点击下载——空塔喷淋脱硫技术在宣钢烧结机中的应用.doc

空塔喷淋脱硫技术在宣钢烧结机中的应用

张月慧，丁吉春，安钢，曲士宝，李洁

(宣钢能源环保处，河北 张家口 075100)

摘 要：针对烧结烟气特点，采用空塔喷淋脱硫技术在宣钢1#360m2烧结机机头烟气进行脱硫，系统运行结果表明该工艺适合烧结炯气，Ca／S1.03时脱硫效率在95%以上。本文主要介绍了空塔喷淋脱硫技术特点，系统运行情况以及运行时的关键参数等，为国内同行提供借鉴。

关 键 词：烧结机；烟气脱硫；应用

1 前言

钢铁企业是一个材料与能源高度密集型的行业，既是原料消耗大户，又是能耗大户、污染大户。近年来，随着环保要求的日趋严格，钢铁企业已成为节能减排的重点的之一，要实现持续发展，必须减少对环境的污染。从钢铁生产的工艺流程分析，烧结过程的二氧化硫排放量约占钢铁企业排放总量的60%—80%，因此控制烧结机生产过程二氧化硫排放是钢铁企业控制二氧化硫污染的重点。

目前，我国烧结烟气脱硫技术及工程实践处于起步阶段，国内烧结脱硫现状并不乐观，真正具备脱硫设备的烧结机不多，主要原因是缺乏适合我国国情的烧结烟气脱硫技术。虽然国内电厂脱硫技术已得到了普遍推广，但火电与烧结工艺差别较大，烟气特性各异，成熟的电厂脱硫技术应用到烧结脱硫，可能会影响烧结机正常生产。鉴于当前脱硫的迫切性以及现有烧结脱硫技术的不完善，开发应用高效可靠的烧结烟气脱硫技术已非常迫切。

宣钢对当前国内烧结脱硫技术应用实例进行了细致的考察和调研，对现有国内烧结机脱硫技术应用实例进行了对比论证，结合我公司实际确定在宣钢1#360m2烧结机采用空塔喷淋脱硫技术。本文主要介绍空塔喷淋脱硫技术在宣钢烧结机的应用情况。

2 工程概况

宣钢1#360m2烧结机于2008年3月建成投产，该烧结机采取气体分割办法，按照烧结机下部风箱二氧化硫产生量的不同进行组合，将烟气分割成低硫系和高硫系两路烟道，抽气量各占烧结机全部废气量的50%。本项目就是在宣钢1#360m2烧结机增设一套空塔喷淋脱硫系统，建设规模满足1台360m2烧结机高硫系烟道全部烟气量处理要求，约100×104m3／h，脱硫效率按≥95%以上设计。

3 系统设计

3.1 宣钢1#360m2烧结机高硫系烟道烟气工况

宣钢1#360m2烧结机共设风箱40个，经实地检测90%以上的二氧化硫来自于第3—22个风箱，因此将第3—22个风箱组织成高硫系烟道，本着既满足脱硫要求，又降低投资和运行费用的原则，只对高硫系烟气进行脱硫。宣钢1#360m2烧结机原料结构为进口矿和当地精矿粉按比列配合，原料成分不稳定，高硫系烟气二氧化硫浓度高且波动大；高硫烟气经电除尘处理后，大部分为亚微米级细小颗粒。烧结机烟气参数如表1所示。

3.2 工艺流程及工艺原理

空塔喷淋脱硫系统主要由烟气系统、石灰石浆液制备系统、SO2吸收系统、浆液循环及喷淋系统、石膏脱水系统、浆液排空系统等组成。除尘后的烟气在增压风机的作用下输送至脱硫塔。在脱硫塔中烟气从下往上台升，石灰石浆液以雾状从上往下喷淋，烟气中的SO2与碳酸钙进行反应生成亚硫酸钙。一部分亚硫酸钙与烟气中的氧反应生成石膏(二水硫酸钙)，大部分的亚硫酸钙流入脱硫塔下段贮存并在与氧化风机供给的氧气发生反应生成石膏。化学反应表示如下：

石灰石的溶解：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

与SO2反应：Ca(HCO3)2+2SO2=Ca(HSO3)2+2CO2

氧化：Ca(HSO3)2+CaCO3+O2=2CaSO4+CO2+H2O

石膏生成：CaSO4+2H2O=CaSO4.2H2O

石膏浆液在脱硫塔底部驻留一定时间生成石膏晶体经石膏泵排至石膏脱水系统去除游离水后形成石膏。脱硫后的烟气经除雾器排至烟筒。整个脱硫装置与原烧结机烟气排放系统并联设置，原主抽风机出口烟道作为旁路烟道，系统工艺流程如图一所示。

空塔喷淋脱硫技术适应烧结烟气量和SO2波动大，烟气成分复杂的特点。旁路烟道挡板门及脱硫的烟道挡板门均采用双挡板，带密封空气系统，保证了100%的烟气进入脱硫系统。采用空塔喷淋机构，相对其它脱硫技术，系统阻力大幅度降低。脱硫塔设3层喷淋层，不留烟气死角，在脱硫区域烟气充分与液相脱硫剂进行反应，脱硫效率高且稳定。

