球團生產煙氣脫硫液氣比提升技術改造與實踐

房強

（淄博鐵鷹鋼鐵有限公司，山東淄博 255080）

0.引言

淄博鐵鷹鋼鐵有限公司50萬噸鏈篦機-回轉窯球團生產線，于2005年3月建成并投入運行，2014年5月新增煙氣脫硫系統，采用雙堿法脫硫工藝。初始設計脫硫塔直徑5.5m，三組300m3/h堿液噴淋層，兩層除霧板。配置119m3反應/氧化池、356m3沉淀池及290m3循環池各一個，一臺X（B）MA 1000型壓濾機。處理煙氣量35萬m3/h（工況），液氣比0.0026，脫硫效率≥95%，SO2排放量小于100mg/m3。

自2017年6月，為適應生產線硫負荷逐漸增高的脫硫需要以及新的大氣污染排放標準，逐步實施了脫硫系統升級改造，新增一座直徑6m的脫硫塔，新脫硫塔含兩層600m3噴淋層、200m3循環池、一層除霧板，并對一級脫硫塔升級改造增設一層600m3噴淋層，液氣比相應提高到0.0077，基本滿足了SO2小于50mg/m3新的排放標準。

1.任務提出的背景

根據DB37/990-2019《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》文件要求，球團焙燒設備自2020年11月1日起執行的排放濃度為：顆粒物10mg/m3、二氧化硫35mg/m3、氮氧化物（NO2計）50mg/m3，同時球團生產線新增脫銷系統相關技術要求脫硫塔的噴淋量需達到4500m3/h。

受初始設計的影響，脫硫系統大氣污染物處理能力無法滿足日益提高的排放標準，雖經多次提標改造，與當前新的排放要求仍存在差距。

一級、二級脫硫塔噴淋總量為2700m3/h，僅為脫銷工藝技術要求的60%。

為了滿足以上要求，需要對脫硫系統進一步升級改造，提高煙氣處理過程液氣比，增強煙氣污染物處理能力，實現新標準下的達標排放，并基本滿足脫銷工藝要求。

2.設計改造過程

2.1 確定改造位置

一級脫硫塔設置3層噴淋量300m3/h和1層噴淋量600m3/h噴淋層，共4層，累計噴淋量1500m3/h。二級脫硫塔設置2層噴淋量600m3/h噴淋層，累計噴淋量1200m3/h。

一級脫硫塔為初始投資建設項目，具有完善的脫硫劑添減系統、反應池、氧化池、沉淀池及壓濾系統等設備設施。

二級脫硫塔屬脫硫系統升級改造項目，堿液以內部循環為主，反應后液體經專用水泵輸送至一級塔氧化-反應池，經濃縮/壓濾回水進行置換。因二級脫硫塔無專用反應-氧化池、沉淀池及濃縮/壓濾堿液泵，噴淋總量受到限制。

經過對一級、二級脫硫塔噴淋系統、堿液循環系統及一級脫硫塔周圍環境進行逐一分析論證，確定選擇一級脫硫塔原第三層300m3/h進行升級改造。

2.2 設計噴淋層提標改造后的噴淋量

（1）結合DB37/990-2019《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》文件要求的球團焙燒設備排放濃度標準，通過工藝計算[1]，需增加噴淋量1000m3/h以上。

（2）根據脫銷項目工藝要求，需增加噴淋量2300m3/h。通過對我公司球團生產線生產工藝條件和實際運行參數進行認真分析、研究、評估，脫硫塔噴淋量增加1000m3/h～1500m3/h即可滿足脫銷工藝要求。

（3）通過對公司備品備件進行排查，查找到一臺閑置1200m3KQSN型水平中開式單級雙吸離心泵，符合提標改造設備要求。

（4）通過現場勘察，完全具備安裝水泵和管路所需的空間。

經過分析，擬定改造后的噴淋層噴淋量為1200m3/h。

2.3 對擬定的噴淋增量給配套設施和生產運行帶來的影響進行評估

（1）噴淋量增加后同時增加了煙氣排放阻力，打破風系統正常運行平衡，影響球團的干燥、預熱及焙燒。通過工藝計算，以及對主抽風機、增壓風機運轉能力進行分析，完全可以消除阻力影響。

