濕式鎂法脫硫在燒結機的應用實踐

孫建萍(南昌市國昌環保科技有限公司,江西南昌 330012)

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濕式鎂法脫硫在燒結機的應用實踐

孫建萍
(南昌市國昌環保科技有限公司,江西南昌 330012)

【摘 要】鋼鐵行業生產過程中產生二氧化硫總量,占全國排放總量的11%以上,僅次于電力企業。而燒結機的二氧化硫排放量占鋼鐵企業總排放量的40%-80%。目前國內燒結脫硫工藝有氨-硫銨法、石灰石膏法,各種脫硫方式都有自己的優缺點,通過方大特鋼科技股份有限公司燒結機采用的濕式鎂法工藝的應用實踐,闡述了濕式鎂法脫硫的工藝的優缺點,以及運行過程中的關鍵過程。

【關鍵詞】燒結脫硫 濕式氧化鎂未能 實踐

1 前言

鋼鐵行業生產過程中產生二氧化硫總量,占全國排放總量的11%以上,僅次于電力企業。而燒結機的二氧化硫排放量占鋼鐵企業總排放量的40%-80%。目前國內燒結脫硫工藝有氨-硫銨法、石灰石膏法、密相干塔法等等,共約20余種,其中干法占22%,濕法占78%,各種脫硫方式都有自己的優缺點,本文通過方大特鋼科技股份有限公司(以下簡稱“方大”)燒結機采用的濕式鎂法工藝的應用實踐,闡述了濕式鎂法脫硫的工藝的優缺點,以及運行過程中的關鍵過程。

2 項目的基本情況

方大燒結機面積共為380m2,機頭配套有電除塵,煙氣經電除塵處理后的情況為:SO2濃度均值為1400-3000 mg/Nm3。按照《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》(GB28662-2012)表2中污染物排放限值的要求,SO2濃度值≤200mg/m3,因此方大投資建設了一套濕式鎂法脫硫系統,系統2013年底建成投運,目前已穩定運行。

3 工藝原理

項目采用濕式氧化鎂脫硫技術,燒結機主抽后的煙氣經脫硫增壓風機加壓后,送入脫硫系統,凈化后由塔頂煙囪排出,脫硫塔采用雙循環噴淋空塔,脫硫劑為MgO與水反應生成Mg(OH)2。煙氣脫硫后生成的硫酸鎂溶液經凈化后送到蒸發結晶系統制成七水硫酸鎂。

3.1 煙氣系統

煙氣系統主要有增壓風機、煙氣擋板和膨脹節等組成。燒結煙氣電除塵凈化煙塵降至80mg/m3以下,凈化后的煙氣經增壓風機增壓后混合送入濃縮降溫塔。

3.2 吸收系統

吸收系統由濃縮降溫塔與吸收塔兩部分構成,增壓后的煙氣在濃縮降溫塔內,煙氣被噴淋的吸收液冷卻并除去部分二氧化硫,同時硫酸鎂溶液同時得到濃縮,經過濃縮降溫塔后降溫的煙氣進入吸收塔,在吸收塔內二氧化硫迅速溶于噴淋溶液中,降落在吸收塔下面的漿液池,最終排入濃縮降溫塔內濃縮。凈化后的煙氣經過吸收塔頂部的除霧器后由設在濃縮降溫塔塔頂的煙囪排入大氣。

吸收系統中發生的化學反應如下:

SO2+H2O=H2SO3

H2SO3+Mg(OH)2=MgSO3+2H2O

H2SO3+MgSO3=Mg(HSO3)2

Mg(HSO3)2+Mg(OH)2=2MgSO3+2H2O

3.3 硫酸鎂凈化系統

隨著SO2的不斷吸收,濃縮降溫塔內硫酸鎂溶液的濃度會越來越高,需向外排出一部分,排出的硫酸鎂溶液(含亞硫酸鎂)先進入氧化罐,其中亞硫酸鎂氧化成硫酸鎂,然后進入漿液凈化裝置。通過對溶液加熱、結晶、蒸發、干燥等工藝制成七水硫酸鎂產品。系統中的氧化反應為:

