摘要:寶鋼股份有限公司(si)三燒結脫硫采用氣噴旋(xuan)沖脫硫技術，主要介紹(shao)了寶鋼三燒結脫硫系(xi)統工作原(yuan)理，技術特點，以及運行時(shi)的(de)關鍵參數等(deng)。

關鍵詞:燒結(jie)煙氣(qi)(qi),脫硫,氣(qi)(qi)噴(pen)旋沖塔

眾所周知，在我(wo)國(guo)因(yin)SO2 排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)而(er)形(xing)成的(de)(de)(de)酸雨危(wei)害日益(yi)嚴重(zhong)，每年造成數千億的(de)(de)(de)經濟損失(shi)，SO2 及酸雨污染已成為制約我(wo)國(guo)經濟和社(she)會發(fa)展的(de)(de)(de)重(zhong)要因(yin)素。 “十一五(wu)”期間，SO2 減(jian)排(pai)(pai)(pai)成為環(huan)保工(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)重(zhong)點。鋼(gang)鐵行業(ye)是(shi)SO2 排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)(de)主(zhu)要行業(ye)之一，特別(bie)是(shi)燒(shao)結(jie)生產工(gong)序(xu)的(de)(de)(de)SO2 排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)總(zong)量占到鋼(gang)鐵行業(ye)SO2 排(pai)(pai)(pai)放(fang)(fang)總(zong)量的(de)(de)(de) 50% ，解決好(hao)燒(shao)結(jie)工(gong)序(xu)的(de)(de)(de)SO2 減(jian)排(pai)(pai)(pai)，就(jiu)是(shi)抓住(zhu)了(le)鋼(gang)鐵行業(ye)SO2 減(jian)排(pai)(pai)(pai)工(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)重(zhong)點，將為鋼(gang)鐵行業(ye)完成 “十一五(wu)”規劃(hua)中要求(qiu)的(de)(de)(de)SO2 減(jian)排(pai)(pai)(pai)任務(wu)打(da)下堅(jian)實的(de)(de)(de)基礎。

為削減寶(bao)鋼(gang)(gang)SO2 排放總(zong)量，從源頭(tou)上(shang)控制(zhi)污染物的(de)產生，寶(bao)鋼(gang)(gang)分公司煉鐵廠(chang)三燒結增設1 套(tao)煙氣(qi)脫硫裝置，該裝置核心(xin)技術采用寶(bao)鋼(gang)(gang)股(gu)份(fen)研究院(yuan)的(de)氣(qi)噴旋沖塔濕式石灰石－ 石膏法(fa)。

1 工程概況和主要設計參數

1. 1 工程簡述

本工程由寶鋼工程技術公司采(cai)用總承包( EPC) 方式(shi)建(jian)設，建(jian)設規模按滿(man)足(zu)1 臺495 m2 燒結機產(chan)生煙(yan)氣全量(liang)(liang)處理(li)要求，煙(yan)氣處理(li)量(liang)(liang)為115 × 104 ～ 145 × 104 m3 / h( 標干煙(yan)氣量(liang)(liang)) ，脫硫(liu)效率按大于90% 設計。項(xiang)目于2007 年11 月動工，2008 年10 月調試(shi)成功，目前運行(xing)穩(wen)定。

