钢铁行业节能减排烧结烟气脱硫技术指导分析

SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlz1.钢铁行业节能减排烧结烟气脱硫技术指导分析钢铁企业烧结机的烟气性质与电厂的烟气性质相近，可以考虑采用类似电厂的脱硫工艺。目前电厂使用的烟气脱硫技术有湿法、半干法、干法烟气脱硫技术。但是由于湿法脱硫技术投资及运行费用较高，系统复杂，占地面积大，而且易于腐蚀、磨损以至堵塞管路，从而降低了其运行的可靠性，产生废水，形成二次污染。干法脱硫技术脱硫效率低，对烟气流量、成分、温度的变化适应慢。现笔者将对几种常见的有效的处理技术进行分析。1.1.SDA烧结烟气脱硫技术丹麦尼鲁公司开发的旋转喷雾干燥(SDA)半干法烟气脱硫技术，综合了湿法和半干法的优点，脱硫效率高，投资低，占地面积小，对烟气流量、成分、温度的变化适应非常快，可靠性高。非常适合钢厂烧结烟气脱硫。旋转喷雾烟气脱硫技术是一项发展最成熟的烟气脱硫技术之一。该技术采用了旋转喷雾器，投资低于湿法工艺，在全世界范围内得到广泛应用，在西欧的德国、意大利等国家利用较多。丹麦尼鲁公司的喷雾干燥吸收工艺(SDA)是把未经处理的热烟气进入喷雾干燥吸收塔后立即与被雾化的碱性脱硫浆液接触(Ca(OH)2)，烟气中的酸性成分(HCL/HF/SO2/SO3)被碱性雾滴吸收的同时水分被蒸发，变成了碱性颗粒。烟气分配的精确控制，脱硫浆液流量和雾滴尺寸的控制确保了雾滴被转化成细小的粉体。一些飞灰和脱离渣从吸收塔底部排出。已经处理的烟气继续进入后除尘器，在那里去除剩余的悬浮颗粒。通过烟囱排放净化后的烟气。与此同时，吸收塔和除尘器底部排出的干燥粉体颗粒被传送到料仓。喷雾干燥吸收(SDA)系统还可以采用部分脱硫渣作为进料再循环来提高吸收和干燥性能。SDA烧结烟气脱硫技术优势(1)操作的高弹性，适应烧结烟气SO2浓度变化大的(SO2：500~3000mg/Nm3)工况。SDA：通过实时检测进出口SO2浓度，及时调整新鲜石灰浆液的比例，响应迅速。能够适应烟气流量、组分、浓度的变化。(2)不产生废水并能够处理废水SDA：对水质要求低，可以使用海水、湖水、河水、江水、湿法脱硫产生的废水，以及其他工艺过程的废水。(3)99%去除SO3SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlzSDA：由于石灰浆液雾滴PH接近11-12，可以99%吸收SO3，避免腐蚀。(4)可以简单地增设活性碳喷射装置，有效去除二噁英、重金属等污染物(钢铁行业的二噁英排放具世界第2位，仅次于垃圾焚烧行业)(5)可以方便地与脱脱销装置衔接SDA：烟气出口温度较高，能达到脱销装置活性催化需求的温度，比较容易衔接。(6)干燥、可自由流动的脱硫渣可以非常容易的采用气力输送的方式进行处理(7)吸收塔、烟道等设备均由碳钢制成，无需用合金材料，不需安装防腐层。流程简单，环节少，投资比湿法约低15-20%(8)低水耗、低电耗，运行成本比湿法低15%。图表SDA脱硫系统反馈关系资料来源：中国产业竞争情报网图表德国杜伊斯堡钢厂烧结烟气SDA脱硫装置SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlz资料来源：中国产业竞争情报网1.2.烧结烟气脱硫技术——气喷旋冲(XPB)石灰石/石膏法气喷旋冲(XPB)石灰石/石膏法烧结烟气脱硫技术由北京中航泰达科技有限公司与上海宝钢联合研发，该技术被成功运用在宝钢的工程化项目中，并由北京中航泰达科技有限公司承担了梅钢分公司三号烧结机、不锈钢分公司一号烧结机、宝钢分公司三号烧结机烟气脱硫主体设备--吸收塔系统的非标设计。在设计方案确定和施工设计中，双方的工程技术人员密切配合，充分利用在宝钢建立的烧结烟气脱硫热态实验装置进行了大量的现场实验研究，拟定了数个设计方案，又经过多次的技术研讨，调研了许多与吸收塔制作相关的厂家，斟酌了各种工艺方案，研究解决了设备放大中许多制作加工的技术问题，最终确定了施工设计总体方案，顺利完成了吸收塔主体设备的施工设计。