鈣基干法脫硫的探索與應用

摘 要：鈣基干法脫硫作為一種成熟的脫硫工藝，被廣泛應用于冶金、焦化和環保等其他領域，主要是用來治理廢氣中的二氧化硫，以達到脫硫目的。介紹張宣科技焦化工序干熄焦鈣基干法脫硫的探索與應用，并在實際生產中技術改造的整體過程。

關鍵詞：鈣基；脫硫；干熄焦

EXPLORATION AND APPLICATION OF CALCIUM BASED DRY DESULFURIZATION

Guo Qiang

（Zhangxuan Technology Environmental Protection Center of Hegang Group. Xuanhua 075100，China）

Abstract：Calcium based dry desulfurization， as a mature desulfurization process， is widely used in other fields such as metallurgy， coking， and environmental protection. It is mainly used to treat sulfur dioxide in exhaust gas to achieve desulfurization. This article introduces the exploration and application of dry quenching calcium based dry desulfurization in the coking process of Zhang Xuan Technology， and the overall process of technical transformation in actual production.

Key words： calcium based; desulphurization; dry quenching

0 前 言

近年來，干熄焦和軋線加熱爐煙氣處理裝置在鋼鐵企業中應用日益廣泛。干熄焦的裝焦、排焦、預存室放散等處的煙氣均進入干熄焦地面除塵站后排放，因焦炭在干熄爐內存在少量的燒損，煙氣中含有大量二氧化硫，干熄焦地面除塵站雖然對顆粒物進行了除塵凈化，但未考慮二氧化硫排放是否達標。隨著《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》和河北省《煉焦化學工業大氣污染物超低排放標準》DB13/2863-2018的相繼頒布，河北省要求2020年10月1日起執行超低排放標準：干熄焦煙氣二氧化硫≤80 mg/m3。干熄焦煙氣中二氧化硫排放濃度已無法滿足相應的環保排放要求，張宣科技利用鈣基干法脫硫技術對干熄焦煙氣進行全面治理、實現超低排放。

1 工藝流程

1.1 干法脫硫工藝原理

張宣科技2套干熄焦裝置采用鈣基干法脫硫工藝進行煙氣脫硫。主要工藝為：煙氣中的SO2、SO3與噴射入煙道的脫硫劑進行氣固反應，反應生成CaSO3、CaSO4，煙氣通過布袋除塵凈化后隨煙囪排入大氣。

脫硫化學反應過程為：

SO₂+Ca（OH）₂→CaSO₃+H₂O

SO₃+Ca（OH）₂→CaSO₄+H₂O

Ca（OH）₂+SO₂+1/2O₂→CaSO₄+H₂O

經脫硫后干熄焦煙氣出口二氧化硫含量指標（小時均值）≤80 mg/m3，排放濃度滿足河北省《煉焦化學工業大氣污染物超低排放標準》DB13/2863-2018要求。

1.2 工藝流程介紹

煙氣：干熄焦各除塵點收集煙氣→干法脫硫→布袋除塵器→除塵風機→煙囪。

脫硫劑：外購粉狀脫硫劑→罐車輸送→氣力輸送→新劑料倉→高精度旋轉給料器→羅茨風機→氣體輸送管道→布袋除塵器入口煙道。

2 關鍵設備介紹

2.1 羅茨風機

羅茨鼓風機[1]為容積式回轉風機，有兩個三葉葉輪在由機殼和腔板密封的空間中相對轉動，由于葉輪與葉輪、葉輪與機殼、葉輪與腔板之間的間隙極小，從而使進氣口形成了真空狀態，空氣在大氣壓的作用下進入進氣腔，然后每個葉輪的其中兩個葉片與腔板、機殼構成了個密封腔，進氣腔的空氣在葉輪轉動的過程中，被兩個葉片所形成密封腔不斷地帶到排氣腔，又因為排氣腔內的葉輪是相互嚙合的，從而把兩個葉片之間的空氣擠壓出來，這樣連續不停的運轉，空氣就源源不斷地被從進氣口輸送到出氣口。

2.2 供料系統介紹

設置一個容積為80 m3儲罐作為脫硫劑儲存使用，采用單倉雙料錐下料。單個料倉分別配置脈沖除塵，料倉整體稱重、高低料位開關，振動電機，4套破拱氣碟（每套3個），手動插板閥、檢修人孔、泄壓閥等附件。料倉整體密封，進料管在不送料時，由堵頭封閉，以此防止潮濕空氣進入料倉，致使物料板結。料倉錐部加裝有振動電機和破拱氣碟，用于助流。其中振動電機通過振打料倉外壁實現物料助流；破拱氣碟，通過儀表控制空氣瞬時噴流從料倉內部破除物料架橋，從而實現物料助流。振動電機、破拱氣碟都由程序控制，可實現自動定時動作助流。

