簡易噴霧法煙氣脫硫工藝研究及應(yīng)用

古勇坤　賴雙苑　李秀芳　彭　青

（梅州環(huán)保設(shè)備有限公司廣東梅州514700）

簡易噴霧法煙氣脫硫工藝研究及應(yīng)用

古勇坤賴雙苑李秀芳彭青

（梅州環(huán)保設(shè)備有限公司廣東梅州514700）

介紹了福華軋鋼有限公司40T感應(yīng)電爐簡易噴霧法煙氣脫硫工藝的脫硫原理、工藝流程及投產(chǎn)后應(yīng)用情況，通過對工藝應(yīng)用后的脫硫效率分析，結(jié)果表明簡易噴霧法適合作為中小型感應(yīng)電爐煙塵量大、SO2濃度低的煙氣脫硫主工藝進(jìn)行推廣。

簡易噴霧法；中小型感應(yīng)電爐；煙氣脫硫；低濃度SO2

在國內(nèi)現(xiàn)有的中小型感應(yīng)電爐[1]煙氣處理中，大部分企業(yè)仍以處理煙塵為主，而忽略了對煙氣中低濃度SO2的治理。由于中小型感應(yīng)電爐煙塵產(chǎn)生量大，所含SO2濃度低的特點(diǎn)，若以傳統(tǒng)煙氣脫硫技術(shù)[2-3]設(shè)備進(jìn)行處理，其投資成本高，水耗、電耗高，運(yùn)行成本高[4-6]，一般企業(yè)因其經(jīng)濟(jì)性不合理的問題而置之不理。因此，本文提出了一種簡易噴霧法[7-10]煙氣脫硫工藝，此工藝充分結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有的廢氣除塵處理設(shè)施設(shè)備，無需新建大型脫硫設(shè)備；不僅能有效降低中小型感應(yīng)電爐煙氣中低濃度SO2含量，而且運(yùn)行費(fèi)用低，處理效果達(dá)到環(huán)保要求，減少SO2污染。

1　項(xiàng)目概況

1.1項(xiàng)目規(guī)模

項(xiàng)目由福華軋鋼有限公司委托梅州環(huán)保設(shè)備有限公司協(xié)作并提供技術(shù)支持，本項(xiàng)目為福華軋鋼有限公司40T感應(yīng)電爐煙氣脫硫，滿足SO2排放要求。

1.2主要技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)目主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1　主要技術(shù)參數(shù)

1.3項(xiàng)目研究概況

福華軋鋼有限公司40T感應(yīng)電爐煙氣簡易噴霧法煙氣脫硫工藝于2012年7月1日開始立項(xiàng)研究，2013年8月17日正式投入運(yùn)行，運(yùn)行至今已近兩年，目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

1.4感應(yīng)電爐煙氣的特點(diǎn)[1]

（1）不穩(wěn)定性[4]。由于感應(yīng)電爐煉鋼過程不穩(wěn)定，所產(chǎn)生的溫度、SO2濃度會有大幅度變動，且變化頻率高。煙氣溫度變化可在50℃～140℃范圍內(nèi)變化，SO2濃度值取決于冶煉過程中廢鋼投加量及冶煉程度。（2）風(fēng)量大，煙塵含量高，SO2濃度低。（3）煙氣溫度波動幅度較大，為50℃～140℃，最高為145℃。（4）煙氣濕度較為穩(wěn)定，相對濕度一般為30%～40%。（5）感應(yīng)電爐年作業(yè)率高，可達(dá)82%。

綜合感應(yīng)電爐煙氣特點(diǎn)，福華軋鋼有限公司決定在公司原有除塵系統(tǒng)上進(jìn)行改造，研究一種簡易噴霧法煙氣脫硫裝置用于處理感應(yīng)電爐煙氣中的低濃度SO2。

2　簡易噴霧法煙氣脫硫工藝介紹

2.1工藝原理

工藝結(jié)合原袋式除塵系統(tǒng)[11]，利用原除塵系統(tǒng)沉降室作為吸收反應(yīng)室，簡易霧化裝置設(shè)置在沉降室上側(cè)。煙氣經(jīng)管道進(jìn)入吸收沉降室，與被霧化后的吸收劑[12]接觸，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)過程，氣體中的SO2被吸收凈化。吸收SO2并干燥的顆粒物一部分沉降于沉降室底部，定期清理去除，未沉降部分隨氣流進(jìn)入袋式除塵器經(jīng)布袋攔截后落入灰斗去除。