2MgSO3+O2=2MgSO4

Mg(HSO3)2+O2=MgSO4+H2SO4

4 脫硫運行關鍵過程

脫硫的關鍵參數包括:脫硫劑的漿液濃度、濃縮塔(吸收塔)漿液濃度、濃縮塔(吸收塔)液位、PH值,這些參數對脫硫效果和系統運行有直接的影響。

4.1 脫硫劑的漿液密度

脫硫劑的漿液密度可直接影響脫硫效率,密度過低會降低SO2的吸收、漿液過高會造成設備磨損和管道堵塞,因此Mg(OH)2漿液密度控制非常重要,一般不應小于8%,也不應大于30%。

4.2 濃縮塔(吸收塔)Mg(SO)4濃度

隨著SO2的不斷吸收,濃縮降溫塔內硫酸鎂溶液的濃度會越來越高,當Mg(SO)4濃度趨于飽和后吸收液對的SO2吸收會有抑制作用,為保證SO2的吸收效率,需將吸收塔內Mg(SO)4濃度控制在10%左右,濃縮塔內Mg(SO)4濃度控制在25%左右。

4.3 濃縮塔(吸收塔)液位

通過保持漿液液面高度在一定范圍內可使溶液有足夠的反應時間,提高SO2的吸收率,因此將濃縮塔液位控制在2-3米之間,吸收塔液位控制8-10米之間比較合理。

4.4 控制PH值

由于SO2的吸收反應大部分在煙氣與噴淋漿液接觸的瞬間完成,所以反應過程中PH值必須嚴格控制。運行過程中高PH值可以提高SO2的吸收效率,但降低了Mg(OH)2的利用率;低的PH值增加了系統的酸度,提高了Mg(OH)2的利用率,但是脫硫效果又會有所下降。因此濃縮塔漿液PH值控制在6.0～7.0之間,吸收塔漿液PH值控制在5.5～6.5之間,即可提高脫硫劑的利用率又能滿足脫硫效果。

5 運行效果分析

項目投入使用后,二氧化硫排放能穩定達到150mg/Nm3以下,脫硫效率大于90%,且脫硫后二氧化硫排放濃度小于200毫克每標準立方米。與其它的脫硫方法比較優點缺點如下:

5.1 脫硫效率高

因為氧化鎂化學反應活性方面要遠遠大于鈣基脫硫劑,并且由于氧化鎂的分子量較碳酸鈣和氧化鈣都比較小。因此其它條件相同的情況下氧化鎂的脫硫效率要高于鈣法的脫硫效率。

5.2 投資費用少

氧化鎂法與石灰石石膏法工藝大致相同,但由于作為鎂基的溶解堿性比鈣基高數百倍,所需液氣比僅為鈣基脫硫的1/6-1/3,而且反應強度更高,大大減少循環漿液,因此在吸收塔的結構設計、循環漿液量的大小、系統的整體規模、設備的功率都可以相應較小,整個脫硫系統的投資費用可以降低。

5.3 運行費用低

氧化鎂的價格比氧化鈣的價格高一些,但是脫除同樣的SO2氧化鎂的用量是碳酸鈣的40%;水電汽等動力消耗方面較小,這樣就能節省很大一部分費用。同時氧化鎂法副產物的出售又能抵消很大一部分費用。

5.4 無二次污染

常見的濕法脫硫工藝里面,不可避免的存在著二次污染的問題。對于本項目所采用的濕式氧化鎂脫硫www.gesep.com環保術而言,脫硫產物是MgSO4·7H2O不會發生二次污染的問題。

5.5 七水硫酸鎂的制成系統還需完善

硫酸鎂溶液經凈化后送到蒸發結晶系統制成七水硫酸鎂的工藝還需進一步完善,容易發生堵塞,隨著技術的不斷完善副產品制成系統能夠穩定運行,氧化鎂脫硫技術將會逐步得到更廣泛的應用。