SDA烧结烟气脱硫除尘

烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料内部资料SDA脱硫除尘工艺专题讲座单位：环境工程部专题人：陆宏庆日期：2018年烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料SDA工艺简介SDA工艺在烧结机烟气脱硫中的技术工艺原理工艺设计案例分析工艺特点SDA工艺在国内应用的问题及思考业绩设备展示烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料SDA工艺介绍旋转喷雾干燥（SDA）烟气脱硫技术是于20世纪70年早期由丹麦Niro公司研制开发的。其脱硫过程是生石灰加水配制成含固率20%-25%的熟石灰Ca(OH)2浆液，通过雾化器雾化成30-80µm的雾滴喷入脱硫塔内，塔内石灰浆雾滴（吸收剂）瞬间吸收烟气中的SO2，达到脱除SO2及其他酸性介质的目的。同时，球团废弃热量瞬间干燥喷入塔内的液滴，形成干固体粉状料，由袋式除尘器捕集。脱硫工艺流程简单，脱硫塔为空塔结构。针对烟气的变化，只需一个简单的浆液调节阀自动调节给浆量，即可轻松实现自动跟踪烟气负荷变化，同时保证整个脱硫系统在干态下运行，保证其温度大于酸露点温度15℃以上，以避免系统结露。该工艺技术已成熟，第一台旋转喷雾干燥脱硫装置于1980年应用在美国北方电网的河滨电站，至今已成功运行36年，目前广泛应于电力、冶金、化工、垃圾焚烧、乳制品等行业，在美国、德国、奥地利、意大利、丹麦、芬兰等国家应用较多。在美国脱硫市场上，旋转喷雾干燥脱硫工艺占所有干（办干）法脱硫工艺市场总量的91%。在电力行业单塔最大烟气处理能力已达200万m³/h。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料国外第一台烧结旋转喷雾干燥脱硫装置于1996年成功应用于瑞典基律纳LKAB烧结唱的钢铁行业烟气脱硫，正常运行至今。1998年德国杜伊斯堡钢厂烧结机成功应用旋转喷雾干燥脱硫装置，一直使用至今。国内第一台采用SDA法脱硫的烧结机于2009年12月在鞍钢股份炼铁总厂西区(328㎡)烧结机成功应用，目前一直稳定运行。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料SDA工艺在烧结机烟气脱硫中的技术（1）SDA工艺操作弹性大，对不同的烟气流量、烟气温度、和烟气成份能进行快速响应。从SDA工艺的主要控制回路可以看出，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，其具有很大的比表面积，能和SO2快速发生反应，反应效率高，吸收效率高，并且SDA工艺发生气液两相反应和气-固两相反应，有力地保证了脱硫率。（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Ca(OH)2浆液，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）SDA系统可以简单地增设活性炭喷射装置，有效去除二噁英、重金属等污染物。（5）SDA工艺可以方便地与脱硝装置衔接。（6）SDA工艺中脱硫产物运送简单，干燥、自由流动的脱硫产物可以非常容易地采用气力输送方式进行处理。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料SDA工艺在烧结机烟气脱硫中的技术（7）SDA工艺不需安装防腐层，不需要烟气再加热系统，投资比湿法低15%-20%。（8）SDA工艺水耗低、辅助电耗低，操作和维护成本低。（9）SDA工艺系统简单，操作容易，响应快，可靠性高。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料工艺原理烟气中酸性组分(SO2、SO3、HCl和HF)与碱性浆液，Ca(OH)2的主要反应发生在紧邻雾化器喷嘴的区域，该区域具有传热和传质的最适宜条件。主要反应为：S02+Ca(OH)2一CaS03+H20一小部分S02会进行如下反应：S02+1/202+Ca(0H)2+H20CaS03+1/202-CaS04其它组分，如：SO3，HCl和HF与碱的反应也在进行。当石灰作为吸收剂时，化学反应产物为亚硫酸钙／硫酸钙、氯化钙和氟化钙。从整个吸收反应来看，s0：和其它酸性组分的吸收反应主要发生在浆液雾滴还未被干燥之前的气一液两相之问,但干燥之后的气一固两相接触仍然会发生吸收反应，即：s0。与烟气中悬浮的喷淋干燥后的多孔颗粒进行的反应，气一固反应在下游的颗粒收集器中还在进行。特别是布袋除尘器中，吸收反应更为显著。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料在吸收过程中C02被认为可能会争相与碱性物质反应，然而，尽管CO2分压是SO2分压的50—200倍，分析干态反应产物的结果表明，只有少量的CO2被吸收。其原因是：与C02相比，SO2是强酸；还有CO2较S02溶解度低且反应速度慢。出于同样原因，HCl、HF和SO3是比S02更强的酸，易于优先被吸收。事实证明，这些酸性强但微量的组份几乎全部被吸收。在喷雾干燥吸收(SDA)工艺中，氯化物的存在对降低石灰的消耗是有利的。无论这些氯化物来自烟气还是来自含氯的水质较差的工艺水，如冷却塔排水、海水或处理后的污水，这种作用基本相同。缺少这种含氯工艺水的一些工艺系统可通过其它方法添加氯化物，如：添加氯化钙溶液。但是，即使没有含氯工艺水，SDA工艺也可正常工作。