2.2工藝流程

簡易噴霧法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑霧化及輸送系統(tǒng)，吸收反應(yīng)系統(tǒng)，原袋式除塵系統(tǒng)，灰渣清理與外排及公輔設(shè)施系統(tǒng)等，簡易噴霧法煙氣脫硫工藝流程見圖1。

圖1　簡易噴霧法煙氣脫硫工藝流程圖

2.2.1吸收劑霧化及輸送系統(tǒng)

該系統(tǒng)由配藥箱、霧化泵、連接管、噴嘴等組成。配藥箱中的吸收劑經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的離心噴霧器進(jìn)入連接管，連接管另一端設(shè)有多個(gè)分支連接噴嘴，吸收劑通過噴嘴噴射成均勻細(xì)小的霧狀，霧粒直徑小于50um，這些分散微粒具有很大的表面積，與煙氣接觸時(shí)，立即與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將煙氣中的SO2吸收。

2.2.2脫硫除塵系統(tǒng)[13-16]

該系統(tǒng)由吸收沉降系統(tǒng)、布袋除塵器等組成。煙氣經(jīng)管道進(jìn)入導(dǎo)流室，與導(dǎo)流室內(nèi)霧化的吸收劑在整個(gè)沉降室內(nèi)充分接觸，迅速完成物理、化學(xué)反應(yīng)（同時(shí)進(jìn)行吸收和蒸發(fā)干燥過程），達(dá)到脫硫目的。

脫除SO2后的一部分煙塵在落入沉降室，未沉降部分經(jīng)管道進(jìn)入布袋除塵器分離，達(dá)標(biāo)氣體經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)引送至煙囪排放。

霧化吸收劑分布于沉降室內(nèi)，還能熄滅煙氣中可能存在的火星，避免除塵器出現(xiàn)“燒袋”現(xiàn)象。

2.2.3公輔設(shè)施系統(tǒng)

本工藝的公輔設(shè)施包括：給排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、儀表及自動化控制系統(tǒng)。（1）給排水系統(tǒng)。主要用于吸收劑制備用水。（2）供電系統(tǒng)。直接引用原除塵器中的供電系統(tǒng)。（3）儀表及自動化控制系統(tǒng)。工藝采用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)脫硫工程的生產(chǎn)過程控制。

3　投產(chǎn)后運(yùn)行情況

3.1簡易噴霧法脫硫效果及分析

經(jīng)過一段時(shí)間對改造后的脫硫除塵系統(tǒng)運(yùn)行分析，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到脫硫效果，設(shè)備未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。系統(tǒng)入口、出口煙氣參數(shù)見表2。煙氣脫硫進(jìn)出口SO2濃度對比見圖2。進(jìn)出口煙塵濃度見圖3。

表2　投運(yùn)后脫硫除塵系統(tǒng)入口、出口煙氣參數(shù)

注：壓力為相對于大氣壓力；表中數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)采集時(shí)間（2013年8月～2014年1月）內(nèi)平均值。

圖2　感應(yīng)電爐煙氣脫硫除塵系統(tǒng)進(jìn)出口SO2濃度對比

圖3　感應(yīng)電爐煙氣脫硫除塵系統(tǒng)進(jìn)出口煙塵濃度對比

從表2可以發(fā)現(xiàn)：（1）實(shí)際系統(tǒng)平均煙氣量達(dá)到194270 m3· h-1，最大煙氣量為200321 m3·h-1，與設(shè)計(jì)值基本相當(dāng)，系統(tǒng)負(fù)荷能夠滿足全煙氣量運(yùn)行，不影響原除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（2）系統(tǒng)入口SO2濃度平均值為275.2 mg·m-3，比設(shè)計(jì)值相比偏低，但系統(tǒng)出口SO2濃度為106.8 mg·m-3，滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，且出口SO2濃度不受入口SO2濃度變化影響。在實(shí)際數(shù)據(jù)采集過程中，SO2濃度波動較大，最高濃度達(dá)到350 mg·m-3，但出口SO2濃度始終在150 mg·m-3以下，說明簡易噴霧法煙氣脫硫裝置能夠滿足感應(yīng)電爐煙氣SO2濃度波動大的特點(diǎn)。（3）出口煙塵濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，控制在20 mg·m-3以下，說明原除塵系統(tǒng)并未受新增簡易噴霧法煙氣脫硫裝置的影響。