4 主要经济技术指标及运行效果

4.1 主要经济技术指标

空塔喷淋脱硫系统设计脱硫效率≥95%，出口SO2排放浓度≤100mg／m3，粉尘排放浓度≤50mg／m3，除雾器出口烟气携带的水滴含量≤80mg／m3，钙硫比≤1.04。

主要经济技术指标见表2。

宣钢1#烧结机脱硫系统于2009年10月投入运行至今，系统运行稳定，且不对烧结机主抽风机的运行及烧结矿产量、质量造成不利影响。

硫效率效果达到设计要求(见表3)。

4.2 运行过程中出现的问题及对策

4.2.1 出现过仪表及管道阀门冻坏现象

宣化地区在2010年1月份出现了60年不遇的低温天气，1月份连续10天以上最低气温低于零下20℃。1月8日发现脱硫系统PH计及流量计等无指示，经停机检查发现脱硫系统部分仪表及管道阀门冻坏。经采取电伴热保温措施后，问题得到有效解决。

4.2.2 少量工艺废水排放超标。

宣钢脱硫系统产生废水量约2.5t／h，由于废水量小，当初未考虑对废水进行处理，系统投入运行后，目测发现产生的工艺废水浊度比较高，不符合外排水质要求。后决定建提升泵站，将脱硫系统产生的废水输送至宣钢污水处理厂进行集中处理后，统一纳入宣钢废水回用系统进行重复利用。

5 空塔喷淋脱硫技术的主要运行参数

该系统主要运行参数有PH值、喷淋层开启层数、烟气含尘量、烟气温度等。

5.1 PH值对脱硫效率的影响

吸收塔内喷淋浆液的PH值是湿法脱硫的重要运行参数，调节PH值可改变系统的脱硫效率。PH值越高，SO2脱除率越高，但PH值越高，钙的有效利用率会下降，易形成软垢，造成管路和喷头堵塞。较低的PH值虽然有利于CaCO3的溶解，但脱硫效率较低。一般石灰石湿法脱硫浆液PH值在4.5—5.5内取值比较合适，具体值应根据脱硫装置实际调试情况而定，本系统PH值设定在5.0—5.5之间，脱硫效率比较好。

5.2 喷淋层开启层数及烟气温度对脱硫效率的影响

本系统设三层喷淋层，喷淋层开启数量越多，烟气与浆液接触充分且时间长，脱硫效率越高，本系统设计一般情况下三层喷淋层全开，当出现原料条件改善或烧结机长时间减负荷运行，脱硫塔入口二氧化硫低于600mg／m3情况时，停开一层喷淋层，既能保证脱硫效果，又能降低运行费用；脱硫塔入口烟气温度越低脱硫效率越高，但过低的烟气温度在脱硫塔前部烟气系统会结露，腐蚀增压风机及烟气管道，经脱硫塔排放的烟气温度低于50℃时烟气中含水量会大量增加，本系统脱硫塔入口烟气温度控制在80—160℃，烟气温度通过开启烧结机烟道冷风阀进行调节。

5.3 脱硫塔入口烟气含尘量对石膏品质的影响

烟气中的含尘在浆液的洗涤下约60%进入石膏中，烟气含尘越高石膏品质越差，综合利用价值越低，本系统控制脱硫塔入口烟气含尘200mg／m3以下，能满足石膏纯度≥90%的要求，不影响石膏的综合利用。

6 空塔喷淋脱硫技术特点

空塔喷淋脱硫技术是针对烧结烟气特性开发出来的脱硫新技术，在国内烧结机脱硫领域属于首次应用，具有以下特点：

能适应烧结机烟气波动大且迅速的工况条件，在烟气量大，烟气大范围波动时仍然能维持较高的脱硫效率，运行稳定。

脱硫效率能稳定在90%以上，而且在脱硫塔中从下往上抬升的烟气与从上往下喷淋的脱硫剂充分结合，对烟气中的细微颗粒有很好的洗涤效果，同时具有较高除尘效率。

不需要对烟气进行降温处理，大大降低了水资源的消耗及污水排放。

空塔喷淋脱硫塔结构比其它脱硫塔结构阻力低2000—2500Pa，烟气系统电力消耗显著降低，运行费用降低约20%。

脱硫副产物石膏品纯度高、结晶好，能满足水泥添加剂的品质要求，能100%综合利用。

7 结语

空塔喷淋烟气脱硫技术针对性强，系统运行稳定，脱硫效率高。宣钢1#360m2烧结机脱硫系统自2009年10月投运以来，运行状况良好，脱硫效率稳定在90%以上。目前国内烧结机脱硫处于起步阶段，宣钢1#360m2烧结机采用的空塔喷淋脱硫技术后续运行中是否会出现管道结垢堵塞及防腐是否过关等问题，必须经过更长时间的运行方能得到验证，还需要做大量的探素。