塔內(nèi)均流及塔前噴淋裝置在高含硫燒結(jié)煙氣處理中的應(yīng)用

李強(qiáng)

（永清環(huán)保股份有限公司，湖南長沙 410330）

塔內(nèi)均流及塔前噴淋裝置在高含硫燒結(jié)煙氣處理中的應(yīng)用

李強(qiáng)

（永清環(huán)保股份有限公司，湖南長沙 410330）

鋼鐵行業(yè)作為國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)又是高耗能、高排放、增加環(huán)境負(fù)荷源頭的行業(yè)，其SO2排放量占工業(yè)排放總量的10%左右，存在巨大的減排空間。根據(jù)中華人民共和國國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB28662-2012），2015年1月1日起，現(xiàn)有企業(yè)SO2的排放濃度限值為200 mg/Nm3。本文介紹了塔內(nèi)均流及塔前噴淋裝置在高含硫燒結(jié)煙氣處理中的應(yīng)用。

塔內(nèi)均流 塔前噴淋裝置 高含硫燒結(jié)煙氣

西寧特鋼180m2+132m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程，采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫塔采用噴淋空塔，按一機(jī)一塔配置，設(shè)計(jì)脫硫率不小于95%，副產(chǎn)品為含水小于10%的脫硫石膏。原設(shè)計(jì)入口含硫量為3000mg/Nm3，出口200mg/Nm3，后期由于原料礦的改變，實(shí)際運(yùn)行時(shí)入口含硫量為8000mg/Nm3，為保證脫硫出口SO2的排放濃度小于200mg/Nm3，需對原工程進(jìn)行改造。

1　前期改造的基本內(nèi)容及效果

原裝置按一機(jī)一塔配置，吸收塔配置4臺漿液循環(huán)泵，4層漿液噴淋層，氧化空氣采用管網(wǎng)分布。由于場地原因限制，在前期改造時(shí)采用單塔單循環(huán)方案，加大吸收塔漿池容積，增加1臺漿液循環(huán)泵及1層噴淋層，將原3臺漿液循環(huán)泵流量加大，更換相應(yīng)的噴淋管及噴嘴等。改造后調(diào)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，當(dāng)吸收塔入口SO2濃度小于6500 mg/Nm3時(shí)，出口SO2的排放濃度小于200mg/Nm3，可以滿足環(huán)保要求。一旦超過6500 mg/Nm3不能達(dá)標(biāo)排放，因此需進(jìn)行相關(guān)的改造。

2　影響脫硫效率的主要原因分析

通過對運(yùn)行時(shí)的漿液參數(shù)，石灰石參數(shù)，煙氣參數(shù)等的檢測發(fā)現(xiàn)主要以下幾個(gè)方面的原因影響了脫硫效率：

（1）石灰石溶解與吸收，通過對干燥后的脫硫石膏檢測發(fā)現(xiàn)，石膏中的CaCO3含量為24%，而正常狀況下CaCO3含量為3%左右，這說明大量的CaCO3在漿液沒有溶解吸收，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的補(bǔ)漿量遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值；（2）通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，吸收塔內(nèi)漿液的平衡溫度為60℃左右，而此時(shí)吸收塔入口煙氣溫度小于設(shè)計(jì)溫度210℃。通過計(jì)算當(dāng)吸收塔入口溫度為210℃，原煙氣中含水率小于9%時(shí)，漿液的平衡溫度為54.2℃。現(xiàn)在實(shí)際平衡溫度為60℃，說明原煙氣中的含水率遠(yuǎn)大于9%，煙氣中過高的含水率影響了SO2的吸收。（3）通過對反應(yīng)過程中的漿液監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在漿液的表層存在大量的黑色物質(zhì)，經(jīng)分析主要成分為焦粉。焦粉不參與系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)，未反應(yīng)的焦粉包裹在石膏晶體外面，導(dǎo)致吸收效果差，從而導(dǎo)致石灰石漿液耗量增加，同時(shí)阻止二氧化硫的吸收。（4）由于燒結(jié)煙氣中存在許多的重金屬離子，以及本項(xiàng)目的地處高原的特殊性，SO2的吸收受到了影響。

