半干法煙氣脫硫在鑌鑫特鋼材料有限公司球團豎爐的應用

李凡　柴永祥

摘 要：本文結合工程實踐，詳細介紹了半干法煙氣脫硫在鑌鑫特鋼材料有限公司球團豎爐中的應用，半干法脫硫工藝脫硫效率高、系統簡單、運行阻力低，操作維護方便等優點。半干法脫硫系統運行后，大大降低了SO2的排放濃度，減少了環境污染，達到節能減排，改善廠區環境的目的，具有良好的社會效益和經濟效益。

關鍵詞：半干法；煙氣脫硫；球團豎爐

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0086-02

近年來，鋼鐵企業污染排放一直較為嚴重，球團豎爐生產過程中，產生大量的粉塵及SO2等有害物質，對環境造成污染，其污染治理一直是鋼鐵企業污染治理的重點。為減少球團豎爐生產過程中粉塵及SO2的排放，滿足環保要求，鑌鑫特鋼材料有限公司對現有豎爐增設一套煙氣脫硫設施。

根據豎爐煙氣的特點，在球團豎爐主抽風機煙道出口，設置一套半干法脫硫系統。筆者作為該工程的主要設計人，對脫硫系統做出了詳圖設計。

1 半干法脫硫工藝原理

1.1 工藝原理

石灰石-石膏法煙氣脫硫技術以生石灰（CaO）作為吸收劑，生石灰經過消化后制成熟石灰漿液（Ca（OH）2）。作為脫硫劑，熟石灰漿液經過泵輸送的吸收塔頂部的噴淋層，在吸收塔噴淋層內對煙氣進行噴淋洗滌，使煙氣中的SO2反應生成CaSO3，同時向吸收塔內的漿液鼓入空氣，使CaSO3轉化為CaSO4，脫硫劑的最終產物為石膏（CaSO4·2H2O）。脫硫后的煙氣經高效除霧器除去霧滴后，由塔頂煙囪排放，SO2的脫硫率可高達97%以上。該工藝的反應機理為：

SO2被霧滴吸收：

SO2（g）→SO2（l）+H2O→H++HSO3-→H++SO32-

SO2+Ca（OH）2→CaSO3+H2O

部分SO2完成如下反應：SO2+1/2O2+ Ca（OH）2→CaSO4+H2O

氧化：HSO3-+1/2O2→SO32-+H+

SO32-+1/2O2→SO42-

結晶：Ca2++SO32-+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O（s）

Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O（s）

1.2 工藝流程

工藝流程如圖1所示。

煙氣由抽引風機引入吸收塔，在吸收塔內，煙氣從吸收塔下部進入塔體，吸收劑從上向下分幾層噴淋，煙氣與石灰漿液快速接觸后被迅速吸收，發生化學反應，除去煙氣中的SO2、SO3及HCl等酸性氣體。吸收塔上部設有除霧器，除去煙氣中夾帶的水滴后，經脫硫塔直排煙囪達標排放。

2 工程概況

本工程對兩座2×12m2球團豎爐配套合建一套脫硫系統，處理煙氣量為54×104m3/h（工況），采用石灰—石膏噴淋塔煙氣脫硫工藝，脫硫效率在95%以上，SO2排放濃度不超過80mg/標m3，粉塵濃度不超過30mg/標m3，煙氣含水率不超過60mg/標m3。

脫硫系統主要由以下幾部分組成：脫硫塔及附屬設備、脫硫漿液制備及供給系統、脫硫系統公輔設備、電控及儀表控制系統。

脫硫系統主要設備選型：

（1）脫硫塔。脫硫塔規格：φ8.0m×φ7.2m，臨時煙囪φ3.4m，煙塔合一總高度60m，碳鋼材質，厚度不小于18mm，內襯玻璃鱗片，漿液池有效容積390m3。（2）循環漿液泵。吸收塔系統主要包括3臺循環泵、3層漿液噴淋層，采用單元制，即每臺循環泵對應一層漿液噴淋層，流量：2050m3/h，壓頭：17.0/18.8/20.6m。（3）增壓風機。靜葉可調，流量：54×104m3/h，壓頭：1500Pa，配變頻電機。（4）氧化風機。升壓：88.2kPa，風量：20.8m3/min，功率45kW。（5）真空皮帶脫水機。處理量：2.6t/h，（石膏含水≤10%），脫水面積3.0m2。（6）石膏漿液旋流器。處理量：12m3/h。（7）降塵降溫裝置。處理煙氣量：540000m3/h，過濾面積：7.2m2，氣流均布系數≤0.25，出口濃度≤10mg/Nm3。

降塵降溫裝置安裝在豎爐煙氣煙道上，可有效捕集二次飛揚后少量趨向煙道的粉塵及比電阻值高的細微顆粒物，減少了振打二次飛揚效率損失，提前對煙氣進行先期的預脫硫處理，可大大提高除塵效率。

由于脫硫大多都是負壓運行，為了避免負壓對每塊濾料的壓力作用，在每塊環形濾料的中部加裝抗負壓裝置，有效避免了負壓所帶來的影響。

3 PH值對脫硫效果的影響

SO2的吸收反應大部分在煙氣與噴淋漿液接觸的瞬間已經完成，脫硫漿液的PH值是指吸收完SO2的漿液與新鮮漿液混合后的PH值，其具體值與PH計的安裝位置有關。

在工程實踐中，必須嚴格控制好循環漿液的PH值。在實踐中循環漿液的PH值主要依靠增減循環漿液中的石灰石來進行控制。PH值的高低對SO2的吸收及Ca的析出有決定性的影響。提高循環漿液的PH值，有利于SO2的吸收，脫硫效率提高；但是當PH值大于5.8后，伴隨著H+濃度的降低，不利于Ca的析出，SO2的吸收和Ca的析出兩者在一定范圍內相互對立。所以應嚴格控制漿液的PH值在合理的范圍內，既不能太高，也不能太低。

另一方面，如果漿液的PH值過高，漿液中存在比較多的CaCO3，將造成整個系統的漿液泵、閥門及管道系統結垢阻塞，影響脫硫系統的正常穩定運行。但是如果漿液的PH值過低，則影響系統的脫硫效率。

理論分析表明，漿液PH值低于2.2時基本上無脫硫作用；PH值大于5.8時，脫硫效率基本不在增加。經驗表明，漿液PH值控制在5.5～5.7時，脫硫效率在90%以上。一般情況下，綜合脫硫效率、石膏的結晶、廢水處理等因素，控制吸收塔漿液的PH值在5.2～5.6，可以獲得較為理想的脫硫效果。

4 結語

本工程設計因地制宜，大大降低了球團豎爐SO2的排放濃度，減少了環境污染，取得了良好的社會和經濟效益。

參考文獻

[1]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術手冊.第2版[M].化學工業出版社，2012.

[2]孫一堅.工業通風（第三版）[M].中國建筑工業出版社，1994.