球團生產(chǎn)煙氣脫硫液氣比提升技術(shù)改造與實踐

房強

（淄博鐵鷹鋼鐵有限公司，山東淄博 255080）

0.引言

淄博鐵鷹鋼鐵有限公司50萬噸鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團生產(chǎn)線，于2005年3月建成并投入運行，2014年5月新增煙氣脫硫系統(tǒng)，采用雙堿法脫硫工藝。初始設(shè)計脫硫塔直徑5.5m，三組300m3/h堿液噴淋層，兩層除霧板。配置119m3反應(yīng)/氧化池、356m3沉淀池及290m3循環(huán)池各一個，一臺X（B）MA 1000型壓濾機。處理煙氣量35萬m3/h（工況），液氣比0.0026，脫硫效率≥95%，SO2排放量小于100mg/m3。

自2017年6月，為適應(yīng)生產(chǎn)線硫負(fù)荷逐漸增高的脫硫需要以及新的大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)，逐步實施了脫硫系統(tǒng)升級改造，新增一座直徑6m的脫硫塔，新脫硫塔含兩層600m3噴淋層、200m3循環(huán)池、一層除霧板，并對一級脫硫塔升級改造增設(shè)一層600m3噴淋層，液氣比相應(yīng)提高到0.0077，基本滿足了SO2小于50mg/m3新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.任務(wù)提出的背景

根據(jù)DB37/990-2019《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》文件要求，球團焙燒設(shè)備自2020年11月1日起執(zhí)行的排放濃度為：顆粒物10mg/m3、二氧化硫35mg/m3、氮氧化物（NO2計）50mg/m3，同時球團生產(chǎn)線新增脫銷系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)要求脫硫塔的噴淋量需達(dá)到4500m3/h。

受初始設(shè)計的影響，脫硫系統(tǒng)大氣污染物處理能力無法滿足日益提高的排放標(biāo)準(zhǔn)，雖經(jīng)多次提標(biāo)改造，與當(dāng)前新的排放要求仍存在差距。

一級、二級脫硫塔噴淋總量為2700m3/h，僅為脫銷工藝技術(shù)要求的60%。

為了滿足以上要求，需要對脫硫系統(tǒng)進一步升級改造，提高煙氣處理過程液氣比，增強煙氣污染物處理能力，實現(xiàn)新標(biāo)準(zhǔn)下的達(dá)標(biāo)排放，并基本滿足脫銷工藝要求。

2.設(shè)計改造過程

2.1 確定改造位置

一級脫硫塔設(shè)置3層噴淋量300m3/h和1層噴淋量600m3/h噴淋層，共4層，累計噴淋量1500m3/h。二級脫硫塔設(shè)置2層噴淋量600m3/h噴淋層，累計噴淋量1200m3/h。

一級脫硫塔為初始投資建設(shè)項目，具有完善的脫硫劑添減系統(tǒng)、反應(yīng)池、氧化池、沉淀池及壓濾系統(tǒng)等設(shè)備設(shè)施。

二級脫硫塔屬脫硫系統(tǒng)升級改造項目，堿液以內(nèi)部循環(huán)為主，反應(yīng)后液體經(jīng)專用水泵輸送至一級塔氧化-反應(yīng)池，經(jīng)濃縮/壓濾回水進行置換。因二級脫硫塔無專用反應(yīng)-氧化池、沉淀池及濃縮/壓濾堿液泵，噴淋總量受到限制。

經(jīng)過對一級、二級脫硫塔噴淋系統(tǒng)、堿液循環(huán)系統(tǒng)及一級脫硫塔周圍環(huán)境進行逐一分析論證，確定選擇一級脫硫塔原第三層300m3/h進行升級改造。

2.2 設(shè)計噴淋層提標(biāo)改造后的噴淋量

（1）結(jié)合DB37/990-2019《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》文件要求的球團焙燒設(shè)備排放濃度標(biāo)準(zhǔn)，通過工藝計算[1]，需增加噴淋量1000m3/h以上。

