石灰—石膏濕法脫硫工藝在鋼廠的應(yīng)用

姜秀玲

[摘 要]介紹了球團(tuán)廠豎爐煙氣采用石灰-石膏濕法脫硫的基本原理和工藝路線(xiàn)，結(jié)合投入運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)，給出了針對(duì)采用石灰作為脫硫劑的濕法工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇。

[關(guān)鍵詞]球團(tuán)；煙氣脫硫；石灰-石膏法；設(shè)計(jì)參數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）15-0173-01

1、前言

近年來(lái)隨著我國(guó)城市霧霾等極端天氣增多，大氣污染物排放已得到廣泛關(guān)注。鋼鐵行業(yè)能耗以煤和煤炭為主，是我國(guó)大氣污染物的排放大戶(hù)，其中球團(tuán)過(guò)程造成的SO2排放占鋼鐵生產(chǎn)全流程的50%以上，與燒結(jié)同為是鋼鐵企業(yè)SO2控制的重點(diǎn)[1-4]。我國(guó)頒布了較為嚴(yán)格的政策和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制鋼鐵行業(yè)的大氣污染物。目前，國(guó)內(nèi)大、小型鋼廠已經(jīng)逐步上馬了一系列脫硫裝置，主要有石灰/石灰石—石膏法以其脫硫效率高，運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)在鋼鐵行業(yè)中占有重要的份額。

本文通過(guò)設(shè)計(jì)唐山銀水球團(tuán)石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工程的成功運(yùn)行表明，此工藝適合球團(tuán)煙氣的脫硫、除塵。

2、項(xiàng)目設(shè)計(jì)

唐山銀水實(shí)業(yè)集團(tuán)球團(tuán)廠為消減2-8m2豎爐煙氣中的SO2排放量，新建煙氣脫硫裝置，采用石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工程已運(yùn)行一年，脫硫效率≥95%，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到環(huán)保要求。

2.1 工藝原理

從豎爐排出的含硫原煙氣經(jīng)過(guò)電除塵器除塵后引入吸收塔。煙氣與來(lái)自吸收塔上部噴淋層的漿液逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)和吸收反應(yīng)，煙氣中的SO2及HCl、HF等酸性氣體被脫除。凈化后的煙氣經(jīng)吸收塔頂部?jī)杉?jí)除霧器除去煙氣中夾帶的液滴后，通過(guò)塔頂返回到原煙囪排入大氣。副產(chǎn)物為石膏。

主要化學(xué)反應(yīng)是：

（1）漿液制備

CaO+ H2O→Ca （OH）2

Ca （OH）2→Ca2++2OH

（2）SO2吸收

SO2+ H2O→H2SO3

H2SO3→H++HSO3-

HSO3-→H++ SO32-

Ca （OH）2 + SO2 → CaSO3·1/2H2O + 1/2H2O

Ca （OH）2 + SO3 →CaSO4·1/2H2O + 1/2H2O

（3）氧化結(jié)晶過(guò)程

CaSO3·1/ 2H2O + 1/2O2 → CaSO4·1/2H2O

2.2 設(shè)計(jì)條件

2.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.2 工藝流程

1）煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)將未脫硫的煙氣引入脫硫裝置，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化。由于原引風(fēng)機(jī)余壓可克服脫硫裝置系統(tǒng)的壓降，項(xiàng)目中不另設(shè)增壓風(fēng)機(jī)。

2）吸收劑制備及供給系統(tǒng)

生石灰粉主要成份如下：CaO≥80%，雜質(zhì)<5%，粒度<1mm，活性度>300。

由密封罐車(chē)將生石灰粉運(yùn)輸至脫硫區(qū)域，經(jīng)氣力輸送至制漿區(qū)的生石灰粉倉(cāng)儲(chǔ)存。儲(chǔ)存于粉倉(cāng)中的生石灰粉在氣化風(fēng)機(jī)的流化下，通過(guò)旋轉(zhuǎn)給料閥進(jìn)入消化罐制備成濃度為30-35%的消石灰漿液，經(jīng)振動(dòng)篩除渣后進(jìn)入漿液箱，加水配制成濃度為10-15%的消石灰漿液，然后經(jīng)漿液輸送泵送至吸收塔和循環(huán)泵入口。

