燒結(jié)煙氣循環(huán)流化床脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張賾 姜秀玲

1.大連環(huán)資科技有限公司，遼寧 大連 116021

2.大連容大資源循環(huán)利用咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，遼寧 大連 116021

1. 概述

控制燒結(jié)機(jī)二氧化硫排放，已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)控制污染的重點(diǎn)。“十二五”時(shí)期，鋼鐵行業(yè)全面推行燒結(jié)脫硫設(shè)備已經(jīng)箭在弦上。目前，我國大型鋼廠已經(jīng)逐步上馬了一系列脫硫設(shè)備，有石灰石—石膏法、鎂法、循環(huán)流化床法、氨法、密相干塔法、純堿法、活性炭法、離子液法等10余種燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)在鋼鐵企業(yè)得到應(yīng)用[1-6]。主要問題包括：缺乏成熟燒結(jié)脫硫技術(shù)；副產(chǎn)物存在二次污染隱患；噸燒結(jié)礦脫硫運(yùn)營成本高等。尋找適合不同燒結(jié)工藝和條件的脫硫技術(shù)，成為各鋼鐵企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

本文通過設(shè)計(jì)一種氣固循環(huán)吸收（GSCA）循環(huán)流化床干法脫硫的實(shí)現(xiàn)工藝，并應(yīng)用在攀鋼360m2燒結(jié)機(jī)的煙氣脫硫中，該工藝的成功運(yùn)行表明，此工藝適合高含硫煙氣的脫硫、除塵。

2. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

攀枝花新鋼釩股份有限公司煉鐵廠新建360m2燒結(jié)機(jī)配套脫硫裝置，采用GSCA循環(huán)流化床干法煙氣脫硫工藝，根據(jù)業(yè)主方提供的燒結(jié)機(jī)的煙氣數(shù)據(jù)，結(jié)合工程實(shí)際采取對(duì)含SO2濃度較高的一半煙氣進(jìn)行選擇性脫硫處理。

3. 工藝原理

燒結(jié)煙氣從脫硫塔底部進(jìn)入，在文丘里管處被加速，在該處與三流體噴槍噴入壓縮空氣、水和熟石灰漿液，大量霧化的漿滴與高濃度的循環(huán)固體顆粒碰撞結(jié)合，形成激烈的湍動(dòng)狀態(tài)，顆粒反應(yīng)界面不斷摩擦、碰撞更新，從而極大地強(qiáng)化了氣固間的傳熱、傳質(zhì)，霧化水濕潤顆粒表面，煙氣冷卻到最佳的化學(xué)反應(yīng)溫度。同時(shí)，隨煙氣從脫硫塔頂部排出的固體顆粒中，含有大量未反應(yīng)的具有活性的脫硫劑，在旋風(fēng)分離器內(nèi)被分離后經(jīng)回料裝置返回脫硫塔繼續(xù)參加反應(yīng)，基本上干態(tài)副產(chǎn)物和脫硫劑在系統(tǒng)排出前大約循環(huán)50～100次[7]，大大提高了脫硫劑的利用率。煙氣中的SO2和幾乎全部的SO3、HCl、HF等酸性成分幾乎全部被去除。經(jīng)脫硫除塵后的清潔煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)引入煙囪排放。

4. 設(shè)計(jì)條件

4.1 煙氣參數(shù)

表1 攀鋼360燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

4.2 工藝系統(tǒng)及組成

1）吸收劑制備及供給系統(tǒng)

吸收劑品質(zhì)要求為粒狀生石灰，粒徑≤3mm，其中CaO含量≥80%。工藝保證值點(diǎn)的石灰活性符合國家標(biāo)準(zhǔn)在4.5分鐘內(nèi)熟化反應(yīng)溫度從20℃升高到60℃。原料生石灰由罐車運(yùn)至脫硫島泵送至料倉內(nèi)，由螺旋輸送機(jī)輸送到熟化機(jī)中，熟化后的石灰漿液自流入除砂機(jī)，除砂凈化后的漿液流入漿液罐中儲(chǔ)存。由漿液泵泵送到脫硫塔的三流體噴槍。

2）吸收及固粒循環(huán)系統(tǒng)