對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)平均脫硫效率為61.2%（見表3），達(dá)到了最初的50%的設(shè)計(jì)目標(biāo)，脫硫效率較普通煙氣脫硫率低，主要是因?yàn)槿肟诘臒煔釹O2濃度較低。利用原除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，新增簡易噴霧法煙氣脫硫裝置，不僅實(shí)現(xiàn)了SO2減排，原煙塵減排量也未受到新增系統(tǒng)的影響。

表3　系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)

3.2簡易噴霧法煙氣脫硫裝置主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

簡易噴霧法煙氣脫硫裝置正常運(yùn)行期間，主要消耗生產(chǎn)用水0.12m3·h-1，864 m3·a-1；消耗電量1.5kW·h-1，1.08×104kW·a-1。

4　結(jié)語

簡易噴霧法煙氣脫硫工藝簡單易行，投資及運(yùn)行費(fèi)用低，設(shè)備置于除塵系統(tǒng)沉降室上部，無需額外增加設(shè)備用地。吸收劑以霧粒的形式存在于吸收沉降室內(nèi)，具有接觸面積大，流動性強(qiáng)，反應(yīng)充分等優(yōu)點(diǎn)。簡易噴霧法煙氣脫硫工藝充分結(jié)合煙氣除塵設(shè)備管理運(yùn)行，對于中小型感應(yīng)電爐高煙塵量中低濃度SO2的去除是行之有效的處理方法，并具有極大的推廣應(yīng)用前景。

[1]王永忠,宋七棣.電爐煉鋼除塵[M].北京：冶金工業(yè)出版社, 2003.4-10.

[2]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.213-217.

[3]郭東明.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2011.38-42.

[4]顧兵,何中富,姜創(chuàng)業(yè).SDA脫硫工藝在燒結(jié)煙氣脫硫中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程,2013,31（2）：53-56.

[5]梁勇,楊婷婷，周宇.等.鈉-鈣雙堿法工藝在高溫焦?fàn)t煙氣脫硫中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程,2011,29（3）：66-68.

[6]龍輝，呂安龍.旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫工藝在600MW機(jī)組應(yīng)用的可行性[J].環(huán)境保護(hù),2008,41（4）：80-83.

[7]J.T.Yeh.Integrated Testing of the NOXSO Process Simultaneous RemovalofSO2andNOxfromFlueGas.Chem.Eng.Comm.1992,114:65-88.

[8]吳紅林.多級高效噴霧濕法煙氣脫硫工藝研究及應(yīng)用[J].河北煤炭，2011，6：59-60.

[9]張安明,郭科社.高壓噴霧降塵的原理及其應(yīng)用[J].煤礦安全, 1998,4：2-5.

[10]馬素平,寇子明.噴霧降塵機(jī)理的研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2005,30（3）：297-300.

[11]張殿印,王純.除塵工程設(shè)計(jì)手冊[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010.229-257.

[12]朱慎林,樸香蘭,趙毅紅.環(huán)境化工技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.108-132.

[13]謝海運(yùn).淺析我國鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2011,21（11）：176-177.

[14]趙春麗,吳鐵,伯鑫,等.鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫現(xiàn)狀及協(xié)同治理對策建議[J].2014,100（18）:76-78.

[15]Changga Wu,Soon-Jai Khang,Tim C Keener,et al.A Model for dry sodium bicarbonate duct injection flue gas desulfurization[J].Advances in Environmental Resesrch,2004,8(3/4):655-666.

[16]黃波,王育斌.石灰石/石膏濕法煙氣脫硫的影響因素及調(diào)試運(yùn)行注意事項(xiàng)[J].東方鍋爐,2005（3）：9-16.

[17]侯慶偉,石榮桂,李永臣,等.濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的pH值及控制步驟分析[J].東山大學(xué)學(xué)報(bào).工學(xué)版，2005,35（5）：34-40.

古勇坤（1982—）男，廣東梅縣，本科，環(huán)境工程中級，研究方向：廢水及廢氣處理。