天鐵360 m2燒結(jié)機(jī)干法脫硫工藝的優(yōu)勢

董 蓓

（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

隨著國家對環(huán)保越來越重視，新的《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)頒布，將從2019年開始執(zhí)行超低排放標(biāo)準(zhǔn)，這將嚴(yán)重限制鋼鐵企業(yè)的發(fā)展。為了滿足國家環(huán)保要求，必須處理燒結(jié)生產(chǎn)過程中主要污染物二氧化硫，未脫硫的燒結(jié)煙氣中二氧化硫排放濃度一般為400～1 500 mg/Nm3，有的甚至可以達(dá)到3 000 mg/Nm3左右?，F(xiàn)在的《標(biāo)準(zhǔn)》對燒結(jié)新建裝備要求二氧化硫排放濃度為不超過160 mg/Nm3，而從明年開始將執(zhí)行超低排放標(biāo)準(zhǔn)為35 mg/Nm3。因此，二氧化硫的排放作為重要內(nèi)容，要求鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)工序配備高效煙氣脫硫除塵裝置。

為積極響應(yīng)國家環(huán)保要求，天津天鐵冶金集團(tuán)煉鐵廠在2015年1月新建360 m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫除塵裝置。本項目煙氣脫硫除塵工程采用福建龍凈“LJS燒結(jié)煙氣干法脫硫劑多污染物協(xié)同凈化工藝”。系統(tǒng)按照一機(jī)一塔全煙氣脫硫方案配置，共一套脫硫裝置，布置在預(yù)留的脫硫場地，從燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)出口煙道引出到脫硫裝置入口，脫硫后的凈化煙氣引回?zé)Y(jié)機(jī)煙囪。具體煙氣流程為“燒結(jié)機(jī)→機(jī)頭電除塵器→主抽風(fēng)機(jī)→脫硫吸收塔→布袋除塵器→脫硫引風(fēng)機(jī)→煙囪排放”。

1 技術(shù)原理

干法脫硫系統(tǒng)由預(yù)電除塵器、吸收劑制備及供應(yīng)、脫硫塔、物料再循環(huán)、工藝水系統(tǒng)、脫硫后除塵器以及儀表控制系統(tǒng)等組成，其工藝流程見圖1。

圖1 脫硫工藝流程示意圖

首先，從燒結(jié)過來的煙氣從底部進(jìn)入吸收塔，高溫?zé)煔馀c吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分預(yù)混合，進(jìn)行初步的脫硫反應(yīng)，之后煙氣通過脫硫塔進(jìn)入循環(huán)流化床床體；物料在循環(huán)流化床里，產(chǎn)生激烈的湍動與混合，充分接觸，SO2充分反應(yīng)。這種循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流機(jī)制，極大地強(qiáng)化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，為實現(xiàn)高脫硫率提供了根本的保證。

在脫硫塔內(nèi)設(shè)有噴水裝置，噴入的霧化水用以降低煙氣的溫度，使煙溫降至高于煙氣露點(diǎn)20℃左右，從而使得SO2與Ca（OH）2的反應(yīng)更加充分。吸收劑、循環(huán)脫硫灰在文丘里段以上的塔內(nèi)進(jìn)行第二步的充分反應(yīng)，生成副產(chǎn)物CaSO3·1/2H2O。煙氣在上升過程中，顆粒一部分隨煙氣被帶出脫硫塔，一部分因自重重新回流到循環(huán)流化床內(nèi)，進(jìn)一步增加了流化床的床層顆粒濃度和延長吸收劑的反應(yīng)時間。

2 干法脫硫工藝優(yōu)勢

采用LJS燒結(jié)煙氣干法脫硫及多污染物協(xié)同凈化工藝，具有以下主要優(yōu)勢：

2.1 工藝布置

LJS布置占地面積小，可最大限度利用現(xiàn)有場地進(jìn)行靈活布置。LJS干法脫硫工藝布置占地面積僅為2 500 m2，可最大限度利用現(xiàn)有場地進(jìn)行布置，節(jié)約用地。一燒屬于老廠新建改造項目，場地十分狹窄，采用LJS干法脫硫才能滿足項目的場地要求。

2.2 對燒結(jié)煙氣SO2濃度波動大具有良好的適應(yīng)性

LJS干法脫硫系統(tǒng)適應(yīng)入口SO2變化，調(diào)節(jié)靈敏，反應(yīng)快，在高濃度時只要增加吸收劑的加入量即可滿足提高脫硫效率的要求，因此在變化范圍中，脫硫系統(tǒng)的SO2排放穩(wěn)定小于100 mg/Nm3，甚至達(dá)到30 mg/Nm3。

2.3 采用清潔煙氣再循環(huán)自補(bǔ)償措施。

我廠360 m2燒結(jié)機(jī)的煙氣量波動很大，采用清潔煙氣再循環(huán)自補(bǔ)償措施，煙氣量大范圍變化上有良好的操作彈性，特別適合煙氣負(fù)荷變化大的燒結(jié)工況。在實際使用中，即使煙氣量差別很大，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定，由于設(shè)有清潔煙氣再循環(huán)自補(bǔ)償措施，因此沒有出現(xiàn)任何塌床的情況。說明脫硫系統(tǒng)在煙氣量大范圍變化上具有良好的操作彈性，特別適合煙氣負(fù)荷變化大的燒結(jié)、球團(tuán)工況。