（2）根據(jù)脫銷項目工藝要求，需增加噴淋量2300m3/h。通過對我公司球團生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝條件和實際運行參數(shù)進行認(rèn)真分析、研究、評估，脫硫塔噴淋量增加1000m3/h～1500m3/h即可滿足脫銷工藝要求。

（3）通過對公司備品備件進行排查，查找到一臺閑置1200m3KQSN型水平中開式單級雙吸離心泵，符合提標(biāo)改造設(shè)備要求。

（4）通過現(xiàn)場勘察，完全具備安裝水泵和管路所需的空間。

經(jīng)過分析，擬定改造后的噴淋層噴淋量為1200m3/h。

2.3 對擬定的噴淋增量給配套設(shè)施和生產(chǎn)運行帶來的影響進行評估

（1）噴淋量增加后同時增加了煙氣排放阻力，打破風(fēng)系統(tǒng)正常運行平衡，影響球團的干燥、預(yù)熱及焙燒。通過工藝計算，以及對主抽風(fēng)機、增壓風(fēng)機運轉(zhuǎn)能力進行分析，完全可以消除阻力影響。

（2）煙氣阻力增加后同時增加煙道壓力，對增壓風(fēng)機至脫硫塔入口煙道進行排查確認(rèn)后，可以通過更換密封，適當(dāng)加固的措施消除管路壓力增加的影響。

（3）噴淋量增加后，堿液循環(huán)量同比增加。通過對反應(yīng)池、氧化池、沉淀池貫通性進行檢查、評估、論證，采取適當(dāng)加寬或加深通道即可消除影響。

2.4 確定噴淋量

經(jīng)過系統(tǒng)的分析、評估、論證，確定改造后的噴淋層噴淋量為1200m3/h。升級改造的脫硫系統(tǒng)液氣比提高到0.011。

2.5 設(shè)計噴淋層

（1）根據(jù)前期噴淋層改造經(jīng)驗，自主設(shè)計使用的鋼材質(zhì)管路適應(yīng)于噴淋堿液性質(zhì)，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、便于維護，設(shè)計思路日益成熟。本次1200m3/h噴淋層依然采用此設(shè)計方案。經(jīng)過工藝計算，主管路設(shè)計為DN300至DN159過渡性管路，主管路兩側(cè)對稱分布4組DN133-DN125過度性和4組DN125分支管路。

（2）通過流量及壓差計算，采用24個DN80不銹鋼渦流噴嘴，流量足，霧化效果好，便于維護。

（3）安裝噴淋覆蓋面的要求，噴嘴設(shè)置布局合理，實現(xiàn)無縫銜接。噴淋層設(shè)計安裝示意如圖1所示。

圖1 1200m3/h噴淋層設(shè)計安裝示意圖

2.6 堿水泵選址、安裝

（1）經(jīng)過現(xiàn)場勘察，結(jié)合管路布局和選定的吸水口為主，將堿水泵安裝在堿液池西側(cè)，與600m3堿水泵并列。

（2）為方便堿液泵開啟，配置φ1500×1500虹吸罐。泵入口采用DN500鋼材質(zhì)管路，泵出口采用DN400超高分子聚乙烯復(fù)合管，便于安裝和維護，設(shè)備安裝示意圖如圖2所示。

圖2 設(shè)備安裝示意圖

（3）其他選用備品備件如表1所示。

表1 備品備件規(guī)格型號及數(shù)量表

3.項目改造效果檢查

（1）設(shè)備運行安全可靠，堿水泵開停自如，管理路通暢、密封性好，噴淋層流量足、霧化效果好。

（2）增壓風(fēng)機至脫硫塔煙道運行安全無泄漏，堿液循環(huán)通暢。

（3）增壓風(fēng)機及主抽風(fēng)機運行能力同比提高5%左右，完全消除了因噴淋量增加帶來的煙氣阻力增加的影響。

（4）脫硫系統(tǒng)液氣比提高后，以SO2為主要代表的大氣污染處理能力明顯提高，實現(xiàn)新標(biāo)準(zhǔn)下的達(dá)標(biāo)排放。同時生石灰、片堿用量同比下降5%左右，基本杜絕了以往因某項指標(biāo)超標(biāo)而采取應(yīng)急減產(chǎn)停產(chǎn)事故，促進產(chǎn)量同比提高3%左右。

