燒結(jié)工序和煙氣脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行研究

何春艷 尹承磊 鹿素艷

1.山東國舜建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 250300;2.利津縣水利局 山東 東營 257400

隨著煙氣脫硫脫硝裝置的應(yīng)用發(fā)現(xiàn),燒結(jié)與煙氣脫硫在運行參數(shù)調(diào)節(jié)中受到影響。怎樣協(xié)調(diào)燒結(jié)、脫硫脫銷系統(tǒng)從而實現(xiàn)節(jié)能降耗,確保燒結(jié)產(chǎn)能穩(wěn)定運行,適用高爐需求,值得進(jìn)一步研究。

一、燒結(jié)生產(chǎn)與脫硫脫硝系統(tǒng)運行概述

(一)燒結(jié)煙氣特征

燒結(jié)設(shè)備運行效率高、煙氣量大且溫度高。伴隨著燒結(jié)運行的深入,煙道中煙氣溫度保持在的100-160℃。此外,煙氣粉塵濃度高,以鐵和化合物為主,因為材料不同含有不同微量重金屬、堿金屬元素。煙氣濕量大,為提升燒結(jié)料層透氣效果,混合料在燒結(jié)時添加水混合、制粒。科學(xué)配比水含量約8%。煙氣中存在HF、NOx,與水接觸產(chǎn)生酸雨、對金屬構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕,對人體健康產(chǎn)生影響。受原料中硫負(fù)荷影響,通常在900--2500mg/m3。因為燒結(jié)停機(jī)不穩(wěn)定,燒結(jié)煙氣濃度、溫度、濕度等變化較大。

(二)脫硫方法

現(xiàn)階段,常見燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)有濕法、半干法、干法。其中,濕法包含石灰-石膏法、氨-硫酸銨法、海水法、雙堿法等。半干法包含密相塔法、循環(huán)流化床法、MEROS法、ND 法、LEC法、電子束照射法、噴霧干燥法等。干法技術(shù)包含活性碳法。其中,石灰-石膏濕法技術(shù)完善,循環(huán)流化床法一次性投入較少、操作簡單、穩(wěn)定性強(qiáng),在燒結(jié)煙氣脫硫中運用較多。

(三)處理工藝原理

燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)出口位置的燒結(jié)煙氣溫度約140℃,由塔底流入吸收塔,在吸收塔底端,燒結(jié)煙氣與吸收劑、循環(huán)脫硫灰融合產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。煙氣在吸收塔底端文丘里管加速,物料處于循環(huán)流化床中,氣固兩相受氣流影響產(chǎn)生混合。該過程中生成絮狀物返回并解體,重新被氣流提升,文丘里出口擴(kuò)管段設(shè)置噴霧裝置,霧化水使二氧化硫與Ca(OH)2反應(yīng)生成離子型反應(yīng)。吸收劑、循環(huán)脫硫灰在文丘里段以上塔內(nèi)發(fā)生二次反應(yīng),形成副產(chǎn)物CaSO3·1/2 H2O。同時,還有與HF、HC1反應(yīng)形成副產(chǎn)物等。通過凈化后,煙氣由塔上端排出流入脫硫除塵器,排出煙囪。固體顆粒經(jīng)過除塵器再循環(huán)系統(tǒng),返回吸收塔基需反應(yīng)。將剩余得脫硫灰渣通過物料傳輸?shù)矫摿蚧覀},再利用運輸設(shè)備排放。

二、燒結(jié)與脫硫脫硝系統(tǒng)反應(yīng)

(一)科學(xué)配料,降低有害物質(zhì)排放

配比疆內(nèi)低釩硫鐵精粉有助于燒結(jié)脫硫脫硝,研究適合的燒結(jié)工藝,尤其是利用疆內(nèi)鐵精粉低硫、含釩鈦的特點,研發(fā)燒結(jié)過程脫銷方案,減少設(shè)備運行成本。同時,低排放、高指標(biāo)。第一,配比低硫礦。進(jìn)口鐵精粉品味高、硫含量高,剩余鐵精粉含釩鈦成分也較多,其余鐵精粉為低硫含量有助于燒結(jié)脫硫。第二,配比低釩鈦狂,減少燒結(jié)NOx生成量。結(jié)合材料中釩鈦特點,燒結(jié)燃燒時對NO 的SCR 還原反應(yīng)具有催化效果,減少煙氣NOx生成率。低釩鈦精粉多為磁鐵礦,TiO2含量不足5%,對高爐爐況影響有限,配比其他磁鐵精粉燒結(jié),低溫條件下燒結(jié)趨勢明顯。以NOx形成機(jī)理與燃燒溫度為條件,燃燒溫度也能夠抑制NOx的形成。

