摘要:燒結工藝排放的SO₂量約占鋼鐵生產的60%以上，傳(chuan)統的低(di)硫(liu)原料配入、高煙囪擴散稀釋等控制方(fang)(fang)法，已不能(neng)適應脫(tuo)硫(liu)減(jian)排(pai)的新形勢。本文(wen)介紹了(le)福建三鋼集團在CFB-FGD半干法脫(tuo)硫(liu)工藝的設計上采用了(le)雙(shuang)煙道、雙(shuang)抽風機(ji)工藝配置的煙氣(qi)選擇性脫(tuo)硫(liu)技術方(fang)(fang)案，比老工藝更經濟實用，為解(jie)決(jue)鋼鐵行業(ye)燒(shao)結煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)問題提供了(le)范例。

1 燒結煙氣的特點

鋼鐵生產中的燒結煙氣是燒結混合料點火，隨臺車運行在高溫燒結成型中產生的含塵廢氣，其主要特點為：漏風率高（40%～50%），生產1t燒結礦產生4000～6000m³煙氣；煙氣溫度隨工藝操作狀況而變化，在120℃～180℃之間；煙氣攜帶粉塵多，粉塵主要由金屬、金屬氧化物或不完全燃燒物質等組成，一般濃度達10g/Nm³；含濕量大，水分含量在10%左右；含有HCl、SOX、NOX、HF等腐蝕性氣體以及重金屬、二惡英類等污染物；SO₂濃度隨原、燃料波動而變化，在1000～6000mg/Nm³之間，機頭各個風箱的SO₂濃度差異很大。

2007年3月，對福建三鋼1#180m2燒結機頭各個風箱(xiang)進行(xing)了4次監測，取平均值如表(biao)1。

現場測試分析得出：燒結機大煙道中，煙氣SO₂平均濃度為3076mg/m³；燒結機15個風箱的SO₂濃度呈現頭尾兩端低、中間高的特點，即1#～4#、14#及15#頭尾兩端的風箱SO₂平均濃度僅為346.1mg/m³，風量占總風量的46%，SO₂排放量占總排放量的5.17%；5#～13#中間風箱的SO₂濃度高，平均濃度為5398.2mg/m³，風量占總風量的54%，SO₂排放量占總排放量的(de)94.83%。

2 全煙氣脫硫與選擇性脫硫工藝方案的比較

2.1 所有的(de)燒結(jie)煙氣全部經過脫硫(liu)

全煙氣脫硫工藝不改變燒結機原有的工藝流程，在燒結機主抽風機加入煙氣脫硫裝置。脫硫前SO₂平均濃度為3076mg/m³，脫硫效率設定為85%，脫硫后SO₂排放濃度為461mg/m³。

2.2 選擇煙氣(qi)含硫濃度高的風(feng)箱進(jin)行(xing)脫(tuo)硫

根據各風箱SO₂排放濃度的特點，考慮僅將排放濃度較高的5#～13#風箱中煙氣引出脫硫，脫硫效率設定為90%，脫硫后SO₂排放濃度為450mg/m³。而排放濃度較低的1#～4#、14#及15#風箱煙氣不經脫硫，只經單獨電除塵凈化后排入大氣，SO₂濃度為346mg/m³。

2.3 兩種工藝方案比較（見表2）

兩種方案比較，全(quan)煙氣脫(tuo)硫(liu)比選擇性脫(tuo)硫(liu)投資(zi)高(gao)出(chu)185萬元，運(yun)行費用（包括前端主抽引(yin)風機及電除(chu)塵系(xi)統）則高(gao)出(chu)679萬元。在施工難度及場(chang)地要求方面(mian)，采用選擇性脫(tuo)硫(liu)工藝雖有(you)一定的困(kun)難，但可以克服(fu)。綜合各(ge)方面(mian)因(yin)素，決定采用選擇性脫(tuo)硫(liu)創新工藝。

3 循環流化床脫硫工藝及操作控制

3.1 工程概況

福建三(san)鋼2#180m2燒(shao)結(jie)機采用龍(long)凈環(huan)保(bao)公司CFB-FGD半干法(fa)技(ji)術。2007年3月26日開工建設，10月18日投入運營。燒(shao)結(jie)機煙氣脫硫工藝見下圖：

