陳羽中

（攀枝花攀鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川攀枝花617023）

燒結(jié)煙氣高效脫硫制酸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳羽中

（攀枝花攀鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川攀枝花617023）

根據(jù)攀鋼燒結(jié)煙氣SO2含量高的特性，采用高效循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)脫硫液對(duì)燒結(jié)煙氣中SO2的吸收與解析，得到90%以上純度的SO2氣體并生產(chǎn)濃硫酸，同時(shí)燒結(jié)煙氣達(dá)標(biāo)排放，在脫硫過(guò)程中無(wú)二次污染物產(chǎn)生，脫硫率達(dá)93%以上；攀鋼燒結(jié)系統(tǒng)技術(shù)改造（三期）工程實(shí)踐證明該脫硫系統(tǒng)運(yùn)行良好。

高含硫煙氣；脫硫；清潔生產(chǎn)

1 引言

由于攀枝花地區(qū)釩鈦磁鐵礦含硫量高，導(dǎo)致攀鋼燒結(jié)煙氣中SO2含量較高，最高值約8600 mg/m3、平均值約7360 mg/m3，現(xiàn)在成熟應(yīng)用除石灰石石膏濕法以外的各類脫硫工藝無(wú)法高效地脫除如此高濃度的含硫煙氣；同時(shí)由于攀枝花地處山區(qū)，若采用石灰石石膏濕法工藝脫硫，將產(chǎn)生大量無(wú)法利用的脫硫石膏，需選擇場(chǎng)地填埋，帶來(lái)二次污染問(wèn)題；鑒于以上原因，應(yīng)用攀枝花鋼釩有限公司開發(fā)的高效循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可靠地解決了高效脫硫同時(shí)不產(chǎn)生二次污染的問(wèn)題。

2 國(guó)內(nèi)外脫硫工藝發(fā)展概況

國(guó)內(nèi)外燒結(jié)煙氣脫硫采用的主要工藝方法（按使用的脫硫劑劃分）有石灰-石膏法、氨-硫銨法、氧化鎂法、活性焦、亞硫酸鈉法等[1]。國(guó)外燒結(jié)煙氣脫硫治理工作在20世紀(jì)70年代左右已經(jīng)基本完成，國(guó)內(nèi)燒結(jié)煙氣脫硫治理工作從“十一·五”才真正開始，國(guó)內(nèi)外采用的工藝方法以石灰-石膏法、氨-硫銨法兩種居多，其他方法用得較少。在使用較為普遍的兩種脫硫方法里，石灰－石膏法產(chǎn)生難以利用的二次污染物——燒結(jié)紅石膏，氨－硫銨法則產(chǎn)生氣溶膠從脫硫塔頂逃逸污染大氣環(huán)境，兩種方法都存在難以克服的弊端，煙氣污染治理急待開發(fā)新型高效且無(wú)二次污染的脫硫技術(shù)。

3 裝置技術(shù)指標(biāo)

攀鋼燒結(jié)系統(tǒng)技術(shù)改造（三期）工程循環(huán)吸收法煙氣脫硫裝置設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)如下：

裝置處理煙氣能力：850000 m3/h；

脫硫效率≥92%；

脫硫前煙氣中SO2＞6000 mg/m3；

脫硫前煙氣溫度～150℃；

脫硫后煙氣中SO2≤550 mg/m3；

與燒結(jié)機(jī)同步運(yùn)行率＞95%。

從以上指標(biāo)可看出攀鋼燒結(jié)系統(tǒng)技術(shù)改造（三期）工程脫硫前燒結(jié)煙氣中SO2含量高，需采用高效的脫硫工藝才能有效脫除攀鋼燒結(jié)煙氣中所含SO2，因此攀鋼開發(fā)了循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術(shù)以解決該技術(shù)難題。