3）SO2吸收系統(tǒng)

吸收塔設(shè)計(jì)為噴淋、吸收和氧化一體的單塔，吸收塔頂部建濕煙囪，煙塔合一結(jié)構(gòu)。2爐一塔。待處理的煙氣進(jìn)入直徑為6.5m的吸收塔與噴淋的石灰漿液逆流接觸，3層噴淋層對(duì)應(yīng)3臺(tái)循環(huán)泵，單元制運(yùn)行。吸收塔內(nèi)部自下而上分為氧化區(qū)、噴淋區(qū)、除霧區(qū)。煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣被就地氧化成硫酸鈣。生成的石膏通過(guò)吸收塔排漿泵排入石膏脫水系統(tǒng)中。凈化后的煙氣由塔頂濕煙囪排入大氣。

4）石膏脫水系統(tǒng)

由吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)石膏旋流器一級(jí)脫水后，再由真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行二級(jí)脫水，得到合格的副產(chǎn)物成品石膏。

5）工藝水系統(tǒng)

工藝用水主要用于漿液制備系統(tǒng)的補(bǔ)給水、除霧器沖洗水、氧化風(fēng)增濕、設(shè)備冷卻水等。

2.3 重要設(shè)計(jì)參數(shù)選取

石灰-石膏法是由石灰石-石膏法演變而來(lái)，且濕法脫硫最早應(yīng)用于電廠，鋼鐵行業(yè)的煙氣具有自身濕法設(shè)計(jì)應(yīng)由于脫硫劑石灰漿液為強(qiáng)堿性，不能完全照搬傳統(tǒng)石灰石-石膏法在設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.3.1 氧化倍率

鋼廠豎爐中的煙氣含氧量較高，自身氧化能力較強(qiáng)，氧化倍率可選擇1.5～2。

2.3.2 液氣比

由于氫氧化鈣為強(qiáng)堿性，塔內(nèi)吸收反應(yīng)主要發(fā)生在液面上，且反應(yīng)快[5]，液氣比應(yīng)低于石灰石-石膏法，可選擇3～7 l/m3。

2.3.3 煙氣接觸時(shí)間

由于環(huán)保要求日益嚴(yán)格，煙氣接觸時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，選擇4.5～5s。

2.3.4 pH

石灰作為脫硫劑，塔內(nèi)pH控制在6左右。

2.4 調(diào)試與運(yùn)行情況

唐山銀水球團(tuán)廠豎爐煙氣脫硫系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，煙氣入口溫度在100～130℃之間，SO2濃度在500～1500mg/Nm3之間，粉塵濃度在80～100 mg/Nm3之間。SO2排放濃度在50～80 mg/Nm3，粉塵排放濃度30～50mg/Nm3，滿(mǎn)足環(huán)保要求和業(yè)主要求。

3、結(jié)語(yǔ)

唐山銀水球團(tuán)廠豎爐煙氣石灰-石膏法脫硫系統(tǒng)目前已成功運(yùn)行一年，脫硫效果理想，基本達(dá)到了安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行目的。通過(guò)運(yùn)行證明，根據(jù)處理對(duì)象合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，該脫硫工藝可以滿(mǎn)足豎爐煙氣脫硫、除塵的需要，不僅脫硫率可達(dá)到95%以上，而且出口粉塵排放也能滿(mǎn)足50mg/Nm3的環(huán)保要求。該脫硫工藝為石灰-法煙氣技術(shù)在處理鋼廠煙氣脫硫中應(yīng)用又一成功案例，同時(shí)也增加了濕法脫硫比選工藝。

參考文獻(xiàn)

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