粒在流化懸浮狀態(tài)下激烈碰撞、摩擦，并與霧化水和煙氣充分混合接觸。煙氣中的SO2，SO3，HCl和HF等酸性組分與堿性脫硫劑消石灰經(jīng)過酸堿化學(xué)反應(yīng)生成 CaSO4、CaSO3、CaC12和 CaF2等產(chǎn)物。具體反應(yīng)過程：

4 工藝系統(tǒng)構(gòu)成

循環(huán)流化床脫硫工藝系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、布袋除塵器系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、吸收劑制備及供應(yīng)系統(tǒng)、物料循環(huán)系統(tǒng)、脫硫灰輸送系統(tǒng)、灰?guī)煜到y(tǒng)等組成，見圖1。

圖1 循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)工藝流程

（1）煙氣系統(tǒng)主要包括煙氣擋板門、進(jìn)風(fēng)煙道、出風(fēng)煙道和再循環(huán)煙氣煙道。脫硫系統(tǒng)正常運行時，進(jìn)風(fēng)煙氣擋板門和出風(fēng)煙氣擋板門開啟，煙氣通過進(jìn)口煙氣擋板門進(jìn)入吸收塔進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后煙氣經(jīng)過出口煙氣擋板門輸送到煙囪排放到大氣中。燒結(jié)風(fēng)量正常穩(wěn)定的時候，循環(huán)煙氣煙道關(guān)閉；燒結(jié)風(fēng)量變化劇烈的時候，循環(huán)煙氣煙道擋板門開啟。補充穩(wěn)定進(jìn)風(fēng)煙道的煙氣量，避免煙氣變化劇烈，導(dǎo)致出現(xiàn)“塌床”，影響系統(tǒng)正常運行。

（2）吸收塔系統(tǒng)的作用是脫除煙氣中的SO2和SO3，其核心設(shè)備就是脫硫吸收塔，SO2和SO3的吸收反應(yīng)主要在吸收塔內(nèi)完成。本吸收塔采用空塔結(jié)構(gòu)，吸收效果好、操作簡單、維修方便、塔內(nèi)構(gòu)件簡單、造價成本較低。吸收塔內(nèi)部不存在物料堆積的“死角”，避免因物料沉積，及吸收塔“粘壁”，影響吸收塔正常運行。

（3）吸收劑制備系統(tǒng)主要包括消石灰粉料倉、螺桿稱重、氣力輸送設(shè)備。消石灰粉從料倉通過螺桿秤重后，通過氣力輸送設(shè)備輸送人吸收塔的文丘里段，和煙氣中的SO2進(jìn)行反應(yīng)。

（4）脫硫后除塵系統(tǒng)主要是位于吸收塔之后的除塵器，煙氣經(jīng)吸收塔脫硫之后，煙氣中攜帶的物料、粉塵以及反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入除塵器后，物料沉積收集起來，可以進(jìn)入物料循環(huán)系統(tǒng)重新進(jìn)入吸收塔循環(huán)反應(yīng)，或者通過氣力輸送設(shè)備輸送入灰倉，清潔煙氣則通過除塵器后進(jìn)人煙囪排入大氣。

（5）物料循環(huán)系統(tǒng)包括輸料斜槽、流化風(fēng)等設(shè)備。未反應(yīng)完全的吸收劑經(jīng)除塵器收集之后，通過輸料斜槽重新送入吸收塔進(jìn)行反應(yīng)，使塔內(nèi)實際的吸收劑的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足脫硫所需要的量?？梢蕴岣咚?nèi)脫硫反應(yīng)的效率，也可以避免吸收劑的浪費。

（6）工藝水系統(tǒng)主要包括工藝水箱、噴槍等設(shè)備。吸收塔內(nèi)需要注入冷卻降溫水，使煙氣溫度降低、含濕量增高，加快脫硫吸收反應(yīng)的進(jìn)行。

（7）控制系統(tǒng)主要包括配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和脫硫DCS控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中主要的測量儀表有壓力表、料位計等。

5 八鋼循環(huán)流化床干法脫硫特點

（1）八鋼三臺燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)集中建設(shè)在預(yù)留的11000m2的區(qū)域內(nèi)，工藝流程簡單、布局合理，便于集中操作、集中維護(hù)，占地面積小。

（2）八鋼三臺煙氣脫硫裝置采用一機一塔，全煙氣脫硫，三臺脫硫系統(tǒng)相互獨立，灰?guī)煜到y(tǒng)共用，脫硫效率高，可以一次脫出 SO2、NOX、HCl、HF等酸性氣體，對設(shè)備沒有腐蝕。