a技术介绍气喷旋冲(XPB)石灰石/石膏法烧结烟气脱硫技术的原理为在主抽风机出口烟道至主烟囱间增设烟气脱硫装置，通常一台烧结机配一套脱硫装置(根据需要也可以两台烧结机共用一套脱硫装置)。脱硫入口烟气接自烧结机主抽风机房外出口烟道，经过脱硫后，净烟气返回主烟囱排放，整个脱硫SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlz装置与主抽风机后烟气排放系统并联配置，原烟道作为旁路系统。气喷旋冲脱硫除尘装置有浆液贮段、进气段、脱硫段、脱水除雾段组成，其中脱硫段由气喷旋冲暴气管组件组成，烟气经进口烟道进入进气段，进气段的出气端接气喷旋冲暴气管组件，气喷旋冲暴气管组件底部插入浆液贮段反应池中，烟气在经进气段进入气喷旋冲暴气管组件中，继以射流鼓泡方式冲入浆液贮罐中，烟气中的二氧化硫与石灰石浆液接触反应，进一步吸收、氧化，生成石膏，净化后的烟气经过脱水除雾段由烟囱排放出去。该工艺的特点是使用了喷射鼓泡装置。在喷射暴气反应池中，烟气通过喷射器直接喷散到洗涤液中，取消了浆液喷淋装置和再循环装置。经处理后的烟气经过烟气升气管进入上层的混气室，然后经除雾器后由烟囱排出。该工艺取消了复杂的浆液再循环系统，简化了工艺过程，也降低了能耗，因而使成本投资和运行费用都有所减少。b技术特点1、脱硫效率高(95%以上)，工期短、投资低，运行成本低，有明显的经济效益。2、脱硫塔工艺省去了气体形式吸收塔中不可少的雾化喷嘴，这就大大减少了堵塞和结垢的可能性，同时本脱硫塔没有运动零部件，从根本上避免了机械故障，运行可靠性大为提高。3、脱硫塔工艺中允许在旋流喷射暴气管中有较高的流动速度，从而在处理大烟气量时截面积较小，体积小，成本低，克服了烟气流速要高，而烟气脱水除雾时烟气流速要低的矛盾。4、对电除尘后很细的飞尘有更好的清除作用。适于净化大烟气量，克服了其他脱硫装置在大烟气量，大液气比时能耗大的特点。5、钙硫比小于1.05，由于吸收液使用量少，不仅节约了工业用水，相应水处理设备规模也小，使一次性投资减少，能耗减少，运行费用降低。6、对净化烟气的容量没有限制，且允许烟气量的变化范围较宽，对煤种和含硫量的变化范围适应性较强。7、低pH运行(4.5—5.0)，低pH运行的优点是：⑴通常会发生的洗涤塔结垢和堵塞问题减少了⑵亚硫酸钙到硫酸钙的氧化过程得到了加强⑶石灰石的溶解度和利用率得到了改善⑷低PH运行是由于该工艺中的化学反应特点是亚硫酸在被中和之前就急剧地被氧化为硫酸而与其他FGD工艺不同所致。8、由于改善了烟气中微粒与液体的接触条件，可以达到很高的亚微米范围的除尘效率，减少微粒排放以满足严格的法规的要求。9、脱硫塔使用寿命长；SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlz10、工艺保证脱硫后排放烟气温度在露点以上，对烟道、烟囱无腐蚀。11、生产的石膏晶粒很大，成分稳定，不含亚硫酸钙，很容易进行脱水，脱硫副产物无害化。图表工艺流程图资料来源：中国产业竞争情报网1.3.循环流化床法烧结烟气脱硫技术SO2控制的办法很多，除了采用无污染或少污染的原燃料和清洁生产工艺外，还有高烟囱扩散稀释和烟气脱硫。烟气脱硫作为“末端控制”措施是当前应用最广的有效技术，在SO2减排技术中占有重要地位。对于火电厂和烧结厂来说，在今后相当长的时期内，烟气脱硫仍然是首选的SO2减排技术。内外双循环烟气循环流化床脱硫工艺在脱硫塔内设有扰流板，与烟气循环流化床脱硫工艺、回流式循环流化床干法烟气脱硫工艺相比注意强化引导塔内循环，增强传质，提高了脱硫效率，降低对脱硫剂的品质要求。同时该工艺通过外部分离器调节脱硫剂的外循环量，通过对内外循环的匹配调节使循环流化床调控尺度更加宽广也更合理。而且该工艺采用干态进料，杜绝了浆态进料常常存在的管路堵塞现象。系统工艺特点SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlz1、系统简单，运行可靠。2、工程投资少，是传统工艺投资的1/2，占地面积小。3、对煤种适应性强，即可处理中低硫煤的烟气，也可处理高硫煤的烟气。4、钙利用率较高，在较低的钙硫摩尔比下可达到与湿法相当的脱硫效率。