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韶钢烧结烟气镁法脱硫工艺评价及优化

夏平，张兴强，黄永昌

(宝钢集团韶关钢铁)

摘 要：介绍韶钢炼铁部四号烧结机烟气脱硫系统工艺特点，及该系统生产实践过程中出现的问题及优化和解决方法。

关 键 词：烧结烟气；镁法脱硫；工艺特点；优化改造

1 前言

目前，我国烧结烟气脱硫技术应用已得到广泛应用，其脱硫工艺有许多种，但尚未形成主导技术；为保证烧结脱硫装置运行后，烧结烟气SO2外排浓度满足国家和当地环保要求，及低投资、低运行成本要求，且并充分考虑不影响烧结生产及生产工艺流程等因素。经过对各种脱硫工艺论证对比，2008年韶钢四号烧结机的烟气脱硫最终选用湿式镁法脱硫工艺。在这几年的生产实践中，我们不断对该系统进行设备改造和工艺优化达数十余项。至今，该系统运行正常，其一些主要指标，如脱硫效果、脱硫剂消耗等，且优于设计值。

2 主要工艺特点

2．1 工艺成熟，脱硫效率高

该脱硫系统充分考虑烧结工艺的特点，对烧结烟气系统阻力稳定，且不影响烧结的生产操作；同时适应烧结生产风量、烟气温度、二氧化硫浓度及负荷变化与波动等工况；脱硫效率调整滞后时间相对其它工艺如钙法、半干法等较短，脱硫效率高，我们一般控制在95％以上，甚至可以实现SO2零排放。

2．2 系统控制先进，设备运行可靠

脱硫系统通过上位机CRT的模拟图控制全系统各阀门、电动机等，可实现手动、自动及机旁手动控制，除制备作业外，其它均可实现全自动化操作，其中包括自动检测系统进口烟气压力，实现自动调节主风机阀门，与烧结主抽风量匹配一致，确保烧结工艺、工况顺行；以及自动检测吸收塔PH值，并补充脱硫剂和自动检测吸收塔内脱硫液比重，自动控制塔内排液量等。由于该工艺脱硫剂为氧化镁即制备后浓度为35％氢氧化镁溶液，相对不容易堵塞管道及结垢，系统运行相对稳定可靠，故障停机率很低。

2．3 脱硫剂资源丰富，货源稳定

我国富产菱矿，氧化镁及镁盐生产和出口为世界第一，脱硫剂资源丰富。

2．4 运行成本低，副产品处理量少

该系统处理烟气量为400000Nm3／h，其装机容量1340kW／h，而生产实践过程中，镁法脱硫相比其它脱硫工艺，其副产品产生和处理量少了近几倍。生产过程的工作量(如制备、水处理)、废物运输及系统内部物料输送量均相对少。

2．5 副产品可回收利用

工艺副产品可回收利用，产品主要为mm级MgSO4·7H2O，其回收工艺技术已比较成熟，国内也已经有成功的生产实例。系统循环液经过简单氧化后，可使其中SO32-稳定在数百PPm的水平下，这样可大幅降低回收利用成本，回收：MgSO4·7H2O不但使用价值远高于石膏，比已有工艺从分离MgSO3·6H2O的固态脱硫渣更具工业利用价值。目前，四号烧结机烟气脱硫工艺副产品，采取压榨后简易转移到堆放点，待后续回收处理系统投入运行后，再回收处理。

3 工艺装备评价及优化

该脱硫装置投入运行已将近五年时间，我们对其工艺、装备进行了多项优化改造。

3．1 脱硫剂制备工艺及装备

由于所用脱硫剂氧化镁颗粒小(﹣200目以下)，在制备过程中，人工开袋及投料时，尽管配有一个布袋除尘器和一台湿式除尘器，但二次扬尘还是比较严重，通过调整工艺操作及设备整改，这一问题基本得到解决：

(1)调整工艺操作：制备时，为了使MgO与水更好地熟化反应，需要通入蒸汽加热，在投料加入蒸汽时，水蒸汽从投料口(布袋除尘点)进入布袋除尘管及除尘器，造成经常堵塞和布袋“糊袋”。同时，湿式除尘器的除尘管会在投料时，因尘太大难以达到设计的除尘效果，管道也易堵塞。

(2)投料装置改进：对投料装置进行改造，较好地解决了投料时下料不顺畅和二次扬尘问题。

3．2 管道系统的优化改造

(1)该装置设计时缺少故障检修池，脱硫塔检修时，塔内浆液无法回收利用，直接外排又影响环保。从主循环管路上增设一条管路直至浆液贮存罐。事故检修吸收塔时，塔内浆液利用主循环泵通过相关阀门操作，把塔内浆液返送回贮存罐贮存，检修完后，再利用原浆液输送管路送回塔内。

(2)在管径变化及弯头处，采用防堵装置，防止管内积液堵塞，。

(3)部分主要管路采用软接式。一些主要管路，我们根据生产和工艺特点，选用不同材质(如：PVC管、不锈钢管及经过防腐处理的一般钢管等)，外排液及水处理系统管路考虑到压力不大，全部改用PVC材质。不需防腐，降低成本。

(4)外排水经过管路优化改造，大部分可回收利用。

3．3 防腐问题

该脱硫工艺实际操作温度(塔内废气温度)低于烟气饱和温度，而烧结废气中除含有SO2外，同时含有SO3、HCl和HF等酸性物质。而湿法脱硫时，它们大都以较少直径(10μm以下)的细微气溶胶的状态存在。而且，该工艺对此脱除率一般较低，所以，烟道、烟囱、脱硫塔及主要管路等，必须采取防腐处理或采用耐腐蚀材料。该系统整个装置的防腐，设计时均选用国外某品牌防腐涂料，进行防腐处理。由于施工质量等方面原因，投产后不久，出现部分涂料脱落等现象。整改时，我们充分考虑系统各部实际工况及成本等因素，不同部位采用不同的防腐工艺：