1. 2 主要設計參數

寶(bao)鋼(gang)三燒(shao)結脫硫系統主要設計參數見表(biao)1。

2 工藝流程及工藝原理

2. 1 工藝流程

系統工藝(yi)流程如(ru)圖1 所示。

來自(zi)燒結(jie)廠引風(feng)機(ji)的(de)煙(yan)氣(qi)，經增壓風(feng)機(ji)增壓后(hou)進入(ru)冷(leng)卻器。在(zai)冷(leng)卻器中，原煙(yan)氣(qi)被(bei)工業水和(he)來自(zi)吸(xi)收(shou)(shou)塔的(de)漿液(ye)冷(leng)卻，然后(hou)進入(ru)噴射(she)管，將煙(yan)氣(qi)以一(yi)定壓力導入(ru)吸(xi)收(shou)(shou)塔石(shi)灰(hui)石(shi)漿液(ye)面以下的(de)區域(yu)，形成鼓泡區和(he)反應(ying)區。在(zai)鼓泡區和(he)反應(ying)區發生一(yi)系列反應(ying)后(hou)，凈化后(hou)的(de)煙(yan)氣(qi)通過上升管排(pai)(pai)出。從吸(xi)收(shou)(shou)塔排(pai)(pai)出的(de)煙(yan)氣(qi)經裝在(zai)煙(yan)道上的(de)除霧(wu)器除去(qu)水霧(wu)，然后(hou)排(pai)(pai)出煙(yan)囪。氧化空氣(qi)吸(xi)收(shou)(shou)塔攪拌器頂部進入(ru)到漿液(ye)，被(bei)攪拌器葉(xie)輪(lun)打散后(hou)分配到漿液(ye)中，將亞硫酸(suan)鈣氧化為(wei)硫酸(suan)鈣，并結(jie)晶成石(shi)膏排(pai)(pai)出吸(xi)收(shou)(shou)塔。

2. 2 工藝原理

2. 2. 1 化學原理

煙氣(qi)經噴射管噴入吸收塔(ta)(ta)漿池后與石灰石漿液(ye)充分(fen)接(jie)觸，使氣(qi)液(ye)兩(liang)相(xiang)(xiang)高(gao)度(du)旋沖混合，以漿液(ye)為連續相(xiang)(xiang)氣(qi)體為高(gao)度(du)分(fen)散(san)相(xiang)(xiang)進(jin)行(xing)氣(qi)液(ye)傳質，煙氣(qi)中SO2 與碳酸鈣(gai)進(jin)行(xing)反應，生(sheng)成亞硫(liu)(liu)酸鈣(gai)。大部分(fen)亞硫(liu)(liu)酸鈣(gai)在吸收塔(ta)(ta)漿液(ye)池中與氧化風機供(gong)給的氧氣(qi)發(fa)生(sheng)反應，生(sheng)成石膏。

2. 2. 2 物理原理

來自鍋爐引(yin)風機(ji)的(de)(de)(de)(de)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)，經(jing)增壓風機(ji)增壓后(hou)進(jin)入(ru)冷卻(que)器(qi)，在(zai)(zai)冷卻(que)器(qi)中煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)被(bei)(bei)冷卻(que)，然后(hou)通過氣(qi)(qi)(qi)噴(pen)旋沖管噴(pen)射(she)到(dao)石(shi)灰(hui)(hui)(hui)石(shi)漿液(ye)(ye)(ye)液(ye)(ye)(ye)面以下。吸收塔中的(de)(de)(de)(de)漿液(ye)(ye)(ye)分(fen)為(wei)兩部(bu)分(fen):鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)區(qu)(qu)(qu)和(he)反(fan)(fan)(fan)應區(qu)(qu)(qu)。鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)區(qu)(qu)(qu)是一個(ge)(ge)由(you)大(da)(da)量不斷(duan)形成(cheng)(cheng)和(he)破(po)碎的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)連續(xu)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)層。當(dang)原煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)經(jing)噴(pen)射(she)管進(jin)入(ru)漿液(ye)(ye)(ye)內部(bu)時產生(sheng)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)，從(cong)而形成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)層。在(zai)(zai)鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)區(qu)(qu)(qu)，形成(cheng)(cheng)了很(hen)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)—液(ye)(ye)(ye)接觸(chu)(chu)(chu)區(qu)(qu)(qu)，在(zai)(zai)這個(ge)(ge)區(qu)(qu)(qu)域(yu)中，煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)SO2 溶解(jie)(jie)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)膜(mo)中。煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)(de)飛(fei)灰(hui)(hui)(hui)也在(zai)(zai)接觸(chu)(chu)(chu)液(ye)(ye)(ye)膜(mo)后(hou)被(bei)(bei)除去(qu)。氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)從(cong) 3 ～ 20 mm 不等(deng)。大(da)(da)量的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)產生(sheng)了巨大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)接觸(chu)(chu)(chu)面積，使(shi)噴(pen)射(she)鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)塔成(cheng)(cheng)為(wei)一個(ge)(ge)非常高(gao)效的(de)(de)(de)(de)多(duo)級氣(qi)(qi)(qi)—液(ye)(ye)(ye)接觸(chu)(chu)(chu)器(qi)。鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)區(qu)(qu)(qu)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)迅速不斷(duan)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)和(he)破(po)裂使(shi)氣(qi)(qi)(qi)—液(ye)(ye)(ye)接觸(chu)(chu)(chu)能力進(jin)一步加(jia)強，從(cong)而不斷(duan)產生(sheng)新的(de)(de)(de)(de)接觸(chu)(chu)(chu)面積，同時將反(fan)(fan)(fan)應物(wu)由(you)鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)區(qu)(qu)(qu)傳遞至反(fan)(fan)(fan)應區(qu)(qu)(qu)，并使(shi)新鮮的(de)(de)(de)(de)吸收劑與煙(yan)氣(qi)(qi)(qi)接觸(chu)(chu)(chu)［1］。反(fan)(fan)(fan)應區(qu)(qu)(qu)在(zai)(zai)鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)區(qu)(qu)(qu)以下，石(shi)灰(hui)(hui)(hui)石(shi)漿液(ye)(ye)(ye)直(zhi)接補入(ru)反(fan)(fan)(fan)應區(qu)(qu)(qu)。在(zai)(zai)此區(qu)(qu)(qu)域(yu)發生(sheng)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學反(fan)(fan)(fan)應有氧化(hua)空氣(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)漿液(ye)(ye)(ye)中被(bei)(bei)充(chong)分(fen)溶解(jie)(jie);在(zai)(zai)鼓泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)區(qu)(qu)(qu)沒有被(bei)(bei)氧化(hua)的(de)(de)(de)(de)亞硫(liu)酸被(bei)(bei)氧化(hua)成(cheng)(cheng)硫(liu)酸;石(shi)灰(hui)(hui)(hui)石(shi)溶解(jie)(jie);石(shi)灰(hui)(hui)(hui)石(shi)與硫(liu)酸中和(he);石(shi)膏晶(jing)體生(sheng)成(cheng)(cheng)。