旋轉供料器組件由抽氣室、加速室、旋轉供料器、底座等部分組成。由帶有數個葉片的轉子在圓簡形機光內旋轉、將進入抽氣室中的物料通過葉片間的空間旋轉輸送到加速室內，物料在加速室內與來自羅茨風機的正壓風混合，混合后的物料被加速、攜帶至卸料點。

2.3 工藝路線

粉狀脫硫劑由脫硫劑料倉下的旋轉供料器喂料至加速室，在加速室內與來自羅茨風機的輸送氣體充分混合，脫硫劑被氣體加速、攜帶經由輸送管，均勻連續地噴入煙道內，與煙氣中SO2、SO3接觸完成一次反應后，隨煙氣進入除塵站的布袋除塵器，未完全反應的脫硫劑附著在布袋上與 SO2進行二次反應。脫硫反應后的煙氣經除塵器過濾掉粉塵后，經引風機升壓送至煙囪排放。吸收SO2后的脫硫劑，主要成分為消石灰、硫酸鈣、碳酸鈣等，在布袋除塵器定期反吹后落入灰斗，并定期清理外送。

脫硫劑給料量是由噴粉入口煙道煙氣量及入口SO2濃度決定的，旋轉供料器采用變頻調節，可通過調節旋轉供料器的轉速來動態調整脫硫劑噴入量，從而以經濟合理的喂料量來完成脫硫。旋轉供料器與羅茨風機采用聯鎖控制，即當羅茨風機發生故障停機時，供料器立即聯鎖停機。系統投用時（啟用備用喂料系統時，應先關閉先前系統上的管路切斷閥）先打開管路上的切斷閥，再開啟羅茨風機，延時一段時間再投運旋轉供料器，當系統停運時，操作順序相反。

2.4 煙氣參數

2.5 脫硫劑性能參數

2.6 現狀分析

干熄焦脫硫設施處理煙氣分為兩部分，一是上部管道爐頂裝焦和預存室[2]放散煙氣，二是下部管道排焦煙氣。爐頂裝焦煙氣溫度高、煙氣量大、二氧化硫濃度變化快；預存室放散煙氣溫度高、煙氣量相對穩定、二氧化硫濃度較高；排焦煙氣常溫連續、二氧化硫濃度較低。兩部分煙氣合并后進入阻火器經干熄焦環境除塵外排。

根據現場實際情況只在上部管道安裝2根脫硫劑噴射管道，順流方向深入上部管道300 mm，為避免使用過程堵塞未設置分布板，下部管道未設置脫硫劑噴射管路，下部管道煙氣與上部管道煙氣合并后進入阻火器，在除塵器箱體內與脫硫劑發生反應，經過脫硫后的外排煙氣二氧化硫濃度仍然較高，接近排放限值（≤80 mg/m3），有超標風險，且脫硫劑消耗量較大。

經過1個多月的運行，期間發現問題：脫硫劑噴吹管路在彎管處、卸灰閥給料器下方易結垢堵塞，且二氧化硫排放濃度高，且脫硫劑消耗量較大問題。經研究討論決定，利用干熄焦檢修機會，對干熄焦脫硫裝置進行技術改造。期間更換干熄焦除塵布袋1 460條、延長除塵器反吹周期、安裝進口硫在線監測設備，并將脫硫劑噴射點位移至往煙道合并處下游3 m位置。

針對脫硫技術改造前后脫硫劑消耗量，由日均10.2 t減少至5.5 t左右。在滿足脫硫設備穩定運行的情況下，二氧化硫穩定達標排放。

3 結 語

鈣基干法脫硫技術在干熄焦煙氣治理全面投入使用后，脫硫工藝過程平穩，脫硫劑用量穩定，干熄焦年減少二氧化硫排放量約285.12 t，煙氣中二氧化硫排放濃度滿足河北省《煉焦化學工業大氣污染物超低排放標準）DB13/2863-2018要求，干熄焦煙氣二氧化硫≤80 mg/m3，煙氣達標排放。本項目采用的工藝技術路線和技術改造實施方案，經驗證，效果良好，可以為干熄焦脫硫項目在工程設計和實施方面提供參考。

參考文獻

[1] 湯云祿，謝金平，武克學，等.鈣基干法脫硫在干熄焦的應用實踐[J].煤化工，2024，52（3）：43-45.

[2] 龐國強，張勃，劉楊.干熄焦煙氣脫硫中高活性氫氧化鈣脫硫劑的應用[J].化工設計通訊，2021，47（12）：151-152.

[3] 尹祖建，牛敬超，劉興濤.高比表面積Ca（OH）2應用于焦化廠煙氣脫硫的研究分析[J].煤化工，2021，49（4）：27-29+51.

作者：郭強，男，36歲，工程師

收稿日期：2024-11-27