（2）煙氣阻力增加后同時增加煙道壓力，對增壓風機至脫硫塔入口煙道進行排查確認后，可以通過更換密封，適當加固的措施消除管路壓力增加的影響。

（3）噴淋量增加后，堿液循環量同比增加。通過對反應池、氧化池、沉淀池貫通性進行檢查、評估、論證，采取適當加寬或加深通道即可消除影響。

2.4 確定噴淋量

經過系統的分析、評估、論證，確定改造后的噴淋層噴淋量為1200m3/h。升級改造的脫硫系統液氣比提高到0.011。

2.5 設計噴淋層

（1）根據前期噴淋層改造經驗，自主設計使用的鋼材質管路適應于噴淋堿液性質，且結構穩定、便于維護，設計思路日益成熟。本次1200m3/h噴淋層依然采用此設計方案。經過工藝計算，主管路設計為DN300至DN159過渡性管路，主管路兩側對稱分布4組DN133-DN125過度性和4組DN125分支管路。

（2）通過流量及壓差計算，采用24個DN80不銹鋼渦流噴嘴，流量足，霧化效果好，便于維護。

（3）安裝噴淋覆蓋面的要求，噴嘴設置布局合理，實現無縫銜接。噴淋層設計安裝示意如圖1所示。

圖1 1200m3/h噴淋層設計安裝示意圖

2.6 堿水泵選址、安裝

（1）經過現場勘察，結合管路布局和選定的吸水口為主，將堿水泵安裝在堿液池西側，與600m3堿水泵并列。

（2）為方便堿液泵開啟，配置φ1500×1500虹吸罐。泵入口采用DN500鋼材質管路，泵出口采用DN400超高分子聚乙烯復合管，便于安裝和維護，設備安裝示意圖如圖2所示。

圖2 設備安裝示意圖

（3）其他選用備品備件如表1所示。

表1 備品備件規格型號及數量表

3.項目改造效果檢查

（1）設備運行安全可靠，堿水泵開停自如，管理路通暢、密封性好，噴淋層流量足、霧化效果好。

（2）增壓風機至脫硫塔煙道運行安全無泄漏，堿液循環通暢。

（3）增壓風機及主抽風機運行能力同比提高5%左右，完全消除了因噴淋量增加帶來的煙氣阻力增加的影響。

（4）脫硫系統液氣比提高后，以SO2為主要代表的大氣污染處理能力明顯提高，實現新標準下的達標排放。同時生石灰、片堿用量同比下降5%左右，基本杜絕了以往因某項指標超標而采取應急減產停產事故，促進產量同比提高3%左右。

（5）脫銷項目投入運行后，經過測試，改造后的噴淋量能夠滿足脫銷工藝要求。

4.經濟效益及節能分析

4.1 項目創新點

（1）以原雙堿法脫硫系統為基礎進行升級改造，自主設計改造提高噴淋量設備設施，滿足日益提高的大氣污染物排放標準的要求[2]，節約了環保資金投入。

（2）自主設計制作的噴淋層在選材、結構、安裝等更切合工藝和運行環境的要求。

（3）與本項升級改造設計目標巧妙融合，回收利用閑置1200m3/h水平，節約了項目投入成本。

（4）上升段堿液管路選用超高分子聚乙烯復合管，取代了初始設計的玻璃鋼管路，更加耐用且便于安裝維修。

4.2 經濟效益額的計算依據與分析

（1）自主設計制作噴淋層，項目投入約2萬元，節約采購成本約3萬元。

（2）回收利用閑置水泵，節約采購成本約12萬元。

（3）脫硫系統污染物處理能力提高后，基本避免了因某項指標超標而采取應急減產措施事件的發生，促進了生產穩定運行，產量同比提高3%以上，以年產50萬t球團核算，預計增加產量1.5萬t，年產生效益約50萬元。

（4）生石灰、片堿單耗下降5%左右，年產生效益10萬元左右。

通過逐項核算，本項目的實施產生經濟效益約75萬元。

4.3 社會效益

通過脫硫液氣比提升改造，滿足了DB37/990-2019《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》文件要求，實現了大氣污染物達標排放，為進一步優化環境保護做出了貢獻，產生較好的社會效益。

大氣污染物實現達標排放，奠定了企業持續、健康發展的基礎，為繁榮區域經濟、穩定就業做出了貢獻。

5.推廣應用價值

5.1 應用價值

通過對脫硫塔堿液噴淋系統技術創新和改造，堿液噴淋量增加了約1/3，提高了煙氣處理過程液氣比，增加了反應面積，加快了污染物吸收和反應速度，促進污染物處理能力顯著提升，具有良好的推廣價值。

5.2 推廣建議

（1）噴淋系統的改造要充分考慮與原噴淋系統的合理結合。

（2）對周圍環境進行考察論證，合理布局管路和動力系統。

（3）脫硫塔噴淋量增加的同時，增大了煙氣運行阻力，要充分考慮主抽風機運行能力，以免因煙氣運行不暢對生產系統帶來負面影響。同時要評估脫硫塔入口煙道抗壓能力，必要時采取加固措施。

（4）對脫硫塔外堿液循環系統進行分析論證，采取措施確保堿液循環通暢。