4 循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術(shù)工藝原理

該工藝采用的脫硫劑是以有機(jī)陽(yáng)離子為主；脫硫劑對(duì)氣體中SO2具有良好的吸收和解析能力；循環(huán)吸收法是在低溫下采用脫硫劑吸收煙氣中的SO2，高溫下將脫硫劑中的SO2再生出來(lái)，并送往制酸系統(tǒng)生產(chǎn)濃硫酸，從而達(dá)到脫除和回收煙氣中SO2的目的。

5 循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術(shù)工藝流程

5.1 吸收系統(tǒng)

SO2吸收系統(tǒng)是煙氣脫硫系統(tǒng)的核心。

從主抽風(fēng)機(jī)出來(lái)的燒結(jié)煙氣，進(jìn)入增壓風(fēng)機(jī)，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入吸收塔下部洗滌段洗滌，將煙氣中的粉塵和部分SO3等雜質(zhì)洗滌下來(lái)，煙氣溫度被降低至約48℃后進(jìn)入吸收塔中部吸收區(qū)，與從吸收塔上部進(jìn)入的脫硫貧液逆流接觸，氣體中的SO2被吸收。凈化后的煙氣經(jīng)塔頂煙囪排放。

在吸收塔煙囪段設(shè)置煙氣捕霧器一套，捕集煙氣中夾帶的水分及脫硫劑。

從吸收塔洗滌段出來(lái)的熱水送到洗滌水冷卻器，經(jīng)循環(huán)水降溫后返回洗滌段，重新冷卻煙氣。洗滌水因SO3等酸性氣體積累，水質(zhì)呈酸性，應(yīng)連續(xù)排出部分酸性水，送污水處理站處理，以維持洗滌水pH值的穩(wěn)定。

5.2 再生系統(tǒng)

吸收了SO2的脫硫液稱為富液，從吸收塔吸收區(qū)底部出來(lái)的富液（約50℃）進(jìn)入富液槽緩沖，然后經(jīng)富液泵打入貧富液換熱器升溫至約90℃，進(jìn)入再生塔上部，經(jīng)再沸器加熱再生。從再生塔底部出來(lái)的脫硫半貧液經(jīng)貧液泵加壓，進(jìn)入貧富液換熱器換熱、貧液冷卻器冷卻后，大部分進(jìn)入吸收塔吸收SO2，小部分送溶液凈化裝置，以除去溶液中的粉塵和熱穩(wěn)定性鹽。

從再生塔上段頂部出來(lái)約125℃的水蒸汽和SO2氣體，經(jīng)一級(jí)冷凝器換熱后，進(jìn)入氣液分離器，SO2氣體送至制酸系統(tǒng)。

從氣液分離器分離出的液體，經(jīng)回流泵增壓后回流至再生塔上段頂部。

5.3 脫硫劑凈化系統(tǒng)

煙氣中含有少量SO3、氯、氟等物質(zhì)，在吸收過(guò)程中這些雜質(zhì)進(jìn)入脫硫液中生成硫酸鹽等雜質(zhì)；這些化合物和脫硫液反應(yīng)生成不能再生的鹽類（熱穩(wěn)性鹽）。隨著熱穩(wěn)定性鹽的不斷累積，會(huì)引起如下一些問(wèn)題：

①脫硫液吸收SO2的能力下降；②起泡引起脫硫液大量損耗；③腐蝕加劇。

貧液從再生塔出來(lái)后溫度約為90℃，經(jīng)貧富液換熱器與貧液冷卻器降溫到53℃后，一部分進(jìn)入吸收塔，另一部分進(jìn)入凈化系統(tǒng)進(jìn)行除雜。

（1）石灰乳脫SO42-、F-工藝流程

采用石灰沉淀法脫鹽工藝可以從脫硫液中去除熱穩(wěn)鹽同時(shí)將與熱穩(wěn)鹽結(jié)合的無(wú)用脫硫液轉(zhuǎn)化為可用脫硫液。

外購(gòu)的石灰漿液裝入石灰漿槽，經(jīng)石灰漿泵進(jìn)入中和沉降槽與脫硫液中硫酸根、氟等反應(yīng)，生成硫酸鈣，氟化鈣等沉淀，反應(yīng)一定時(shí)間后，反應(yīng)物經(jīng)壓濾泵進(jìn)入廂式壓濾機(jī)，濾液進(jìn)入中間槽沉降后泵回貧液冷卻器出口。濾餅經(jīng)水洗、空氣吹掃壓干回收脫硫液后，打開壓濾機(jī)卸料。然后再進(jìn)行下一次操作。

