濕法脫硫效能提升改進實踐

曹志云

摘要：目前我國鋼鐵工業環境保護現狀不容樂觀，需要采取有效的措施，解決環境保護方面的問題。本文針對新疆天山鋼鐵巴州公司80萬噸球團線配套的濕法脫硫系統存在的問題現狀，并且針對這些現狀提出了具體的解決措施，改造實踐后脫硫效率提升較大，取得明顯效果。

關鍵詞：濕法脫硫、改進、脫硫效率提升

引言

新疆天山鋼鐵巴州公司80萬噸球團線配套的脫硫工程建成于2013年投入使用，系統采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，在原煙道安裝旁通閥將煙氣引入脫硫吸收塔，吸收塔前設置增壓引風機。近幾年環保要求越來越嚴，環保設施達標企業才能生存，球團脫硫從建成投用后小問題不斷，不能穩定保證環保數據穩定達標，制約球團生產線生產節奏。脫硫煙道部分腐蝕嚴重煙氣外漏，1個石灰制漿罐不能滿足生產需求，易造成供漿不及時數據超標，脫硫塔外部沒有保溫措施，生產過程中的溫差造成脫硫的防腐容易脫落，除霧器頂部局部防腐層脫落;現場的除霧器部分變形嚴重，不能保證除霧效果。

1現狀

1.1設備參數現狀

新疆天山鋼鐵巴州公司80萬噸球團生產配套脫硫裝置原設計采用北京中科創新園環境技術有限公司濕式石灰-石膏煙氣脫硫工藝，與生產線配套運行，能處理從回轉窯排出的100%的煙氣量，脫硫效率≥95%，它包括下列子系統：（1）煙氣系統;（2）SO2吸收系統;（3）漿液制備系統;（4）副產物處理系統;（5）工藝水系統。

脫硫主要設計指標及性能保證值（如圖1所示）

1.2工況原料現狀

新疆天山鋼鐵巴州公司80萬噸球團生產線地處新疆內陸天山南麓，球團生產用鐵精粉礦主要為本地精粉（如圖二所示）。精粉中硫含量變化大，含量高。

1.3脫硫運行現狀

從建設到投入運行后，脫硫數據不穩定，精粉原料中硫含量變化后脫硫數據很難控制，數據出現超標情況，脫硫工藝運行不穩定，漿液中毒，脫石膏困難。脫硫噴淋、除霧器堵塞嚴重（如圖三所示），現場下白色石膏雨等情況發生，球團線被迫停機檢修。

2改進方案

2.1改進原則

利用球團線年檢時間，改造施工時間控制在20天以內完成。

適應球團產能提升要求窯尾主抽風機、增壓風機已經處于滿負荷狀態，改造方案充分考慮盡量減少阻損，確保改造后的風量不減少，不影響球團產量。

本次改造考慮經濟合理，達到滿足現有排放標準。

2.2改造方案

2.2.1噴淋系統（含循環泵、管道、噴嘴等）改造，提高液氣比，噴嘴覆蓋率達到200%以上，滿足入口煙氣二氧化硫含量4000mg/m3脫硫排放達標。新增一臺流量1400m3/h，揚程25m循環泵;改一臺900 m3/h循環泵為1400m3/h，提高系統液氣比，達到8.4左右。

2.2.2將石灰漿液加入改到氧化池。這樣改造后，就形成了2個循環池，一個循環池PH值6—6.5左右，對應最上層噴淋，脫硫反應時間最長，主要負責保證脫硫效果，一個循環池PH值5.5—6左右，保證亞硫酸鈣能夠很好的氧化成硫酸鈣，確保石膏排除正常工作。這樣的改造，實質上形成了“單塔雙循環”流程，將大大提高脫硫效率。

2.2.3解決目前脫硫塔截面煙氣分布不均勻問題，在煙氣進口處，增加一個煙氣均布器。

（1） 原理：由于脫硫塔直徑偏小，煙氣流速高，進入脫硫后，沒有足夠的空間來均勻分布，這樣就導致脫硫塔內，煙氣進口的對面，煙氣集中度很高，脫硫效果很差。使用煙氣均布器，在短距離內，將煙氣的分布，做一次重新分布，達到均勻上升的目的。

（2） 煙氣均布器的結構：目前使用效果最好的不銹鋼托盤式均布器，但由于脫硫塔直徑小，流速高，使用不銹鋼托盤式均布器至少會產生600-700Pa阻力，這是主抽風機不能承受的。我們本次采用管式均布器，45°斜線安裝方式，阻力預計小于150Pa，安裝方式如圖4所示：

2.2.4解決煙氣脫硫塔側壁效應，每層噴淋下部，增加一層煙氣導流環。

（1）原理：由于在噴淋層設計時，中心部分可以很好的實現200%以上的覆蓋，但靠近脫硫塔壁的部分，只有100%覆蓋，甚至有可能出現小于50%的覆蓋，這樣煙氣在上升過程中，會出現“貼壁”上行，因為靠近塔壁的部分阻力小。從效果上看，這部分煙氣沒有很好的脫硫而逃逸了。煙氣導流環設置在噴淋層下部，讓煙氣“脫離”塔壁，強制進入漿液噴淋密集區。

