燒結煙氣SDA脫硫工程實踐及運行優化

龔佑發,劉江楠,謝丹丹

（1.鞍鋼招標有限公司，遼寧鞍山114043；2.營口理工學院，遼寧營口115014）

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燒結煙氣SDA脫硫工程實踐及運行優化

龔佑發1,劉江楠2,謝丹丹1

（1.鞍鋼招標有限公司，遼寧鞍山114043；2.營口理工學院，遼寧營口115014）

摘要：對鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司405 m2燒結機采用旋轉噴霧干燥法（SDA）煙氣脫硫工藝原理、技術參數及工程實踐進行了介紹，并對運行初期出現的問題進行了分析，核算關鍵技術參數運行合理性，找出問題原因并采取改進措施。通過系統改進實現了脫硫系統穩定運行，取得良好的減排效果。

關鍵詞：燒結；半干法煙氣脫硫；旋轉噴霧干燥法

龔佑發，工程師，2005年7月畢業于重慶大學環境工程專業。E-mail:gyf32121@163.com

Production Practice of Desulfurization of Sintering Flue Gas by SDA and Optim ization of SDA

Gong Youfa1,Liu Jiangnan2,Xie Dandan1
(1.Ansteel Bidding Company Limited,Anshan 114043,Liaoning,China；2.Yingkou Institute of Technology,Yingkou 115014,Liaoning,China)

Abstract The principle, technical parameters and engineering practice of desulfurization technology for the sintering flue gas by using the rotating spray drying absorption (SDA) method in 405 m2sintermachine of Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Company of Angang Steel Co.,Ltd. were introduced and also the troubles occurred at early period of its operation were analyzed.Then the rationality of key technical parameters in operation was checked so that the causes leading to the troubles were found out and some corresponding improvement measures were taken. By improving the operation system for desulfurization,the desulfurization system is operating smoothly and therefore good results on the reduction emissionswere achieved.

Key words：sintering;semi-dry flue gas desulfurization;rotating spray drying absorption

2015年是國家“十二五”規劃收官之年，國家“十二五”環境保護規劃明確提出了二氧化硫削減8％的減排指標以及全面實施燒結煙氣脫硫的減排要求。根據國家環境保護部公布的2013年環境統計數據，我國鋼鐵行業二氧化硫排放量為199.3萬t，僅次于火電行業，占全國總排放量的9.75％［1］，其中全工序的大型鋼鐵聯合企業中，燒結工序二氧化硫排放量約占企業排放總量的80％以上。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司為推進二氧化硫減排工作，結合燒結煙氣特點選擇旋轉噴霧干燥法(SDA)煙氣脫硫技術，并于2011年6月和2012年8月先后建設2套煙氣脫硫系統，系統投運初期出現一些問題，通過優化系統運行，取得了良好的運行效果。

1　工程實踐

1.1工藝原理

燒結煙氣SDA脫硫工藝主要工作原理是：經靜電除塵器處理后的燒結煙氣進入旋轉噴霧干燥吸收塔，在吸收塔煙氣與被霧化器霧化的石灰漿液霧滴直接接觸，煙氣中的水分蒸發，酸性組分(SO2、SO3等)被吸收，發生化學反應生成CaS03、CaSO4等顆粒狀脫硫灰，廢氣經后續布袋除塵器捕集凈化后高空排放。燒結煙氣SDA脫硫工藝流程示意圖見圖1［2］。

1.2技術參數

鞍鋼鲅魚圈2套405 m2燒結機每套設計年產燒結礦466.9萬t，配備2×126萬m3/h主抽風機、2×360 m2雙室四電場靜電除塵器，單套煙氣脫硫系統投資約為5 900萬元。燒結煙氣脫硫系統主要設計參數見表1。

圖1　燒結煙氣SDA脫硫工藝流程示意圖

表1　燒結煙氣脫硫系統主要設計參數

2　運行初期問題分析

2.1存在的問題

鞍鋼鲅魚圈燒結煙氣SDA脫硫系統在2012年運行初期出現脫硫塔內積灰嚴重，遠超過設計值0.3 t/h，塔壁積灰板結明顯，塔底積料呈漿液狀，煙氣中心分配器頻繁堵塞，且出口二氧化硫濃度不穩定，波動范圍大，塔內煙氣與漿液反應不充分，超過系統經濟及合理的運行范圍。2012年系統運行初期脫硫系統運行主要技術參數及運行成本(不含設備折舊費用)分別見表2、表3。