(1)吸收塔底板、集液池壁板、冷却塔、氧化罐等低温补强和磨蚀的激烈对流区，带有固体颗粒的浆液，在搅拌作用下会带来磨损；考虑液体流动产生磨损腐蚀(湍动摩擦)及温度变化不大等工况，采用麻石防腐工艺，降低成本。

(2)原烟气烟道高温区，考虑耐酸，耐热性能及耐磨(烟气中灰尘较多)等因素，采用耐温镘涂型乙烯基酯鳞片树脂防腐工艺。

(3)吸收塔本体及出口烟道等低温区，一般温度只有400℃至750℃左右，考虑亚硫酸产生内衬层渗透腐蚀及低温热应力破坏及防磨等工况。采用标准型鳞片树脂+FRP+耐磨型鳞片树脂防腐工艺。

(4)制备系统含氢氧化镁储存罐等设备，因是碱性介质，不作防腐。

(5)水处理系统管路全部改用PVC材质，不作防腐。

从目前运行情况来看，系统防腐基本满足生产、工艺及成本要求。

3．4 SS的达标排放

氧化罐向外排放脱硫液时，必须降低外排液的SS。因此，系统设计Al2(SO4)3及聚丙烯酰胺制备装置，将配制好一定浓度的Al2(SO4)3溶液及聚丙烯酰胺溶液按一定顺序加入不同凝聚槽，从而有效去除凝集外排水中的无机物及有机物的悬浮物，实现SS达标排放。现在，我们将聚丙烯酰胺由原来阴离子型改为大分子阳离子型，其絮凝和降成本效果十分明显。

3．5 淋喷系统改造

吸收塔的淋喷系统及冷却塔的淋喷头在生产过程中均多次出现问题，作较大改进。吸收塔的淋喷系统的淋喷头与主循环管路之间的连接管道从成本、检修及防腐等方面考虑，全部选用聚二氟乙烯材料制造的连接管，但在使用过程中，淋喷头及连接管经常大量脱落。经改用不锈钢(316)材质的连接管路，问题得到较好的解决。冷却塔的喷嘴原来用316SS不锈钢材质，但因喷淋液中颗粒物较多，平均使用寿命不到三个月，经改用耐磨材料喷头，并改变其喷淋方向。改后成本效益及使用效果明显。

3．6 “酸雾”现象

从生产实践来看，烟气中含有SO3、HCl和HF等，脱硫工艺外排烟气温度，外排烟气酸露点也刚好接近该温度区，从而形成酸露。适当提高外排烟气温度或采用效率较高的除雾器等，是目前的解决思路，但还需生产实践证明。

3．7 外排水重金属达标排放

湿法脱硫工艺的废水中含有的Cd、Pb、Zn等普通重金属元素，采用传统的氢氧化物沉淀法即可去除，但部分特征重金属(如Ti)是痕量元素，废水中浓度低，去除难度大，所以，目前湿法脱硫废水处理工艺大都不能去除痕量元素。我们现在利用某具有重金属离子抛光处理特性的捕捉剂分子较大且分子上有若干负电功能团并在处理液，能够与重金属元素形成较大分子的不溶性物质的特性，对特征重金属元素Ti进行很好去除。

3．8 操作工艺优化

2008年投产的韶钢4#机烟气脱硫系统，是当时国内为数不多烧结烟气镁法脱硫工艺。设计控制的两个关键工艺参数为：PH值5．3—6．0，吸收塔排液比重控制为1．05。但在实际生产过程中，发现此操作方法有极大优化的可能，经过3个月数据采集据分析和大量生产实践对比论证后，重新调整工艺控制参数，在取得同样脱硫效果的情况下，节约水及脱硫剂近40万元／年。

4 综合评价

4．1 不断优化改造，达到了预期的的效果

韶钢四号烧结机烟气脱硫系统至今已运行四年多，生产实践证明：镁法脱硫工艺在韶钢四号烧结机烟气脱硫中的应用是成功的。经过不断优化改造，达到了预期的的效果。

(1)工艺和设备相对成熟、先进；运行成本较低，尤其是电耗相对较低、经济、实用。

(2)脱硫效果好，脱硫率一般控制在95．5％以上，最高可达到99％。

(3)脱硫渣较少，管道及设备磨损相对其它湿法脱硫工艺要轻微得多，需要处理的副产品量少。

4．2 仍可作进一步优化和完善

在防腐、防堵塞及材质的选用等方面，韶钢烧结烟气镁法脱硫工艺仍可作进一步优化和完善，这将更有利于降低运行和维护成本。

4．3 仪器选型应充分考虑工况及维护

一些主要自动化控制元件(如比重、PH值自动检测等)和计量仪器的选型应充分考虑工况及维护。

4．4 烟气脱硫剂的品质保证

氧化镁湿法脱硫的脱硫剂，是采用低价、低品位(含85％MgO)工业用氧化镁，但氧化镁煅烧温度(轻烧)，颗粒的直径大小，及其运输、制备、贮存过程中防水、防潮等方面要求较高。否则，会影响其活性度，降低脱硫效率，增加脱硫剂的消耗，加剧设备磨损和堵塞现象。并增加系统内部物料输送量、人工制备及水处理工作量等一系列问题。