5、节能，无废水，烟气不需再加热。6、系统基本不存在腐蚀，设备碳钢制造。主要技术指标处理烟气量：10000˜1000000Nm3/h脱硫效率：85˜95%钙硫摩尔比：1.2˜1.4入口烟气温度：100˜200℃出口烟气温度：≥70℃系统可用率：≥95%该技术已在济南、肥城、唐山等地电厂和钢铁厂实施应用，脱硫效果显著。1.4.氨水法在烧结烟气脱硫中的应用氨法脱硫技术工艺简单，前期投资少，日常维护量少，脱硫产物为化肥，其运行费用可通过副产物销售大幅度降低。在一个炼钢厂烧结烟气脱硫项目方案设计中即采用了该工艺，以下做一论述。(1)反应原理该脱硫原理为喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触进行气-气换热和瞬时化学反应，反应过程为：SO2+H2O=H2SO3H2SO3+NH3=NH4HSO3NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO32(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4(2)工艺流程简述a)吸收系统：由烟道来的烧结尾气先进入脱硫塔塔顶，由5%氨水喷淋洗涤、吸收，90%的SO2被脱除，含硫量达到146mg/m3以下，然后在引风机抽吸下经大烟囱排入大气。稀氨水由液氨槽车运来的液氨稀释配置，存入5%氨水贮槽，由喷氨泵打入脱硫塔顶进行雾化吸收。塔底吹入压缩空气进行氧化。SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlzb)蒸发浓缩系统：吸收SO2后的塔底吸收液为浓度约24%的硫酸铵溶液，由副产物输送泵送出，先进入过滤器滤除其中所含杂质，然后进入蒸发系统的一效加热器被蒸汽加热到90℃左右，加热蒸发出来的气液混和物进入一效分离器，一效分离器内分离出的二次蒸汽进入二效加热器作为二效加热的热源。分离出的液体一部分通过一效循环泵打到一效加热器进行循环加热，一部分进入二效加热器进一步二次蒸发。二效分离器分离出的二次蒸汽进入表面冷凝器，经冷却后冷凝液回厂污水处理系统。分离出的液体一部分通过二效循环泵打到二次加热器循环加热，一部分(浓度在45%~50%)流入结晶槽。蒸发系统采用真空蒸发，真空度为0.09MPa。c)干燥包装系统：结晶槽内分离的硫铵结晶及少量母液排放到离心机内进行离心分离，滤除母液。离心分离出的母液与结晶槽溢流出来的母液一同自流回母液槽，经母液泵打到蒸发系统循环蒸发，经从离心机分离出的硫铵结晶，由螺旋输送机送至沸腾干燥器，经热空气干燥后进入硫铵贮斗，然后称量包装送入成品库。沸腾干燥器用的热空气是由送风机从室外吸入空气经热风器用低压蒸汽加热后送入，沸腾干燥器排出的热空气经旋风除尘器捕集夹带的细粒硫铵结晶后，由排风机抽送至湿式除尘器进行再除尘，最后排入大气。(3)工艺特点a)脱硫效率取决于氨水的雾化效果、氨水用量和浓度。塔顶喷淋雾化技术质量的提高是保证SO2充分吸收的关键之一。脱硫塔采用专利技术。自动化控制上对氨水浓度、压力自动调节，保证氨水浓度控制在4%~5%左右，浓度太低不能保证脱硫效率，太高造成氨的损失。喷淋压力控制在1.2Mpa，满足喷头雾化要求，压力太大反而效果不好。b)根据稀硫酸铵溶液量，要将硫铵全部回收，蒸发溶剂处理量大，故选用双效外循环加热真空蒸发技术，采用成套的蒸发装置。一次蒸发的气体作为二次加热的热源，以降低能耗，二次蒸发为减压50℃左右蒸发，确保硫酸铵晶体的析出。c)干燥采用传统的沸腾干燥器，利用流态化技术，气固相接触面积大，干燥效率高，技术成熟，操作稳定，成本低。d)干燥尾气采用二级除尘，除尘效率达99.5%以上，实现无废物排放。4氨水法脱硫的优点a)脱硫效率高，可达到90%，能保证环保排放要求；b)工艺流程结构简单，设备数量少，占地面积小，节省投资；c)吸收操作简单，日常维护量少，操作环境佳；SettingsofMyDocumentsCreatedbyWlzd)副产品为高效化肥，其销售收入可抵冲脱硫剂和运行费用，经济效益好；e)氨水法脱硫不产生二次污染，无废渣、废气排放，对改善环境有重要意