表2　2012年脫硫系統運行主要技術參數

表3　2012年脫硫系統年運行成本統計

2.2問題分析

為查找燒結脫硫系統出現上述問題的原因，對影響燒結煙氣SDA脫硫系統運行狀況的關鍵技術參數進行工況核算及分析。

2.2.1噴霧半徑

旋轉噴霧器既要保證漿液輸送量、噴霧霧徑，又要控制塔壁處漿液濃度分布，使煙氣不遺漏，塔壁不積料。其理論計算公式為［3］：

核算燒結脫硫霧化器噴霧半徑為6.32～7.00m，遠低于脫硫塔半徑9.40 m。雖然脫硫塔內增設中心煙道，促使煙氣形成傘霧向上頂托以增大霧徑，但核算噴霧半徑僅為脫硫塔半徑的67％ ～74％，分析主要原因是進料速率L偏低，約為16～20 t/h，低于F800霧化輪35～40 t/h的正常進料速率，造成霧徑(99)0.9小，傘霧打不開，出現漿液霧滴集中分布在脫硫塔中心區，堵塞中心煙道分配器，脫硫塔阻力升高，約為900～1 100 Pa，高于設計值800 Pa，造成中心分配器積灰等問題。

2.2.2鈣硫比

鈣硫比是鈣與硫的摩爾比值，Ca/S比越高，鈣的利用率越低，一般SDA脫硫系統綜合考慮脫硫效率及運行成本，適宜的鈣硫比應為1.5～2.0［4］。其理論計算公式為：

核算鈣硫比為2.11～2.75，遠高于1.50～2.00，生石灰用量較大，影響系統運行經濟性，主要原因是設計包括20％ ～25％生石灰漿液和40％循環灰漿液2套漿液制備系統，但運行過程中因循環灰漿液制備系統存在漿液起泡等問題停用，循環灰未進入漿液系統循環利用而直接外排，造成生石灰消耗量顯著增加。

2.2.3煙氣停留時間

脫硫塔內應有適宜的煙氣停留時間以保證煙氣與漿液能進行充分的化學反應。其理論計算公式為：

核算燒結脫硫塔內煙氣停留時間約為7.6 s，比100％設計工況煙氣停留時間8.2 s還短，分析主要原因是脫硫系統設計能力偏小，脫硫系統設計煙氣處理量為184～195萬m3/h，低于燒結主抽風機2套126萬m3/h設計煙氣量及運行期間209.63萬m3/h實際煙氣量，影響煙氣脫硫效果。

2.2.4漿液固體濃度

石灰漿液固體濃度影響霧化器霧化效果，對脫硫效率及脫硫塔內積灰產生均有影響。其理論計算公式為：

內因對于事物的發展具有決定性的作用，因此，在家族企業接班模式選擇上必須高度重視這些內部因素，主要的內部影響因素是企業家自身的理念和企業自身的經營特點。

現場測定燒結脫硫系統霧化器頂罐漿液質量濃度為1.156～1.180 kg/L，計算漿液固體濃度為26％ ～30％，高于設計值20％ ～25％，分析主要原因是生石灰漿液制備系統灰水比設定不合理，配比高造成漿液固體濃度高。

2.2.5其他運行參數校核

(1)設備阻力

燒結脫硫系統運行初期脫硫塔塔體阻力為900～1 100Pa，除塵器本體阻力為2 000～2 500 Pa，比設計脫硫塔塔體阻力≤800 Pa和除塵器本體阻力≤1 500 Pa均高，可能存在脫硫塔堵塞、除塵布袋板結等問題。

(2)煙氣溫度

燒結脫硫塔運行初期入口煙溫104～116℃(平均為111.68℃)，入、出口溫降22～26℃(平均為25.21℃)，脫硫塔設計有效運行區間為入口煙溫110～160℃，入、出口溫降≥25℃，實際運行過程中入口煙溫及溫降平均值僅略高于設計最低值，并時常超出設計范圍，影響脫硫塔運行效果，降低脫硫效率，主要原因為前段工序靜電除塵器及煙道系統等漏風，降低煙氣溫度。

(3)脫硫灰氯離子含量

2.3運行優化

2.3.1監測設施升級改造

煙氣連續監測系統(CEMS)是燒結煙氣SDA脫硫系統運行控制關鍵設備之一，主要用于監控脫硫入、出口煙氣溫度、壓力、流量、氧量、二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等參數，監控參數會實時傳輸至政府環保部門監控平臺，作為污染減排核查原始數據及政府日常監管重要依據，同時也為脫硫系統的過程控制提供依據。

為確保CEMS運行穩定，監測數據準確，2014年5月，鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司對已運行近6年出現老化趨勢的CEMS進行技術改造，改造內容包括監測點位遷移及監測系統升級。原燒結脫硫出口CEMS監測點位在200 m煙囪的60 m平臺上，采樣爬梯為直爬梯，不便于日常維護及政府環保部門的比對監測，改造后將監測點位遷移至布袋除塵器出口10 m平臺煙氣直管段上，為日常管理提供了便利條件。同時，為保證CEMS能準確監測燒結脫硫出口具有高濃度一氧化碳、低濃度二氧化硫等特點的煙氣，選用直接抽氣+非分散紅外吸收法監測系統，煙氣分析核心設備選用的是ABB公司EL3020型煙氣連續監測設備。