(二)各系統(tǒng)參數(shù)控制

第一,燒結(jié)系統(tǒng)運行要求。燒結(jié)終端BTP 溫度與位置保持350±50℃,燒結(jié)重點集中于最后兩個風(fēng)箱。根據(jù)脫硫系統(tǒng)對煙氣質(zhì)量要求,決定煙道溫度保持130--145℃。煙道壓力控制方法,通常煙道負(fù)壓保持10.0--16.0k Pa。風(fēng)箱溫度迅速提高BRP控制在19號風(fēng)箱,16號風(fēng)箱廢棄溫度100℃作為預(yù)估BRP依據(jù)。當(dāng)16號風(fēng)箱溫度在90℃以下,預(yù)估BRP 點滯后。當(dāng)溫度超過100℃時,預(yù)估BRP點將提前,預(yù)測BTP點也會提前。第二,燒結(jié)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)運行要求。燒結(jié)設(shè)備啟閉需做好與脫硫系統(tǒng)、余熱系統(tǒng)協(xié)調(diào),燒結(jié)設(shè)備啟動啟動脫硫系統(tǒng),脫硫引風(fēng)機(jī)啟動后控制風(fēng)門開度,讓煙氣量達(dá)到1600Km3/h,吸收塔塔入口壓力保持-0.7Kpa。當(dāng)燒結(jié)設(shè)備啟動后,監(jiān)控?zé)Y(jié)煙氣系統(tǒng),調(diào)整床層壓升降1.2Kpa。灰斗與空氣斜槽的流化風(fēng)溫度提升至90--120℃。吸收塔入口負(fù)壓低于-0.3Kpa才能啟動消化器系統(tǒng)。此外,還要注意常規(guī)生產(chǎn)下要避免吸收塔進(jìn)口壓力高于0.6Kpa、出口流量小于1400Km3/h。對于可能出現(xiàn)的安全事故需及時停控。脫硫吸收塔進(jìn)口煙氣溫度保持140--160℃,出口煙氣溫度79±2℃。煙氣脫硫脫硝排放標(biāo)準(zhǔn)為：顆粒物小于30mg/Nm3,二氧化硫低于180mg/Nm3,氮氧化物NOx小于200mg/Nm3。

(三)系統(tǒng)運用要求

第一,脫硫優(yōu)先。確保燒結(jié)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)符合排放要求,如果沒有達(dá)到要求需及時整改。第二,風(fēng)量穩(wěn)定。控制燒結(jié)主抽風(fēng)門開度確保脫硫吸收塔進(jìn)口煙氣流量、壓力、吸收塔壓降。第三,煙氣熱量穩(wěn)定。根據(jù)脫硫系統(tǒng)吸收塔進(jìn)口煙溫,利用燒結(jié)終點廢氣煙氣煙溫達(dá)到燒結(jié)煙道廢氣煙溫,符合脫硫吸收塔進(jìn)口煙溫要求。此外,燒結(jié)終點不可發(fā)生變化才能保證燒結(jié)餅帶走的熱量適用余熱回收對環(huán)冷機(jī)煙溫需求。第四,燒結(jié)終點穩(wěn)定。燒結(jié)期間,對三系統(tǒng)自動化控制流程與連接通訊等途徑整合,增加連鎖控制,適應(yīng)燒結(jié)終端與煙 道煙溫,不僅符合燒結(jié)脫硫脫硝要求,還能達(dá)到余熱回收系統(tǒng)要求實現(xiàn)多系統(tǒng)控制。

(四)人員控制

提高工作人員專業(yè)水平,使工作人員充分掌握系統(tǒng)操作過程,提高隨機(jī)應(yīng)變能力以防發(fā)生緊急情況時正確應(yīng)對,對關(guān)鍵參數(shù)控制生成操作控制回路。在燒結(jié)、脫硫、余熱系統(tǒng)之間創(chuàng)建通信連接,工作人員按照參照變化控制系統(tǒng)運行。關(guān)于吸收塔入口壓力、壓降、循環(huán)風(fēng)擋等關(guān)鍵參數(shù)與主抽風(fēng)門、燒結(jié)流程生成自動連鎖系統(tǒng)。當(dāng)符合要求后全線停止運行,防止環(huán)保外排引起安全事故。

結(jié)語

通過對燒結(jié)煙氣二氧化硫生成與排放機(jī)理研究,根據(jù)技術(shù)風(fēng)險與運行風(fēng)險、投資成本、二次排放等影響要素,我國自主知識產(chǎn)權(quán)的密相塔法具有脫硫效率高、運行成本低的特點,副產(chǎn)物可持續(xù)應(yīng)用,燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用效果良好。燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)將二氧化硫脫除與NOx同步實現(xiàn),活性炭法是一種理想得技術(shù),不過怎樣制造高質(zhì)廉價的活性炭吸附劑,減少成本投入有待進(jìn)一步研究。此外,優(yōu)化脫硫系統(tǒng),特別是優(yōu)化硫資源回收處理外圍系統(tǒng)與活性炭循環(huán)應(yīng)用系統(tǒng),從而減少成本投入。