3 寶鋼分公司三燒結脫硫技術特點

1)吸收塔前(qian)設(she)置二(er)級(ji)冷卻器對(dui)煙氣進(jin)行降溫。

由于原煙(yan)氣(qi)(qi)最高溫度(du)(du)可達(da)150 ℃，考慮(lv)到煙(yan)氣(qi)(qi)脫硫最佳反應活性以及塔內防(fang)(fang)腐材料的安全性，因此采用(yong)寶鋼股(gu)份研(yan)究院專門(men)針對(dui)燒結煙(yan)氣(qi)(qi)特征而(er)研(yan)發的二級冷卻器(qi)對(dui)煙(yan)氣(qi)(qi)進行降溫處理。二級冷卻器(qi)由兩(liang)段(duan)組成，前段(duan)為耐腐蝕合金鋼制作，后段(duan)材料為普通碳鋼，內稱玻璃鱗片防(fang)(fang)腐。每段(duan)冷卻器(qi)中(zhong)(zhong)均(jun)布有冷卻管噴(pen)嘴(zui)，噴(pen)嘴(zui)的霧化粒(li)徑越(yue)(yue)(yue)細(xi)，水滴(di)的比表面積越(yue)(yue)(yue)大，降溫效果(guo)越(yue)(yue)(yue)好;噴(pen)嘴(zui)的布置在滿足冷卻器(qi)截(jie)面覆蓋率的同時，盡可能減小了相(xiang)鄰噴(pen)流的干(gan)涉區域，如果(guo)噴(pen)嘴(zui)布置不當，會(hui)(hui)使相(xiang)鄰兩(liang)股(gu)氣(qi)(qi)霧在運動過程(cheng)中(zhong)(zhong)相(xiang)互碰撞聚成較大液滴(di)，從(cong)而(er)影響降溫效果(guo);冷卻器(qi)越(yue)(yue)(yue)長(chang)，氣(qi)(qi)液接觸的時間(jian)越(yue)(yue)(yue)長(chang)，有利于熱(re)量傳(chuan)遞，但工(gong)程(cheng)實際中(zhong)(zhong)往(wang)往(wang)會(hui)(hui)受(shou)到空間(jian)限(xian)制，不能隨意加長(chang)。本工(gong)程(cheng)中(zhong)(zhong)冷卻器(qi)長(chang)度(du)(du)為22 m，出口平均(jun)溫度(du)(du)保(bao)持在70 ℃ 以下，降溫效果(guo)良好。