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料天津某钢铁公司2×180㎡烧结机烟气治理工程烧结机面积2×180㎡烟气量2×108×104烟气温度平均120℃，最高180℃，最低80℃入口SO2浓度600～1800mg/m³脱硫入口粉尘浓度50～150mg/m³排放要求SO2≤100mg/m³，粉尘≤30mg/m³气象条件冬天101.7KPa，夏季99.5kPa烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料工艺设计设置一套半干法脱硫系统，采用一对二方式处理两台烧结机烟气，脱硫系统处理烟气量2×108×104m³/h。处理烟气量进行路线为：入口阀门-脱硫塔-除尘器-增压风机-新建烟囱。烟气脱硫工艺系统主要由脱硫除尘系统、脱硫剂（石灰粉）贮存及浆液制备供给系统、循环浆液制备系统、脱硫灰输送及外排系统组成。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料1、脱硫反应系统脱硫反应系统位于脱硫塔内，包括顶罐、雾化器及雾化器辅助设备。烧结主抽风机后烟道引出的原烟气，经挡板切换由烟道分两路引入脱硫塔，原烟气与塔内经雾化的石灰浆雾滴（吸收剂）在脱硫塔内与烟气接触，吸收SO2和其他酸性介质并进入蒸发干燥过程。2、脱硫剂（石灰粉）贮存及浆液制备供给系统脱硫剂采用石灰车间生产的石灰粉，用吸引压送罐车送至脱硫现场的石灰粉仓内存放，浆液制备供给系统由石灰粉仓、计量螺旋给料机、消化罐、振动筛、浆液罐及两套浆液泵、浆液管道和阀门等组成。实现烟气脱硫所需的脱硫剂制备和供给。石灰浆液由石灰浆液泵根据符合变化定量送入脱硫塔雾化器，石灰浆液泵按一用一备配置。3、循环浆液制备供给系统循环浆液制备供给系统采用脱硫灰做脱硫剂，由循环灰仓、破拱装置、计量螺旋给料机、斗提机、混合罐、振动筛、循环灰浆液罐及两套循环浆液泵、浆液管道和阀门等组成。实现烟气脱硫灰的循环使用。循环灰浆液泵按一用一备配置。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料4、脱硫灰输送系统布袋除尘器收集的脱硫灰，经除尘器灰斗下部的星形卸灰阀，卸至切出刮板输送机，再输送至集中刮板输送机，然后由斗式提升机送至脱硫灰仓，部分循环使用，部分外排，脱硫灰仓设料位计、破拱装置，灰斗下部设星形卸灰阀、吸引压送罐车接口装置。5、除尘系统除尘器可以收集烟气产生的粉料，确保烟气排放粉尘含量达标，由布袋除尘器及其8个灰仓、脉冲阀等组成。经布袋除尘器处理的净烟气由增压风机增压，克服脱硫系统阻力，由新建烟囱排入大气。6、增加风机及管路系统整个系统的烟气运行必须要有足够的动力驱动，管路采用钢结构烟道，烟道及与设备连接部位设必要的补偿器，解决热膨胀冷缩的问题。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料7、公辅系统公辅系统是指由设备用的水、蒸汽、压缩空气所涉及的所有供给与计量设备，以及为保障设备安全运行，在工艺运行中起到保护、冷却、冲洗、保温等辅助性功能的公用设备组成的系统。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料SO2+Ca(OH)2CaSO3/CaSO4+H2O2HCl+Ca(OH)2CaCl2+H2O2HF+Ca(OH)2CaF2+H2O石灰浆液系统CaO+H2OCa(OH)2循环浆液系统（可选）烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料旋转雾化器中心烟气分配器顶部烟气分配器单塔可处理550m2烧结机脱硫塔直径达21.4米烟气流量达3.000.000Am3/h烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料烟气分配器烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料右图为大型脱硫设施所配备的旋转雾化器型号：F800电机最大功率：800kW最大喷浆量：92t/h轮转速：9550rpm烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料案例分析国内，1984年在四川白马电厂建立了容量为1Mw的旋转喷雾干燥法脱硫小型试验装置，处理烟气量为34,000Nm3/h。之后进行了容量为25MW、处理烟气量70,000Nm3/h的中试，作为国家科委“七五”攻关项目，从1989年起运行了约10年。该试验装置的主要参数为：燃煤含硫3.5％，在Ca/S为1.4的条件下，脱硫率可达80％。攻关项目通过了国家的验收。上个世纪90年代，中日合作在山东黄岛电厂建设了100MW级的旋转喷雾干燥法脱硫试验装置。试验装置处理来自电厂4号220MW机组的300,000Nm3/h烟气，烟气入口S02浓度5720mg/Nm3，脱硫吸收剂为Ca0含量为70％的生石灰，当Ca/S为1.4的条件下，脱硫率可达70％以上。试验装置经过调试、改进，于1999年由国家电力公司组织验收时提出的基本描述为：由于反应塔几何尺寸的原因，存在塔壁结垢积灰导致不能长期稳定运行。经过采取提高反应塔出口烟气温度到超过饱和温度18℃、改进石灰消化的条件等措施后，系统基本能稳定运行。烧结机烟气治理SDA工艺SDAprocessflowoffluegastreatmentinsinteringmachine内部资料案例分析系统设计布置紧凑，