（2） 煙氣導流環不僅能有效提高脫硫效率，而且阻力很小，每層僅增加50Pa左右阻力，煙氣導流環安裝方式如圖5所示：

2.2.5解決現場除霧器易結垢，反沖洗效果不佳等問題。

（1） 除霧器段經過前期改造，已經達到直徑8m，計算流速為3.1-3.2m/s左右，適合除霧作業。但由于脫硫段流速太高，大量漿液被煙氣攜帶進入除霧器段，給除霧器帶來極大壓力，由于漿液含固量太高，導致頻繁發生除霧器堵塞。

（2） 原除霧器沖洗水噴嘴設計距離除霧器表面距離太遠，沖洗水達到除霧器表面已經沒有壓力，影響沖洗效果，另外，沖洗水程序設計也有問題，最下層除霧器是最容易堵塞的，應該頻繁沖洗，上層除霧器不易堵塞，應減少沖洗頻率，這樣在保證水平衡基礎上，最大限度防止除霧器堵塞。

（3） 關于屋脊式除霧器，優點是對煙氣流速有更好的適應性，但缺點是，沖洗時，沖洗角度是30---45°，不如平板式除霧器容易沖洗干凈。

（4） 為了確保改造后，煙氣中煙塵含量低于或不高于原來的指標，本次改造放棄使用屋脊式除霧器，改為使用3層平板式除霧器，在保證不堵塞的前提下，通過使用不同參數的平板除霧器，到達除霧效果。

下層采用間距35mm，二通道除霧器，沖洗周期：30分鐘沖洗一次，每次2分鐘。

中層采用間距30mm，三通道除霧器，沖洗周期：2小時沖洗一次，每次2分鐘。

上層采用間距25mm，三通道帶鉤除霧器，沖洗周期：4小時沖洗一次，每次2分鐘。

2.2.6增加一個石灰漿液緩沖罐

（1） 現場有石灰漿液配制罐，由于配制系統沒有設計計量設施，采用液位來估計配制的石灰漿液濃度，方法雖然簡單，但基本滿足精度要求，由于石灰粉末受潮等原因，配制時，常出現不下料情況，需要處理，這樣就影響石灰的加入。

（2） 石灰加入到漿液池的過程既沒有計量，也沒有自動控制，在脫硫系統能力嚴重不足、循環池容積偏小的條件下，出口SO2控制就難上加難。

（3） 設置一個石灰漿液緩沖罐，位置在原氧化池上面，用鋼結構架空，容積為石灰配制罐容積的70%左右，（15m3）實現2個功能：其一、配制罐有足夠的時間去配制石灰漿液;其二、緩沖罐石灰漿液自流到原氧化池過程中，增加一個電動閥，來自動控制石灰的加入量，確保出口SO2穩定、達標。

2.2.7通過改造氧化風管，提高現場漿液的氧化效果，改造完成后半水亞硫酸鈣（干基）控制在0.5%以內。

現有氧化風系統是在循環池下部設置了一圈曝氣管，雖然可以滿足氧化要求，但存在一個缺陷，下部的管道上的排氣孔容易堵塞，本次改造為直插式曝氣管。

關于脫硫漿液中亞硫酸鈣沒有很好的被氧化成硫酸鈣，主要是由于漿液PH值過高造成的。當PH值>6.5時，氧化反應基本停止，無論鼓入多少空氣，漿液中硫酸鈣含量在20—22%左右達到平衡，不再氧化，當PH值<5.5時，反應速率迅速增快，95%以上的亞硫酸鈣在90分鐘內可以被氧化成硫酸鈣。這就是當前脫硫系統石膏脫水時，水分偏大的原因。

2.2.8增加循環池負壓引風機

現有系統采用塔外循環，在漿液排出脫硫塔的出口，有部分煙氣泄露，同時，由于往循環池中鼓入大量空氣，導致循環池周邊水汽彌漫，即影響了環境，又使周邊鋼結構腐蝕。

設置一臺流量5000m3/h，風壓2000Pa的風機，將循環池上部的空間抽成微負壓，這樣就可以防止水汽外泄。

3取得效果

1、改造運行后球團脫硫入口硫1910㎎/立方米，出口28㎎/立方米。脫硫效率達到98.4%（不考慮其他因素）。

2、石膏生成正常連續。

3、連續運行2月以上循環泵噴淋頭未有堵塞現象發生。

4、脫硫石灰石耗量、新水耗量降低40%.

4結束語

在鋼鐵工業發展的過程當中，環境保護問題是非常棘手的一個問題，同時也是一個核心性的問題。基于當前鋼鐵工業環境保護存在的問題，需要采取積極的解決措施，為我國的可持續發展提供有效的幫助，共同創造一個綠水青山的中國新生態環境。