冷卻器(qi)在為煙氣降溫過程中，還(huan)可除(chu)去大部分(fen) HF，HCl，SO3 和大顆粒的煙塵，減輕了后續設備(bei)的防(fang)腐(fu)壓力。

2)具有自主知識產權(quan)的氣噴旋沖(chong)吸收塔技術。

氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)噴(pen)旋沖(chong)塔由進氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)段、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)噴(pen)管(guan)(guan)、上升管(guan)(guan)、溢(yi)流管(guan)(guan)、隔板、緩沖(chong)段和吸收塔漿池組成(cheng)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)噴(pen)管(guan)(guan)布置采用最優化(hua)設(she)計，對(dui)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)噴(pen)管(guan)(guan)的(de)內(nei)徑、排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔結構、開孔率(lv)(lv)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)噴(pen)管(guan)(guan)相(xiang)互間(jian)的(de)間(jian)隔等參(can)數都具有嚴格的(de)要求，從而使(shi)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)管(guan)(guan)內(nei)形成(cheng)強力(li)的(de)旋轉(zhuan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流，沿排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔高速、旋轉(zhuan)噴(pen)出，在(zai)(zai)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)孔周(zhou)圍形成(cheng)一強烈干涉(she)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)液(ye)兩相(xiang)湍流區(qu)，加強了氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)液(ye)兩相(xiang)的(de)擾動(dong)和破碎效果，因此，在(zai)(zai)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi) SO2 濃度較(jiao)(jiao)低(di)情況下，仍(reng)能保(bao)持較(jiao)(jiao)高的(de)脫硫(liu)效率(lv)(lv)。本(ben)工(gong)程煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)入(ru)口SO2 平均濃度為(wei)400 mg /m3 ，脫硫(liu)效率(lv)(lv)基(ji)本(ben)保(bao)持在(zai)(zai)90% 以(yi)上。同時(shi)，即使(shi)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)況在(zai)(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)大(da)幅度變化(hua)，系統(tong)仍(reng)能運行(xing)穩定，且保(bao)證脫硫(liu)率(lv)(lv)。

4 工程運行主要經濟指標

寶鋼(gang)分公(gong)司(si)三(san)燒結脫硫(liu)主要(yao)經濟(ji)指標(biao)見(jian)表2。

5 系統運行的主要參數

5. 1 入塔煙氣溫度

入塔(ta)煙(yan)氣溫(wen)(wen)度對(dui)(dui)脫硫(liu)影(ying)響很大，入塔(ta)溫(wen)(wen)度升高(gao)，脫硫(liu)效率急劇下降，因為過(guo)高(gao)的溫(wen)(wen)度會(hui)影(ying)響SO2 的傳質吸收和(he)化學(xue)反應活性。同時，溫(wen)(wen)度過(guo)高(gao)也(ye)會(hui)對(dui)(dui)塔(ta)內的防腐(fu)內襯(chen)材料(liao)造成不利的影(ying)響。入塔(ta)溫(wen)(wen)度主要靠塔(ta)前煙(yan)氣冷(leng)卻器噴(pen)水量來控制，而且噴(pen)嘴的布置對(dui)(dui)冷(leng)卻效果(guo)的影(ying)響也(ye)很大。一(yi)般(ban)入塔(ta)煙(yan)氣溫(wen)(wen)度控制在70 ℃以下。

5. 2 吸收塔內pH 值

pH 值(zhi)高，有助于(yu)SO2 吸收，但易形成軟垢(gou)。pH 值(zhi)低(di)，利于(yu)脫(tuo)硫劑的溶解，以及(ji)鈣的利用，但脫(tuo)硫率(lv)較低(di)。運行(xing)時發現，漿(jiang)液pH 值(zhi)在4. 0 以下(xia)時，脫(tuo)硫效率(lv)急劇下(xia)降; 漿(jiang)液pH 在5. 0 以上(shang)(shang)時，脫(tuo)硫效率(lv)在 90% 以上(shang)(shang)，pH 值(zhi)超(chao)過5. 3 以后，脫(tuo)硫效率(lv)增加趨于(yu)平緩，因此，一(yi)般保(bao)持漿(jiang)液pH 在5. 0 ～ 5. 3 之間。漿(jiang)液 pH 值(zhi)主(zhu)要靠石(shi)灰石(shi)漿(jiang)液的補給和石(shi)膏的排出進(jin)行(xing)控制。

