動(dòng)力波石灰石膏法在燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫中的應(yīng)用

劉 哲

(韶關(guān)冶煉廠,廣東韶關(guān) 512024)

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動(dòng)力波石灰石膏法在燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫中的應(yīng)用

劉 哲

(韶關(guān)冶煉廠,廣東韶關(guān) 512024)

闡述了動(dòng)力波石灰石膏法工藝流程、原理以及吸收塔的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。介紹了該技術(shù)在韶關(guān)冶煉廠燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫中的應(yīng)用現(xiàn)狀,并就運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn),取得較好效果。

動(dòng)力波石灰石膏法;煙氣脫硫;應(yīng)用;改進(jìn)

韶關(guān)冶煉廠是一家以鉛鋅冶煉為主,采用 ISP密閉鼓風(fēng)爐技術(shù)煉鉛鋅的大型冶煉企業(yè)。工藝前端采用鼓風(fēng)燒結(jié)焙燒技術(shù)產(chǎn)出燒結(jié)塊,燒結(jié)機(jī)頭部產(chǎn)生大量含低濃度二氧化硫煙氣,煙氣成分復(fù)雜,氣量波動(dòng)大,不能滿足制酸要求。未實(shí)施脫硫前,機(jī)頭煙氣經(jīng)布袋收塵后通過(guò)60 m煙囪直接排入大氣,造成空氣污染。根據(jù)燒結(jié)煙氣特點(diǎn),2008年工廠在原有除塵設(shè)施基礎(chǔ)上,采用動(dòng)力波-石灰/石膏法對(duì)燒結(jié)機(jī)頭部煙氣進(jìn)行脫硫治理,實(shí)現(xiàn)了SO2穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

1 工藝流程

工藝流程如圖1所示,燒結(jié)機(jī)煙氣特點(diǎn)情況列于表1。

圖1 石灰—石膏法脫硫工藝流程

表1 燒結(jié)機(jī)頭部煙氣特點(diǎn)

燒結(jié)機(jī)頭部排放的煙氣經(jīng)過(guò)低壓脈沖布袋除塵器去除粉塵后,從頂部自上往下進(jìn)入動(dòng)力波洗滌器,與向上噴射的石灰乳洗滌液逆流相撞發(fā)生反應(yīng), 90%以上的SO2被吸收,凈化煙氣經(jīng)過(guò)捕沫除霧、氣水分離后由風(fēng)機(jī)引至煙囪外排。脫硫產(chǎn)物在動(dòng)力波塔底經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)曝氣發(fā)生氧化產(chǎn)生石膏,生成的石膏漿液經(jīng)石膏中間槽用泵打至廂式壓濾機(jī)壓濾,含水約38%石膏定點(diǎn)堆放外賣(mài)用于水泥生產(chǎn)或者建材行業(yè),濾液經(jīng)濾液儲(chǔ)罐返石灰乳制備工序或泵至燒結(jié)濃密池循環(huán)利用。

2 動(dòng)力波-石灰/石膏法脫硫原理及特點(diǎn)

2.1 動(dòng)力波-石灰/石膏法脫硫原理

燒結(jié)煙氣自上而下高速進(jìn)入設(shè)備,石灰乳通過(guò)管道泵從兩組特殊結(jié)構(gòu)的噴嘴中由下而上噴射,形成氣液兩相的逆流對(duì)撞,當(dāng)氣液兩相的動(dòng)能達(dá)到平衡時(shí),產(chǎn)生了氣液兩相密切接觸的泡沫“駐波”,產(chǎn)生一個(gè)高度的泡沫區(qū)(見(jiàn)圖2),達(dá)到氣液相充分接觸,然后液相顯輻射狀向器壁運(yùn)動(dòng)[1]。氣液兩相經(jīng)泡沫區(qū)混合后合作向下的順流流動(dòng),最后在循環(huán)槽內(nèi)和除沫器中得到氣液分離,洗滌后的氣體從出口管中排出。動(dòng)力波洗滌器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

SO2在塔內(nèi)發(fā)生以下反應(yīng):