2.4 整個吸收塔反應(yīng)器的空塔結(jié)構(gòu)維護(hù)簡單

干法脫硫反應(yīng)的核心是吸收塔，龍凈干法吸收塔的反應(yīng)機(jī)理為循環(huán)流化床，塔內(nèi)部無任何構(gòu)件和積灰面，內(nèi)部不需要任何檢修，運(yùn)行維護(hù)的工作量和工作強(qiáng)度很小，有利于生產(chǎn)運(yùn)行。

2.5 反應(yīng)時間長，系統(tǒng)可靠性高

塔內(nèi)煙氣流速約5 m/s，煙氣與脫硫劑的接觸時間大于8 s以上，有利于保證脫硫效率和脫硫灰水分的充分蒸發(fā)，提高整個系統(tǒng)的可靠性。另外，長達(dá)8 s的接觸時間為高脫硫率提供了保證。

2.6 脫硫系統(tǒng)具有協(xié)同脫硫多組份煙氣污染物的能力

LJS工藝配置為反應(yīng)器+布袋除塵系統(tǒng)，在脫除SO2的同時，可同步幾乎100%高效脫硫SO3、HCL HF、重金屬、RSF等物質(zhì)，同時還預(yù)留了可同時脫除二噁英、NOx的能力，因此無需考慮今后由于環(huán)保要求提高，脫硫系統(tǒng)需要面臨二次投資和改造的問題。

2.7 系統(tǒng)無需防腐，排煙無需再熱

LJS工藝可以脫除幾乎全部的SO3、HCL、HF，酸露點(diǎn)溫度得到有效降低，而且反應(yīng)溫度及排煙溫度均高于露點(diǎn)溫度15℃以上，系統(tǒng)及下游的煙道、煙囪無需防腐，不存在脫硫系統(tǒng)內(nèi)部或煙囪內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全隱患，且排煙溫度高，排煙溫度一般不低于75℃，無需煙氣再熱?？衫矛F(xiàn)有新建煙囪排放排煙也可以得到很好地擴(kuò)散。

2.8 脫硫系統(tǒng)性能指標(biāo)高、排煙透明、污染物排放濃度很小

目前，脫硫系統(tǒng)的排放指標(biāo)優(yōu)于國家的最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，通過肉眼無法看到煙囪出口排放煙，因此整個系統(tǒng)視覺效果很好，社會公眾的認(rèn)可度高。

2.9 應(yīng)用工藝水隨熱煙氣蒸發(fā)原理

LJS干法脫硫沒有廢水產(chǎn)生，所有物料輸送過程均為密封，而且對外排灰塵點(diǎn)都設(shè)置獨(dú)立的布袋除塵系統(tǒng)，沒有二次污染的問題。

2.10 脫硫副產(chǎn)物

LJS干法脫硫副產(chǎn)物為干粉狀，方便在灰倉內(nèi)儲存，用普通的白灰罐車即可進(jìn)行運(yùn)輸。LJS干法脫硫副產(chǎn)物為干粉狀，呈現(xiàn)堿性，可以很好地固化重金屬等污染物，通?？梢杂糜阡伮贰⒌V井回填等，同時也可以與制磚、制陶粒等較高經(jīng)濟(jì)價值進(jìn)行綜合利用。

2.11 采用專門的石灰消化器，系統(tǒng)簡潔

LJS干法脫硫采用專門的石灰消化器，消化生成的消石灰直接喂入到脫硫塔內(nèi)，中間環(huán)節(jié)少、系統(tǒng)簡潔。消化器運(yùn)動部件少，維修較方便。

2.12 干法與濕法脫硫技術(shù)的對比

脫硫工藝消耗品參數(shù)以含硫量1.2%煤，2×300 MW機(jī)組為例，見表1。

表1 干法與濕法脫硫技術(shù)的對比

3 結(jié)束語

天津天鐵冶金集團(tuán)煉鐵廠360 m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫除塵裝置于2014年4月20日建設(shè)，2015年1月25日投產(chǎn)，經(jīng)過3年多的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，與燒結(jié)機(jī)的同步率達(dá)100%。其脫硫及除塵效果良好，經(jīng)過脫硫后排放的煙氣SO2濃度在20 mg/Nm3以內(nèi)，脫硫效率達(dá)到97%以上，出口粉塵排放濃度在10 mg/Nm3以內(nèi)。與350 m2燒結(jié)機(jī)濕法煙氣脫硫相比，本脫硫裝置具有同步率高、自動化水平高、脫硫效率高及穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到823.9萬元。目前，由于煙氣循環(huán)流化床干法脫硫技術(shù)的現(xiàn)場改造適應(yīng)性較強(qiáng)，現(xiàn)已在鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)、電廠鍋爐、玻璃窯爐、炭黑等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。