2014年6月，2套燒結脫硫CEMS順利通過了當地政府環保部門的驗收。2015年4月，鞍鋼鲅魚圈還開展了用定電位電解法、非分散紅外吸收法和紫外差分吸收光譜法3種方法和4套設備同時進行的煙氣比對監測，監測數據顯示改造后的CEMS能準確反映燒結煙氣SDA脫硫系統運行狀況［5］。燒結煙氣脫硫系統通過實時監控進、出口煙氣二氧化硫濃度及時調整噴漿量，實現出口二氧化硫平均排放濃度為59.25 mg/m3，顆粒物平均排放濃度為19.81 mg/m3，均優于國家《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》(GB 28662-2012)規定的出口二氧化硫平均排放濃度100 mg/m3、出口二氧化硫平均排放濃度20 mg/m3［6］，年減排二氧化硫約為4 800 t，顯著提高SDA脫硫系統運行效果。

2.3.2運行管理優化

針對運行初期出現的問題及關鍵技術參數工況核算分析的原因，鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司分別對靜電除塵系統、漿液制備系統、干燥吸收系統及布袋除塵系統采取針對性改進措施優化煙氣脫硫系統運行。

(1)靜電除塵系統

利用定修、年修等檢修時機對靜電除塵器及煙道系統開展全面堵漏風，防止漏風降低煙溫，以提高脫硫塔入口煙溫，確保脫硫塔入口煙溫及溫降滿足設計要求，同時研究對氯離子富集較明顯的三、四電場除塵灰進行集中處置，減少高氯電除塵灰回用量，降低煙氣中氯離子含量。

(2)漿液制備系統

通過調整生石灰漿液制備系統進料灰水比，定期化驗漿液濃度等措施，保證漿液濃度穩定控制在設計范圍內(20％ ～25％ )，并研究增設漿液在線檢測儀以實時觀測漿液濃度，同時研究啟用循環灰漿液制備系統，降低生石灰用量，將脫硫系統鈣硫比控制在經濟運行區間(1.5-2.0)。

(3)干燥吸收系統

在保證漿液制備濃度的基礎上，通過控制霧化器進料速率來增加漿液霧滴霧化半徑，加大漿液與煙氣接觸反應區，避免漿液集中在脫硫塔中心區造成中心煙道分配器積灰堵塞，并提高脫硫島效率，同時建立定期清灰機制，及時清理脫硫塔及煙道內積灰，將脫硫塔塔體阻力控制在800 Pa以內的合理運行區間。

(4)布袋除塵系統

利用日常檢修時機組織及時檢查、更換除塵布袋，防止布袋板結，并加大除塵灰排放力度，降低除塵器本體阻力，將除塵阻力控制≤2 000 Pa以內。

2.4運行實績

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司經過一系列工藝調整及優化后，2015年上半年燒結煙氣SDA脫硫系統運行狀況得到顯著提升，脫硫系統噸鋼運行費用為5.92元/t礦，比運行初期降低12.42％，低于其它濕法、干法等脫硫系統的運行費用，系統綜合脫硫效率達到87.76％，其中脫硫島效率為88.32％，同步運行率為99.37％；主要運行技術參數及運行成本見表4～5所示。

表4　2015年上半年脫硫系統運行主要技術參數

表5　2015年上半年脫硫系統運行成本統計

3　結語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司通過優化系統運行，保證燒結煙氣SDA脫硫系統凈化后二氧化硫、顆粒物平均排放濃度分別為59.25mg/m3、19.81 mg/m3，均優于國家《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》(GB 28662-2012)規定的100mg/m3、20mg/m3，實現年減排二氧化硫約4 800 t，取得了良好的環境效益，同時噸礦運行成本降幅達12.43％，大幅降低了脫硫系統運行成本，確保了系統經濟穩定運行。

從鞍鋼鲅魚圈近年運行實踐看，燒結煙氣SDA脫硫系統存在脫硫副產物綜合處置問題，應切實妥善處置脫硫灰，避免二次污染，同時在設計階段應做好串聯設置的燒結主抽風機與脫硫增壓風機的能力匹配問題，確保煙氣處理系統前后匹配，運行穩定。

參考文獻

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［4］王雷，章明川，田鳳國.運行參數對噴霧干燥煙氣脫硫效率影響的數值模擬［J］.熱能動力工程，2005，20(3)：262-265.

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［6］環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局.鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準［S/OL］.2012-06-27［2015-10-3］http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz

(編輯賀英群)

修回日期：2015-10-21

中圖分類號：TF124

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4613（2016）01-0039-05