适合烧结烟气脱硫的SDA技术

适合烧结烟气脱硫的SDA技术刘永峰韦传稳张旭（江苏大峘集团有限公司）摘要：本文介绍了烧结烟气的特点和SDA半干法烟气脱硫技术的工艺优势，指出了SDA技术非常适合烧结烟气脱硫。关键词：烧结烟气、SO2、SDA1引言近几年来，我国钢铁行业迅猛发展，使环境与发展的矛盾日益突出。钢铁工业要保持可持续发展，就必须减少对环境的污染，而减少SO2的排放则是钢铁工业减少对环境污染的关键环节之一。其中，减少烧结工序SO2排放则是其重点。因为钢铁工业产生SO2的污染源主要为烧结工序，其排放的SO2（在不包括自备电厂排放的SO2的情况下）约占总量的90%。因此，加快实施烧结烟气脱硫，减排SO2，是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题。2烟气脱硫技术概述烟气脱硫包括：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种。本文的烟气脱硫是指燃烧后脱硫。2.1湿法烟气脱硫技术(WFGD)湿法烟气脱硫技术(WFGD)—是指液体或浆状吸收剂在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。该法具有脱硫反应速度快、脱硫效率高等优点，但存在投资和运行维护费用都很高、脱硫后产物处理较难、易造成二次污染、系统复杂、启停不便等问题。2.2干法烟气脱硫技术(DFGD)干法烟气脱硫技术(DFGD)—脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法具有无污水和废酸排出、设备腐蚀小、烟气在净化过程中无明显温降、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点，但脱硫效率低、反应速度较慢、设备庞大。干法烟气脱硫技术由于能较好地回避湿法烟气脱硫技术存在的腐蚀和二次污染等问题，近年来得到了迅速的发展和应用，但对脱硫率要求较高的情况来说，它的低效率无法满足需求。2.3半干法烟气脱硫技术(SDFGD)半干法烟气脱硫技术(SDFGD)—半干法兼有干法与湿法的一些特点，是脱硫剂在干燥状态下脱硫在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程)或者在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又具有干法无污水和废酸排出、脱硫后产物易于处理的优点而受到人们广泛的关注。3烧结烟气的特点烧结烟气是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中产生的含尘废气，烧结烟气的主要特点是：1）烟气量大且烟气量波动大。2）SO2浓度较低，但SO2浓度波动大。3）烟气温度波动大，烟气温度一般在120～180℃上下。4）含湿量大，按体积计算，水分含量在10％左右。5）烟气除含有HCL、SOX、NOX、HF外，还含有Hg等重金属污染物。6）含有二噁英，目前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。烧结烟气的特点决定了烧结烟气脱硫技术要具有快速的适应烟气成分、流量、温度、SO2浓度变化的特性。在电厂上流行的湿法脱硫、CFB半干法脱硫、双减法以及氨法脱硫等也都是好技术。但这些技术不能简单转移到钢铁烧结脱硫上。例如：湿法的配套设备庞大，系统复杂，占地面积大，而烧结机现场往往没有足够的地方建设一套湿法脱硫系统，更没有空间处理脱硫产生的废弃物；丹麦Niro公司的SDA（旋转喷雾干燥吸收）半干法烟气脱硫技术具有快速适应烟气成分、流量、温度、SO2浓度变化的特性，操作简单，运行可靠，投资低，脱硫效率高等优点，是一种非常适合烧结烟气脱硫的技术。在德国杜伊斯堡钢厂有成功的使用案例，1998年投入运行，目前运行良好。4SDA半干法烟气脱硫技术SDA是SprayDryingAbsorption的缩写，是喷雾干燥吸收的意思。SDA是丹麦Niro公司开发的一种半干法烟气脱硫技术。七十年代中Niro公司便开始尝试使用SDA工艺吸收烟气中的酸性物质，并且大获成功。1980年Niro公司的第一套SDA装置投入电厂运行，经过二十年的发展，现已成为世界上最为成熟的半干法烟气脱硫技术之一。4.1SDA工艺流程SDA一般使用生石灰（CaO）作为吸收剂，生石灰经过消化后制成熟石灰浆液（Ca(OH)2）。消化过程被控制在合适的温度，使得消化后的熟石灰浆液具有非常高的活性。熟石灰浆液通过泵输送至吸收塔顶部的旋转雾化器，在雾化轮接近10,000rpm的高速旋转作用下，浆液被雾化成数以亿计的50μm的雾滴。未经处理的热烟气进入吸收塔后，立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触，烟气中的酸性成份（HCl、HF、SO2、SO3）被吸收，同时雾滴的水分被蒸发，变成干燥的脱硫产物。这些干燥的产物有少量直接从吸收塔底部排出，大部分随烟气进入吸收塔后的除尘器内被收集，再通过机械或气力方式输送。处理后的洁净烟气通过烟囱排放。根据实际情况，SDA系统还可以采用部分脱硫产物再循环制浆来提高吸收剂的利用率。SDA工艺流程及主要控制回路见图1，SDA反应机理见图2。图1SDA工艺流程及主要控制回路图2SDA反应机理5SDA工艺在烧结烟气脱硫中的工艺优势（1）操作弹性大，对不同的烟气流量、烟气温度和烟气成分能进行快速响应。从图1可以看出，SDA工艺通过实时检测进、出口SO2浓度，进、出口烟气的温度，进口烟气的流量，通过顶罐及时调整新鲜石灰浆液和水（或循环浆液）的比例，响应迅速。能够快速适应烟气流量、组分、浓度的变化。（2）SDA工艺中，吸收浆液被雾化成数十亿颗细小的雾滴（50μm），具有很大的比表面积，和SO2反应很快，吸收率高；并且SDA工艺发生气－液两相反应和气－固两相反应。这两点有力的保证了脱硫效率。（3）SDA工艺通过控制消化温度和消化时间获得高活性的熟石灰浆液（Ca(OH)2），活性越高，比表面积越大，吸收率越高。并且可以使用低质量的生石灰。（4）在SDA工艺中，吸收塔内部保持碱性环境，能有效地去除HCL、HF、SO3，SO3去除率高达99％～100％。（5）SDA工艺水耗低，不产生污水。且可以用低质量的水，如河水、海水及其它工艺废水。（6）SDA工艺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。可以方便地与脱硝装置衔接。（7）SDA工艺粉尘浓度低，对布袋的磨损小；干燥的、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处理。（8）SDA工艺系统中除旋转喷雾器必须进口外，其余的设备全部在国内制造，吸收塔、烟道、烟囱等采用普通碳钢材料，不需要安装防腐层，不需要烟气再加热系统。（9）SDA工艺投资低、运行及维护成本低、系统简单、容易操作、响应快、可靠性高。6结论烧结矿是高炉炼铁的主要原料，钢铁工业产生SO2的污染源主要在烧结工序。因此，加快实施烧结烟气脱硫，减排SO2，是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题。SDA半干法烧结烟气脱硫技术要具有快速的适应烟气成分、流量、温度、SO2浓度变化的特性，产物处理方便，占地面积小，投资低，运行维护成本低，非常适合烧结机烟气脱硫。