5. 3 塔內液位高度，氣噴管浸沒深度

氣噴管(guan)浸(jin)沒(mei)深(shen)(shen)度會(hui)影響脫(tuo)(tuo)硫(liu)率(lv):浸(jin)沒(mei)深(shen)(shen)度越深(shen)(shen)，脫(tuo)(tuo)硫(liu)率(lv)越高，但吸收(shou)塔(ta)(ta)壓(ya)差增大，增壓(ya)風機能耗增多; 浸(jin)沒(mei)深(shen)(shen)度淺，氣體與(yu)液(ye)(ye)體接觸時(shi)(shi)間短，氣液(ye)(ye)傳質(zhi)推(tui)動(dong)力減(jian)小(xiao)，脫(tuo)(tuo)硫(liu)效率(lv)低。系統(tong)(tong)運(yun)行時(shi)(shi)氣噴管(guan)浸(jin)沒(mei)深(shen)(shen)度在 150 mm 時(shi)(shi)，脫(tuo)(tuo)硫(liu)效率(lv)可以達到85% ;浸(jin)沒(mei)深(shen)(shen)度在250 mm 時(shi)(shi)，脫(tuo)(tuo)硫(liu)效率(lv)可以達到90% ;調(diao)節塔(ta)(ta)內漿(jiang)液(ye)(ye)高度可以控制(zhi)氣噴管(guan)的(de)浸(jin)入。吸收(shou)塔(ta)(ta)漿(jiang)液(ye)(ye)液(ye)(ye)位(wei)通(tong)過(guo)石灰石供漿(jiang)泵(beng)、石膏(gao)排漿(jiang)泵(beng)、吸收(shou)塔(ta)(ta)排空系統(tong)(tong)、沖洗系統(tong)(tong)等(deng)控制(zhi)，通(tong)過(guo)專門的(de)控制(zhi)程序自動(dong)調(diao)整(zheng)，實現液(ye)(ye)位(wei)的(de)平衡和穩(wen)定(ding)。

5. 4 漿液中吸收劑濃度

本工程吸(xi)收(shou)劑采用石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)粉末:從原(yuan)料廠來的石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)泥(ni)餅(bing)倒(dao)入泥(ni)漿池，與回(hui)收(shou)水混合后經泥(ni)漿泵打入磨機，在此被(bei)研磨至325 目以(yi)上(shang)的石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)粉末，然后被(bei)收(shou)集于石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)供漿箱，根據需要被(bei)供往吸(xi)收(shou)塔中(zhong)。運行中(zhong)，我們(men)發現即使石(shi)(shi)灰(hui)石(shi)(shi)顆粒在250 目左(zuo)右，也能維持(chi)較高(gao)的脫硫率。通常吸(xi)收(shou)劑濃度保持(chi)在 1. 075 ～ 1. 085 g / cm3 左(zuo)右。

6 結論

1) 寶鋼(gang)分公司(si)三燒結脫(tuo)硫系統對煙(yan)氣(qi)量(liang)波動具有較好的自適應能(neng)力，運行時(shi)發現(xian)，當(dang)處理煙(yan)氣(qi)量(liang)為設計煙(yan)氣(qi)量(liang)50% ～ 150% 時(shi)，均能(neng)保證較高(gao)脫(tuo)硫效率和除(chu)塵效率。

2) 氣噴旋沖煙(yan)氣脫硫(liu)技術(shu)專(zhuan)門針對燒結(jie)煙(yan)氣脫硫(liu)研(yan)發，針對性強，系統(tong)運行穩定，抗干擾能(neng)力好。

參考文獻

［1 ］ 單選(xuan)戶，薛寶華. CT-121 鼓泡(pao)式吸收塔煙氣(qi)脫(tuo)硫工藝技術(shu)介(jie)紹［J］. 工程(cheng)建(jian)設(she)與(yu)設(she)計，2004(8) :9-12.

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章