反應(yīng)后的溶液因重力作用流入動(dòng)力波塔底部,經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)鼓入空氣,對(duì)脫硫產(chǎn)物進(jìn)行曝氣氧化。

圖2 動(dòng)力波洗滌器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2.2 動(dòng)力波-石灰/石膏法脫硫工藝及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

動(dòng)力波-石灰/石膏法洗滌脫硫技術(shù)是國(guó)際煙氣凈化領(lǐng)域的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),運(yùn)行成本低、技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、脫硫效率在90%以上,在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于冶金、建材、化工、食品等行業(yè)。洗滌器具有獨(dú)特的泡沫洗滌方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn),具體詳情列于表2。

該設(shè)計(jì)有較寬范圍的氣量適應(yīng)能力。燒結(jié)機(jī)頭部煙氣氣量波動(dòng)大,隨燒結(jié)機(jī)投礦量的增大而升高,動(dòng)力波洗滌技術(shù)可適應(yīng)煙氣量在50%～100%范圍內(nèi)波動(dòng)。其設(shè)計(jì)操作的關(guān)鍵是建立泡沫區(qū),要形成泡沫區(qū)就要具有合理的氣液動(dòng)量平衡和合理的液氣比。在給定的氣液比下,氣體流速只要保持在接近氣流速度的特定區(qū)間內(nèi),便可形成泡沫區(qū),因此,當(dāng)進(jìn)入洗滌管的煙氣量發(fā)生一定程度的變化時(shí),仍可在洗滌管內(nèi)形成泡沫區(qū),只是其位置會(huì)沿洗滌管上下移動(dòng),而不會(huì)影響傳熱和傳質(zhì)效率[2],動(dòng)力波洗滌管圖如圖3所示。

圖3 動(dòng)力波洗滌管圖

表2 動(dòng)力波洗滌器設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[3]

采用大口徑噴嘴不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。該工藝是利用泡沫區(qū)洗滌技術(shù),不需要對(duì)洗滌液進(jìn)行霧化。由于洗滌液不形成霧滴,凈化后煙氣中夾帶的霧沫量較少,減輕了除霧器的負(fù)荷;使用大口徑的洗滌液噴嘴,不易堵塞,可采用較高含固量的洗滌液。這些特點(diǎn)尤其有利于鈣法脫硫的推廣。

3 生產(chǎn)實(shí)踐中的控制條件

1.循環(huán)液pH需控制在5.4～6,防止動(dòng)力波內(nèi)結(jié)垢。當(dāng)pH計(jì)顯示低于5.5時(shí)加入石灰乳進(jìn)行調(diào)節(jié),達(dá)到pH6.5時(shí)立即停止。同時(shí),煙囪排口設(shè)煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),根據(jù)煙囪排口SO2濃度,適當(dāng)加入石灰乳調(diào)高pH。

2.液位控制在4～5.5 m之間,防止?jié)M槽或空槽。設(shè)循環(huán)液重度儀,當(dāng)循環(huán)液密度大于1.20 t/m3時(shí),排出部分循環(huán)液,然后補(bǔ)充適量的石灰乳液至適當(dāng)液位。

3.石灰乳濃度控制10%～15%。購(gòu)買(mǎi)團(tuán)灰或者袋裝石灰使用石灰消化機(jī)制備石灰乳,靠經(jīng)驗(yàn)控制石灰乳濃度,控制難度大。加裝石灰乳密度測(cè)量裝置改進(jìn)后,濃度控制更準(zhǔn)確。

4.動(dòng)力波洗滌器壓力降小于6 000 Pa,若壓力降大于6 000 Pa,則應(yīng)開(kāi)啟一、二段噴淋管,對(duì)器內(nèi)捕沫器進(jìn)行清洗,直至動(dòng)力波洗滌器壓力降至適當(dāng)范圍。

5.各吸收劑噴嘴出口壓力不小于60 kPa,動(dòng)力波洗滌器運(yùn)行時(shí)噴嘴入口壓力應(yīng)不小于60 kPa,正常控制在100 kPa左右,若小于60 kPa,則應(yīng)調(diào)整噴嘴入口管閥門(mén),使入口壓力升至正常值。