（3）燒結(jié)機頭電除塵器與旁路設(shè)置的煙氣脫硫系統(tǒng)除塵器相互獨立，當(dāng)脫硫系統(tǒng)運行時，機頭除塵器可作為脫硫除塵的預(yù)除塵系統(tǒng)，減少脫硫系統(tǒng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物及脫硫劑的消耗。當(dāng)脫硫系統(tǒng)停止運行時，也可作為除塵獨立運行。

（4）使用生石灰做脫硫劑比表面積大，吸附能力達(dá)可以吸附重金屬、堿金屬、二英等。

（5）煙氣脫硫最終產(chǎn)物為CaSO4、CaSO3等干基產(chǎn)物，不產(chǎn)生廢水外排。

6 脫硫系統(tǒng)運行效果及分析

三臺燒結(jié)機煙氣脫硫裝置適合八鋼特殊條件，采用的循環(huán)流化床半干法脫硫工藝，脫硫效率能夠達(dá)到95%以上，燒結(jié)煙氣出口SO2濃度小于100 mg／m3，出口粉塵小于30mg／m3，設(shè)備運行比較穩(wěn)定，同步運轉(zhuǎn)率達(dá)到98%以上。達(dá)到了設(shè)計要求，滿足燒結(jié)煙氣脫硫國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

自2013年1月開始至5月，通過5個月的運行，當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站對八鋼新建三臺燒結(jié)機煙氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，具體監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2。

表2 燒結(jié)機煙氣脫硫系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果

結(jié)果完全符合GB 9078-1996(-r業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的鋼鐵燒結(jié)冶煉二級標(biāo)準(zhǔn)．脫硫效率符合HJ462-2009《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》中的要求。系統(tǒng)試運行吸收塔脫硫工藝參數(shù)分別見表2、表3。由表2可以看出系統(tǒng)的脫硫同步運轉(zhuǎn)率比較高，達(dá)到了95%以上，煙氣中SO2及粉塵排放也達(dá)到設(shè)計要求。因此，循環(huán)流化床干法脫硫工藝在八鋼燒結(jié)機煙氣脫硫的應(yīng)用是成功的。由表3顯示吸收塔運行時各項參數(shù)穩(wěn)定。

表3 吸收塔運行工藝參數(shù) kPa

7 結(jié)論

循環(huán)流化床干法脫硫工藝在八鋼燒結(jié)煙氣凈化運行以來，從運行效果來看其能夠有效去除燒結(jié)煙氣中的SO2和SO3，脫硫效率可達(dá)95%之上，系統(tǒng)的故障率較低，同步運轉(zhuǎn)率也能滿足燒結(jié)生產(chǎn)要求，自動化程度高，操作簡便。不會對系統(tǒng)設(shè)備和煙囪造成腐蝕，不產(chǎn)生廢水等其它污染物，同時具有除塵功能，可有效控制煙氣中外排的粉塵濃度。由于使用堿性消石灰和水做脫硫劑，兼?zhèn)涿摮裏Y(jié)煙氣中HCl、HF、NOX、二英等多組分污染物的功能。因此，從八鋼燒結(jié)煙氣脫硫工程運行來看，循環(huán)流化床干法脫硫是一種成功的燒結(jié)機煙氣脫硫工藝，完全能夠滿足燒結(jié)生產(chǎn)需要和環(huán)保要求。

[1]王維興.燒結(jié)煙氣脫硫脫銷技術(shù)點評.2011“永清杯”全國鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫脫銷研討會論文集.

[2]史少軍，葉招蓮.鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)探討.電力科技與環(huán)保,2011，（6）.

[3]許勇毅,查智明,趙翠仙.煙氣循環(huán)流化床脫硫脫硝工藝技術(shù)的特點與現(xiàn)狀.2007，（1）.

[4]雷仲存.工業(yè)脫硫技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2001，（5）.

Application of Desulphurization Technology of Circulating Fluidized bed Cleaning the Sintering Flue Gas

MAGuang-wen,CUISheng-li
（Ironmaking Branch,Bayi Iron&SteelCo.,BaosteelGroup）

The article introduced the characteristics ofsintering flue gas system and circulating fluidized bed dry desulphurization process principle and composition process and advantages.Then combined with the characteristics of sintering flue gas desulphurization project in sintering plant at Bayi Steel,analyzed the technical and economic indexes on desulphation and dust removalprocess.This technology of the circulating fluidized bed dry desulphurization processhas advantages,such as less land occupation andmature technology and stableoperation and high degree ofautomation and convenientcentralized control.

fluidized bed;desulphurization;sintered fluegas

TF111.14+5

B

1672—4224（2014）01—0027—03