塔內均流及塔前噴淋裝置在高含硫燒結煙氣處理中的應用

李強

（永清環(huán)保股份有限公司，湖南長沙 410330）

塔內均流及塔前噴淋裝置在高含硫燒結煙氣處理中的應用

李強

（永清環(huán)保股份有限公司，湖南長沙 410330）

鋼鐵行業(yè)作為國家的基礎產業(yè)，同時又是高耗能、高排放、增加環(huán)境負荷源頭的行業(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。根據中華人民共和國國家現(xiàn)行標準《鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》 （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。本文介紹了塔內均流及塔前噴淋裝置在高含硫燒結煙氣處理中的應用。

塔內均流 塔前噴淋裝置 高含硫燒結煙氣

西寧特鋼180m2+132m2燒結機煙氣脫硫工程，采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫塔采用噴淋空塔，按一機一塔配置，設計脫硫率不小于95%，副產品為含水小于10%的脫硫石膏。原設計入口含硫量為3000mg/Nm3，出口200mg/Nm3，后期由于原料礦的改變，實際運行時入口含硫量為8000mg/Nm3，為保證脫硫出口SO2的排放濃度小于200mg/Nm3，需對原工程進行改造。

1　前期改造的基本內容及效果

原裝置按一機一塔配置，吸收塔配置4臺漿液循環(huán)泵，4層漿液噴淋層，氧化空氣采用管網分布。由于場地原因限制，在前期改造時采用單塔單循環(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，更換相應的噴淋管及噴嘴等。改造后調試運行發(fā)現(xiàn)，當吸收塔入口SO2濃度小于6500 mg/Nm3時，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不能達標排放，因此需進行相關的改造。

2　影響脫硫效率的主要原因分析

通過對運行時的漿液參數(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，導致整個系統(tǒng)的補漿量遠超過設計值；（2）通過監(jiān)測的數(shù)據發(fā)現(xiàn)，吸收塔內漿液的平衡溫度為60℃左右，而此時吸收塔入口煙氣溫度小于設計溫度210℃。通過計算當吸收塔入口溫度為210℃，原煙氣中含水率小于9%時，漿液的平衡溫度為54.2℃?，F(xiàn)在實際平衡溫度為60℃，說明原煙氣中的含水率遠大于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，經分析主要成分為焦粉。焦粉不參與系統(tǒng)中的化學反應，未反應的焦粉包裹在石膏晶體外面，導致吸收效果差，從而導致石灰石漿液耗量增加，同時阻止二氧化硫的吸收。（4）由于燒結煙氣中存在許多的重金屬離子，以及本項目的地處高原的特殊性，SO2的吸收受到了影響。

3　塔內均流及塔前噴淋裝置在西寧特鋼燒結機脫硫改造中的應用

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

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，由于吸收塔內液氣比已經達到30 l/Nm3，再增加塔內噴淋量對于脫硫效率的影響不明顯，在入口增加噴淋裝置，一方面可使進入吸收塔的煙氣迅速降溫，煙氣濕度達到接近飽和的狀態(tài)，使煙氣在吸收塔內分布更均勻，提高吸收塔的脫硫效率，另一方面，通過預噴淋，可吸收煙氣中15%左右的SO2，從而減輕吸收塔的脫硫負擔。在吸收塔入口處增設水沖洗裝置，保證煙道口不會產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：由于煙氣進入吸收塔后不是均勻分布，增加此分布盤后可以使塔內的氣體分布均勻；氣液在管式再平衡分布盤上相互接觸，使氣液實現(xiàn)再平衡傳質，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，從而使吸附在石灰石表面的亞硫酸鈣等物質被剝離。又因為此處漿液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構由許多模塊拼裝而成。每個模塊由兩層錯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，進而保證煙氣在進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，進而提高氣液傳質系數(shù)，同時增加煙氣與漿液接觸的時間，確保漿液中SO2和煙氣中的SO2達到平衡。

3.3運行后SO2脫除效率

表1所示。

通過72小時運行數(shù)據分析，其中入口最大含硫量為9168mg/Nm3，出口為224 mg/Nm3，當入口SO2含量小于8650 mg/Nm3時，系統(tǒng)可以達標排放。改造達到預期效果。

4　經驗與結論

通過西寧特鋼2#燒結機改造后的運行效果，證明塔內均流裝置、塔前噴淋措施對SO2吸收效率可提高20%左右，同時對粉塵的去除率有顯著提高。在運行中發(fā)現(xiàn)一些問題，需要進一步改進：

（1）塔前高溫煙氣在遇到漿液時，漿液中的水份大量蒸發(fā)，導致漿液在噴嘴、噴淋管處結垢，在吸收塔入口出現(xiàn)漿液堆積。后期設計時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為PP，當塔前噴淋停運時，煙氣溫度過高，會存在變形的風險。后期設計時氣液再平衡分布盤可以采用2205材質。

表1　數(shù)據分析