4 運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題、改進(jìn)措施及建議

4.1 煙氣帶水

動(dòng)力波脫硫系統(tǒng)在酸性條件下運(yùn)行時(shí),風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)在動(dòng)力波之后,動(dòng)力波負(fù)壓操作,風(fēng)機(jī)帶液引起煙囪、在線監(jiān)測(cè)傳感器及風(fēng)機(jī)腐蝕嚴(yán)重。

改進(jìn)措施:針對(duì)煙氣帶液產(chǎn)生的腐蝕問(wèn)題,將脫硫煙囪由鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)襯玻璃鋼改為全玻璃鋼煙囪,但仍然存在風(fēng)機(jī)腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題。為此,就風(fēng)機(jī)位置進(jìn)行改造,改引風(fēng)機(jī)為加壓風(fēng)機(jī),將加壓風(fēng)機(jī)置于布袋收塵器之后,動(dòng)力波洗滌器之前。即改動(dòng)力波洗滌器負(fù)壓操作為正壓操作。因動(dòng)力波洗滌器為整體結(jié)構(gòu),煙氣外泄程度小,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響小。目前該項(xiàng)改進(jìn)措施已經(jīng)順利實(shí)施,徹底解決了煙氣帶水引起的風(fēng)機(jī)葉輪腐蝕問(wèn)題。

4.2 脫硫工藝控制不當(dāng)

石灰石膏法脫硫工藝控制不當(dāng)易造成動(dòng)力波儀表如pH計(jì)、密度計(jì)、壓力計(jì)等檢測(cè)設(shè)備堵塞,閥門(mén)及較嚴(yán)重的管道磨損腐蝕。

改進(jìn)措施:循環(huán)液pH值控制不嚴(yán)格是造成設(shè)備管道結(jié)垢的關(guān)鍵。同時(shí)石灰乳含雜質(zhì)多,石灰乳濃度控制不穩(wěn)定,也是造成管路堵塞及設(shè)備磨損的重要因素。對(duì)石灰乳制備工序進(jìn)行改造,采用簡(jiǎn)易石灰乳澄清措施減少石灰乳溶液中的雜質(zhì),改善脫硫系統(tǒng)堵塞狀況;拓展渠道,提高石灰供貨質(zhì)量。實(shí)施該措施后,儀器儀表結(jié)垢問(wèn)題得到緩解。

為更加有效解決結(jié)垢問(wèn)題,提出以下建議:在儀表選型時(shí)重點(diǎn)考慮防結(jié)垢問(wèn)題,密度計(jì)選用非接觸式儀表,pH計(jì)、壓力計(jì)選用流通式儀表并帶沖洗裝置,利用變頻器代替調(diào)節(jié)閥,以解決調(diào)節(jié)閥堵塞問(wèn)題。鈣法脫硫工藝本身具有易結(jié)垢的缺點(diǎn),根據(jù)鉛鋅冶煉行業(yè)特點(diǎn),冶煉過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)品氧化鋅、次氧化鋅均為較好的脫硫劑原料,具備脫硫劑價(jià)格低廉,原料易得的優(yōu)點(diǎn),脫硫產(chǎn)物具有回收價(jià)值且不易造成系統(tǒng)結(jié)垢[4]。

4.3 脫硫系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平不高

主要操作參數(shù)如液位調(diào)節(jié)、pH值調(diào)節(jié)、捕沫器噴淋沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,而且存在操作滯后、不精確等問(wèn)題。