脫硫工藝流程：燒結機煙氣分煙道分別進入兩臺電除塵器及2#、3#引風機，SO₂濃度較高的煙氣經2#引風機自脫硫島的底部進入吸收塔，煙氣經吸收塔底文丘里結構加速后與消化石灰發生脫硫反應。煙氣從吸收塔頂部側向下行進入布袋除塵器，進行氣固分離。經除塵器捕集下來的固體顆粒，通過脫硫灰再循環系統，返回吸收塔繼續參加循環反應，脫硫除塵后的煙氣通過煙囪排放。而SO₂濃度極低(di)的(de)煙氣(qi)，則經(jing)3#引風機送(song)入電(dian)除(chu)塵凈化后達(da)標(biao)排放。系統采(cai)用爐后旁路(lu)布置(zhi)，當脫硫(liu)系統不運行時，煙氣(qi)經(jing)機頭電(dian)除(chu)塵器處理后，通過主抽風機排至煙囪(cong)。脫硫(liu)系統與(yu)燒結機的(de)主機系統相(xiang)對(dui)獨(du)立，便于管理與(yu)維護。

3.2 工藝原理

以循環流化床為基理，通過物料在吸收塔內的內循環和高倍率外循環，使得床內的Ca/S比高達50以上，從而強化了脫硫劑與煙氣中SO₂、SO₃、HF和HCl等氣(qi)體的傳熱(re)傳質(zhi)性能。在文丘(qiu)里(li)出(chu)口擴管段設有噴(pen)水裝置(zhi)，使(shi)煙溫降至71℃～80℃（高于煙氣(qi)露點15℃～20℃），并延長脫硫(liu)劑與煙氣(qi)接觸時間，使(shi)系統脫硫(liu)率達到90%以(yi)上(shang)。主要化學反應如下(xia)：

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

Ca(OH)₂+SO₂=CaSO₃·1/2H₂O+1/2H₂O

Ca(OH)₂+SO₃=CaSO4·1/2H₂O+1/2H₂O

CaSO₃·1/2H₂O+1/2O₂=CaSO4·1/2H₂O

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃+H₂O

2Ca(OH)₂+2HCl=CaCl2·Ca(OH)₂·2H₂O（＞120℃）

Ca(OH)₂+2HF=CaF₂+2H₂O

3.3 脫硫系統試運行記錄（見表3）

3.4 工藝運行注意事項

（1）吸收塔(ta)出口溫度

從反應熱力學角度分析，脫硫反應是放熱反應，相對較低的操作溫度對脫硫過程有利。從反應動力學角度分析，SO₂與Ca(OH)₂的反應是離子反應，操作溫(wen)度越(yue)接近于(yu)(yu)水(shui)（酸）露點，越(yue)有利于(yu)(yu)提高脫硫效率。實際(ji)運(yun)(yun)行中，出口(kou)溫(wen)度控制在75℃～80℃（一般穩(wen)定在±1℃）。如果(guo)溫(wen)度過低，會給系統(tong)安全運(yun)(yun)行帶來影響。

（2）Ca/S比

Ca/S比是影響系統脫硫效率和經濟運行的重要因素。系統中SO₂排(pai)放濃度可以在DCS中(zhong)(zhong)用手工輸(shu)入，其目的(de)是用來調節生(sheng)石灰的(de)加(jia)入量。運行中(zhong)(zhong)，Ca/S比控制在1.2～1.3，可達(da)到最佳的(de)脫硫效果。

（3）吸收塔壓降

吸(xi)收(shou)塔(ta)的床層(ceng)壓降可(ke)以有(you)效反(fan)映塔(ta)內流(liu)化(hua)床的脫硫灰循環量，直(zhi)接影(ying)響流(liu)化(hua)床的建立(li)、煙氣的冷卻(que)水能否及時完(wan)成蒸發。維持最佳吸(xi)收(shou)塔(ta)性能的壓降約為(wei)1.0～1.3kPa。

（4）脫硫劑質量

生石灰(hui)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)直接影響吸(xi)收劑的(de)(de)(de)耗(hao)量，活(huo)性(xing)越(yue)好，Ca/S比也(ye)越(yue)低，生石灰(hui)的(de)(de)(de)耗(hao)量也(ye)相(xiang)對較(jiao)少。生石灰(hui)品(pin)質(zhi)一般要求T60≤4分鐘，純度≥80%，粒徑100％≤2mm，否(fou)則生石灰(hui)的(de)(de)(de)耗(hao)量將(jiang)會急(ji)劇增加。消(xiao)化后的(de)(de)(de)消(xiao)石灰(hui)粉，含水可(ke)控(kong)制(zhi)在(zai)1%的(de)(de)(de)范(fan)圍內，其平均粒徑為10um左右，比表(biao)面積可(ke)達(da)20m2/g以上(shang)。