（5）脫銷項目投入運行后，經(jīng)過測試，改造后的噴淋量能夠滿足脫銷工藝要求。

4.經(jīng)濟效益及節(jié)能分析

4.1 項目創(chuàng)新點

（1）以原雙堿法脫硫系統(tǒng)為基礎(chǔ)進行升級改造，自主設(shè)計改造提高噴淋量設(shè)備設(shè)施，滿足日益提高的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求[2]，節(jié)約了環(huán)保資金投入。

（2）自主設(shè)計制作的噴淋層在選材、結(jié)構(gòu)、安裝等更切合工藝和運行環(huán)境的要求。

（3）與本項升級改造設(shè)計目標(biāo)巧妙融合，回收利用閑置1200m3/h水平，節(jié)約了項目投入成本。

（4）上升段堿液管路選用超高分子聚乙烯復(fù)合管，取代了初始設(shè)計的玻璃鋼管路，更加耐用且便于安裝維修。

4.2 經(jīng)濟效益額的計算依據(jù)與分析

（1）自主設(shè)計制作噴淋層，項目投入約2萬元，節(jié)約采購成本約3萬元。

（2）回收利用閑置水泵，節(jié)約采購成本約12萬元。

（3）脫硫系統(tǒng)污染物處理能力提高后，基本避免了因某項指標(biāo)超標(biāo)而采取應(yīng)急減產(chǎn)措施事件的發(fā)生，促進了生產(chǎn)穩(wěn)定運行，產(chǎn)量同比提高3%以上，以年產(chǎn)50萬t球團核算，預(yù)計增加產(chǎn)量1.5萬t，年產(chǎn)生效益約50萬元。

（4）生石灰、片堿單耗下降5%左右，年產(chǎn)生效益10萬元左右。

通過逐項核算，本項目的實施產(chǎn)生經(jīng)濟效益約75萬元。

4.3 社會效益

通過脫硫液氣比提升改造，滿足了DB37/990-2019《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》文件要求，實現(xiàn)了大氣污染物達(dá)標(biāo)排放，為進一步優(yōu)化環(huán)境保護做出了貢獻(xiàn)，產(chǎn)生較好的社會效益。

大氣污染物實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，奠定了企業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的基礎(chǔ)，為繁榮區(qū)域經(jīng)濟、穩(wěn)定就業(yè)做出了貢獻(xiàn)。

5.推廣應(yīng)用價值

5.1 應(yīng)用價值

通過對脫硫塔堿液噴淋系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新和改造，堿液噴淋量增加了約1/3，提高了煙氣處理過程液氣比，增加了反應(yīng)面積，加快了污染物吸收和反應(yīng)速度，促進污染物處理能力顯著提升，具有良好的推廣價值。

5.2 推廣建議

（1）噴淋系統(tǒng)的改造要充分考慮與原噴淋系統(tǒng)的合理結(jié)合。

（2）對周圍環(huán)境進行考察論證，合理布局管路和動力系統(tǒng)。

（3）脫硫塔噴淋量增加的同時，增大了煙氣運行阻力，要充分考慮主抽風(fēng)機運行能力，以免因煙氣運行不暢對生產(chǎn)系統(tǒng)帶來負(fù)面影響。同時要評估脫硫塔入口煙道抗壓能力，必要時采取加固措施。

（4）對脫硫塔外堿液循環(huán)系統(tǒng)進行分析論證，采取措施確保堿液循環(huán)通暢。