改進(jìn)措施:分別在動(dòng)力波噴嘴、除沫器清水噴淋裝置三處安裝隔膜密封式變送器三個(gè);在動(dòng)力波脫硫液位、石膏儲(chǔ)罐、濾液儲(chǔ)罐、石灰乳儲(chǔ)罐分別安裝液位變送器;動(dòng)力波循環(huán)液內(nèi)安裝pH探頭、pH計(jì)。在石灰乳儲(chǔ)罐管道內(nèi)設(shè)管道式密度計(jì),嚴(yán)格控制石灰乳濃度。使液位調(diào)節(jié)、pH值調(diào)節(jié)、捕沫器噴淋實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。目前脫硫系統(tǒng)自動(dòng)化改造措施已經(jīng)實(shí)施,脫硫效率穩(wěn)定在90%以上,并降低石灰乳的消耗量,大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.4 脫硫?yàn)V液中含懸浮物、重金屬及石膏顆粒

針對(duì)脫硫?yàn)V液中含懸浮物、重金屬及石膏顆粒,易造成二次污染問(wèn)題,特提出以下建議:采用將脫硫?yàn)V液用于配石灰乳溶液或者送往制酸污水系統(tǒng)進(jìn)行處理,濾液中的重金屬離子配石灰乳易引入雜質(zhì),影響脫硫效率。脫硫?yàn)V液流量約20 m3/h,建議將濾液用于燒結(jié)機(jī)尾高溫?zé)煔庀礈炖鋮s系統(tǒng),利用壓縮空氣使濾液霧化后,用于燒結(jié)機(jī)尾高溫?zé)煔獾睦鋮s收塵,濾液被霧化蒸發(fā),濾液中的固體物隨煙氣經(jīng)布袋收塵器被收集下來(lái),實(shí)現(xiàn)脫硫?yàn)V液零排放,目前該技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于發(fā)電企業(yè)脫硫?yàn)V液的處理[5]。

5 結(jié) 語(yǔ)

韶冶燒結(jié)收塵煙氣脫硫工程自2008年2月投入運(yùn)行以來(lái),動(dòng)力波-石灰石膏法脫硫工藝在實(shí)踐中不斷得到改進(jìn)完善,較好地改善了脫硫系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕問(wèn)題,提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平,在生產(chǎn)實(shí)踐中摸索出適合的工藝控制條件,同時(shí)就仍需完善的問(wèn)題提出了自己建議?？傊?動(dòng)力波石灰石膏法脫硫工藝在韶冶燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣脫硫中得到較好應(yīng)用,系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理煙氣量78 000 m3/h,外排煙氣含SO2由8 500～14 000 mg/m3降低到400 mg/m3以下,煙塵、二氧化硫穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放,脫硫效率在90%以上,年減排二氧化硫近4 000 t,為SO2減排做出貢獻(xiàn)。該工程被列為廣東省環(huán)保廳“十一五”SO2減排項(xiàng)目,具有較好的社會(huì)效益。

[1] 趙增泰.介紹一種新型氣體凈化設(shè)備——“動(dòng)力波”洗滌器[J].硫酸工業(yè),1989,(4):43-46.

[2] 昌夢(mèng)華.動(dòng)力波洗滌技術(shù)在燒結(jié)煙氣脫硫中的應(yīng)用[J].礦業(yè)工程,2010,8(4):45-47.

[3] 林寶平.韶冶Ⅱ系統(tǒng)燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫?qū)嵺`[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2009,30(3):27-29.

[4] 彭容秋.重金屬工廠環(huán)境保護(hù)[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社, 1987.10.

[5] 高原.新型脫硫廢水零排放處理方案[J].華電技術(shù),2008,30 (4):73-75.

The Application of Dyna Wave Scrubbing Lime-gypsum Process in Desulphurization of Flue G as from the Head of Sinter Machine

LIU Zhe
(Shaoguan S melter,Shaoguan512024,China)

The process flow and working principle of Dana Wave scrubbing technology and the structure&features of absorbing tower are explained.The practice of application of the technology in Shaoguan Smelter for desulphurization of gas flue from the head of sinter machine is introduced.The problems existed in operation are improved,and the result is satisfactory.

dyna wave scrubbing lime-gypsum process technology;desulphurization of flue gas;application;improvements

X169

A

1003-5540(2011)02-0045-04

劉 哲(1981-),男,助理工程師,主要從事環(huán)保技術(shù)管理工作。

2011-03-06