3　塔內(nèi)均流及塔前噴淋裝置在西寧特鋼燒結(jié)機(jī)脫硫改造中的應(yīng)用

前期改造中吸收塔內(nèi)氣比已經(jīng)達(dá)到30l/Nm3，漿液噴淋密度為52.15m3/m2.h，漿液硫容量為0.3474 kg/m3。再增加塔內(nèi)噴淋量對于脫硫效率影響很低，所以對脫硫裝置時(shí)行增效改造時(shí)，主要圍繞從增加吸收，加強(qiáng)石灰石溶解著手。

3.1在吸收塔前入口處增加溫、濕穩(wěn)定噴淋裝置

在吸收塔入口原冷卻噴淋的位置增加循環(huán)漿液噴淋裝置，由于吸收塔內(nèi)液氣比已經(jīng)達(dá)到30 l/Nm3，再增加塔內(nèi)噴淋量對于脫硫效率的影響不明顯，在入口增加噴淋裝置，一方面可使進(jìn)入吸收塔的煙氣迅速降溫，煙氣濕度達(dá)到接近飽和的狀態(tài)，使煙氣在吸收塔內(nèi)分布更均勻，提高吸收塔的脫硫效率，另一方面，通過預(yù)噴淋，可吸收煙氣中15%左右的SO2，從而減輕吸收塔的脫硫負(fù)擔(dān)。在吸收塔入口處增設(shè)水沖洗裝置，保證煙道口不會(huì)產(chǎn)生大量石膏沉積和石膏漿液逆流至煙道膨脹節(jié)。

3.2在吸收塔入口與噴淋層之間增加一層管式氣液再平衡分布盤

在吸收塔煙道入口與第一層噴淋層之間增加一層管式氣液再平衡分布盤。其作用為：由于煙氣進(jìn)入吸收塔后不是均勻分布，增加此分布盤后可以使塔內(nèi)的氣體分布均勻；氣液在管式再平衡分布盤上相互接觸，使氣液實(shí)現(xiàn)再平衡傳質(zhì)，以提高脫硫效率；管式再平衡分布盤上持有一定漿液，漿液在氣體的作用下劇烈湍動(dòng)，從而使吸附在石灰石表面的亞硫酸鈣等物質(zhì)被剝離。又因?yàn)榇颂帩{液pH較低，使石灰石和漿液充分接觸，可以大大提高碳酸鈣的溶解，提高漿液的吸收能力。

氣液再平衡均流器其結(jié)構(gòu)由許多模塊拼裝而成。每個(gè)模塊由兩層錯(cuò)列布置的管柵和固定他們的外框架組成，氣液再平衡均流器布滿整個(gè)吸收塔，氣體從均流器的縫隙穿過，在阻力的影響下，可以保證穿過均流器縫隙煙氣流速大致相等，進(jìn)而保證煙氣在進(jìn)入吸收塔后均勻分布，且漿液噴淋下來后，可以在均流裝置上形成一層液膜，進(jìn)而提高氣液傳質(zhì)系數(shù)，同時(shí)增加煙氣與漿液接觸的時(shí)間，確保漿液中SO2和煙氣中的SO2達(dá)到平衡。

3.3運(yùn)行后SO2脫除效率

表1所示。

通過72小時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，其中入口最大含硫量為9168mg/Nm3，出口為224 mg/Nm3，當(dāng)入口SO2含量小于8650 mg/Nm3時(shí)，系統(tǒng)可以達(dá)標(biāo)排放。改造達(dá)到預(yù)期效果。

4　經(jīng)驗(yàn)與結(jié)論

通過西寧特鋼2#燒結(jié)機(jī)改造后的運(yùn)行效果，證明塔內(nèi)均流裝置、塔前噴淋措施對SO2吸收效率可提高20%左右，同時(shí)對粉塵的去除率有顯著提高。在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)一些問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)：

（1）塔前高溫?zé)煔庠谟龅綕{液時(shí)，漿液中的水份大量蒸發(fā)，導(dǎo)致漿液在噴嘴、噴淋管處結(jié)垢，在吸收塔入口出現(xiàn)漿液堆積。后期設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮對吸收塔入口底板和噴淋管的沖洗；（2）由于增加的氣液再平衡分布盤材質(zhì)為PP，當(dāng)塔前噴淋停運(yùn)時(shí)，煙氣溫度過高，會(huì)存在變形的風(fēng)險(xiǎn)。后期設(shè)計(jì)時(shí)氣液再平衡分布盤可以采用2205材質(zhì)。

表1　數(shù)據(jù)分析