（5）布袋除塵器(qi)的選擇(ze)

由于脫硫灰料的不斷循環，使得布袋除塵器入口粉塵濃度高達600～1000g/Nm³，除塵效率要達(da)到99.99%以(yi)(yi)上，運行關鍵是防(fang)止糊袋以(yi)(yi)及選(xuan)擇合理的(de)氣布比。系統選(xuan)用德國LLAG的(de)低壓(ya)旋轉脈沖噴吹式(shi)布袋除塵器(qi)，相當于固定(ding)床反應器(qi)（可以(yi)(yi)延(yan)時進行脫(tuo)(tuo)(tuo)硫反應），其中脫(tuo)(tuo)(tuo)硫率可達(da)到總脫(tuo)(tuo)(tuo)硫率的(de)15%～30%。

（6）脫硫灰渣處理

半干法脫硫產生的脫硫灰渣成分以CaSO₃·1/2H₂O和CaSO4·1/2H₂O為主，用作建材摻合料。脫硫島內(nei)布袋除塵(chen)器(qi)灰(hui)斗下的脫硫灰(hui)采用濃相正壓倉(cang)泵氣力輸送(song)方式運(yun)至脫硫灰(hui)庫。

4 脫硫綜合效果分析

（1）系統經濟技術指標見表4。

（2）福建三鋼采用選擇性脫硫創新工藝，對燒結風箱中高濃度SO₂的煙氣進行集中處理，克服了傳統上大排量、低濃度SO₂燒結煙氣的治理難(nan)題，對(dui)燒結工況(kuang)變化的適應能(neng)力強，能(neng)達到穩定運行要求，工程投資、運行費用方面均優于全(quan)煙氣脫硫工藝(yi)，在全(quan)國尚屬首創。

（3）鋼鐵行業往往沒有(you)預留燒結(jie)脫硫(liu)場地(di)。利(li)用循環流化(hua)床(chuang)技(ji)術在布(bu)置(zhi)上(shang)的靈活(huo)性，系統采用爐后(hou)旁路(lu)布(bu)置(zhi)，吸(xi)收(shou)塔架空(kong)在廠(chang)區(qu)主干道上(shang)，跨度為(wei)8m，凈空(kong)5.5m以上(shang)，脫硫(liu)除塵島占地(di)面積(ji)為(wei)17.2×28.2（m），能滿足廠(chang)內交通、消防、設備檢修及維護(hu)的需要。

（4）循(xun)環流化(hua)(hua)床(chuang)工藝符合目前國(guo)(guo)內(nei)脫硫國(guo)(guo)產(chan)化(hua)(hua)發展實際技術水平，脫硫灰渣不會形成二(er)次污染，具有(you)資源化(hua)(hua)、經濟化(hua)(hua)的特征(zheng)。排煙(yan)溫(wen)度始終控制在高于露點(dian)溫(wen)度20℃以上，因(yin)此(ci)煙(yan)氣不需(xu)(xu)要再加熱(re)，系統無廢水產(chan)生，也無需(xu)(xu)防腐(fu)處理。

（5）2007年10月，福建三鋼180m2燒結機煙氣脫硫系統順利通過240小時的試運行，SO₂平均排放濃度小于400mg/m³，脫硫效率穩定在90%以上，粉塵排放濃度低于50mg/m³。證明該工藝技術成熟、經濟適用，對燒結行業當前急待解(jie)決的煙氣脫(tuo)硫問題具有很好的示范(fan)作用。

參考文獻：

[1] 岑望(wang)來，等.燒(shao)結(jie)煙氣脫硫技(ji)術現狀[J].工業安全與環保，2007，7（33）： 27-29.

[2] 賀亮(liang)，等(deng).半(ban)干法(fa)煙氣脫硫技術研究現狀及(ji)進展[J].天津化(hua)工，2007，3（21）： 18-20.

[3] 林馳(chi)前(qian)，等.煙氣循環流(liu)化床(chuang)干法脫硫系統的(de)設(she)計與(yu)調試[J].中國(guo)環保產業， 2007，6：49-52.

[4] 赫繼鋒，等.燒結煙氣脫硫技術(shu)基(ji)本工藝參數的(de)試(shi)驗(yan)研究[J].燒結球團， 2006，3（31）：1-3.

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