脫硫塔為空塔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部無任何支撐結(jié)構(gòu)，是整個(gè)脫硫系統(tǒng)的核心。熟化的石灰漿液、壓縮空氣和水分別進(jìn)入三流體噴槍，漿液被壓縮空氣霧化，在文丘里處的高速氣流中進(jìn)一步粉碎與煙氣良好混合，同時(shí)與從回料機(jī)返回的大量固粒接觸，增強(qiáng)氣固液三相之間的充分混合。煙氣被冷卻的同時(shí)，水和漿液迅速蒸發(fā)，在液滴附膜中的吸收劑最大程度地吸附SO2等酸性氣體。煙氣溫度控制在高出露點(diǎn)溫度15℃～20℃以上。

回料機(jī)可根據(jù)固粒再循環(huán)要求，精確控制加入脫硫塔的循環(huán)量。

3）布袋除塵器系統(tǒng)

經(jīng)旋風(fēng)分離器的預(yù)除塵后，煙氣中粉塵濃度仍然很高。采用布袋除塵器進(jìn)一步去除粉塵。

4）工藝水系統(tǒng)

工藝用水包括脫硫塔用水和石灰熟化用水。前者由工藝水泵通過三流體噴槍注入脫硫塔內(nèi)。石灰消耗用水采用變頻泵根據(jù)生石灰的加入量進(jìn)行控制。

5）壓縮空氣系統(tǒng)

本工程由業(yè)主提供壓縮空氣供脫硫塔三套噴槍的霧化空氣、灰料的氣力輸送用空氣、除塵設(shè)備脈沖氣和儀表氣源。

5、 調(diào)試與運(yùn)行情況

由于攀鋼360m2燒結(jié)機(jī)煙氣實(shí)際含硫量為7000mg/Nm3左右，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值（4896mg/Nm3），性能考核按93%的脫硫效率進(jìn)行考核，同時(shí)脫硫后電除塵器出口粉塵排放在20～50mg/Nm3之間，滿足環(huán)保要求。(見表2）

6、 結(jié)語

攀鋼360m2燒結(jié)機(jī)燒結(jié)煙氣GSCA循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)目前已成功投運(yùn)，床體穩(wěn)定，脫硫效果理想。通過運(yùn)行證明，適當(dāng)提高鈣硫比，GSCA循環(huán)流化床干法脫硫工藝可以滿足含硫濃度高的煙氣脫硫、除塵的需要，不僅脫硫率可達(dá)到90%以上，而且脫硫除塵器出口粉塵排放也能滿足50mg/Nm3的環(huán)保要求。GSCA脫硫工藝為循環(huán)流化床干法煙氣脫硫技術(shù)在處理燒結(jié)煙氣脫硫中應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)、奠定了的基礎(chǔ)，同時(shí)也增加了干法脫硫比選工藝。

表2 運(yùn)行參數(shù)考核結(jié)果

[1]程仕勇，王彬．氨-硫銨法和石灰-石膏法燒結(jié)煙氣脫硫工藝的應(yīng)用對(duì)比[J]．燒結(jié)球團(tuán)，2012，37(5)：65-67．

[2]江榮才，徐海軍，林春源等．三鋼2號(hào)燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣脫硫方案的選擇及論證[J]．燒結(jié)球團(tuán)，2007，32(4)：18-21．

[3]張曉剛，宋存義，王亮等．密相干塔技術(shù)在燒結(jié)煙氣脫硫中的應(yīng)用[J]．鋼鐵，2007，42(7)：79-82．

[4]孫輝．雙堿法脫硫技術(shù)在燒結(jié)機(jī)上的應(yīng)用[J]．山東冶金，2009，31(6)：20-21．

[5]左海濱，張濤，張建良等．活性炭脫硫技術(shù)在燒結(jié)煙氣脫硫中的應(yīng)用[J]．冶金能源，2012，31(3)：56-59．

[6]王睿，裴家煒．離子液循環(huán)吸收煙氣脫硫技術(shù)及其應(yīng)用前景[J]．燒結(jié)球團(tuán)，2009，34(2)：5-10．

[7]王金柱．循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術(shù)在鋼鐵廠的應(yīng)用[J]．科技資訊，2009，(1)：118-119

[8]林春源．大型火電廠煙氣循環(huán)流化床脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J]．能源與環(huán)境，2005，(2)：43-45．