（2）冷凍結(jié)晶脫SO42-工藝流程

45℃的貧液通過(guò)新建冷凍結(jié)晶裝置除去脫硫液中的SO42-。

（3）離子交換脫Cl-工藝

貧液經(jīng)脫鹽前冷卻器冷卻后，進(jìn)入雙塔離子交換脫鹽裝置以除去系統(tǒng)中的Cl-。凈化后的脫硫液進(jìn)入地下槽，以便進(jìn)入系統(tǒng)繼續(xù)使用。

5.4 工藝流程簡(jiǎn)圖

工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1。

6 工藝技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

6.1 應(yīng)用了攀鋼開發(fā)的燒結(jié)煙氣脫硫劑

應(yīng)用了由攀鋼開發(fā)的用于燒結(jié)煙氣循環(huán)吸收脫除SO2的有機(jī)胺脫硫劑，該脫硫劑配方經(jīng)過(guò)四輪工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)后，生產(chǎn)實(shí)踐證明能夠很好地適應(yīng)燒結(jié)煙氣特有的氣體組成復(fù)雜、粉塵含量高的惡劣環(huán)境，具有選擇吸收性能強(qiáng)、容易解析、不易揮發(fā)、耐高溫氧化、抗雜質(zhì)污染等優(yōu)良性能，長(zhǎng)期連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)情況下的脫硫率達(dá)到93%以上。

6.2 應(yīng)用了攀鋼開發(fā)的脫硫溶液組合脫鹽技術(shù)

應(yīng)用了由攀鋼開發(fā)的離子組合式脫鹽工藝，分別將脫硫溶液中的硫酸根離子、氯離子含量穩(wěn)定控制在較低的水平，解決了脫硫溶液pH值偏低和嚴(yán)重腐蝕設(shè)備的難題，為脫硫生產(chǎn)正常運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

圖1 工藝流程圖

6.3 采用了防止系統(tǒng)堵塞的技術(shù)

（1）在脫硫塔設(shè)置洗滌段對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行降溫除塵，除去了煙氣中大量的粉塵；

（2）采用結(jié)構(gòu)合理、材質(zhì)合適、自身帶反沖洗、防止堵塞的高效過(guò)濾器除去脫硫溶液中的懸浮物；

（3）采取了適當(dāng)?shù)墓に嚥僮鳁l件防止硫磺生成，另設(shè)置了硫磺過(guò)濾器，有效解決了燒結(jié)煙氣脫硫生產(chǎn)中粉塵和次生硫磺引起的系統(tǒng)堵塞難題，使脫硫系統(tǒng)得以連續(xù)運(yùn)行，發(fā)揮正常的脫硫作用。

6.4 采用了塔內(nèi)件集成專利技術(shù)

該煙氣脫硫裝置采用以下塔內(nèi)件集成專利技術(shù)：

（1）具有防沖擊發(fā)泡、防液沫挾帶和防堵塞三防功能的新型槽式液體分布器。由于根除了液體分布槽中的沖擊起泡，從而杜絕了因液沫挾帶所造成的脫硫液的逃逸損失，既保證了脫硫效果，又顯著節(jié)省了脫硫劑的耗量。

（2）防止脫硫劑以液滴或霧滴形式逃逸的集液盤/氣體分布盤。無(wú)論是在脫硫塔的運(yùn)行狀態(tài)或是暫時(shí)停車狀態(tài)，脫硫劑既不能以液滴濺射短路或漏液狀態(tài)，也不能以霧滴狀態(tài)穿過(guò)該集液盤/氣體分布盤逃逸到盤下的洗滌段中，堪稱“免逃逸集液盤”。

（3）復(fù)合式的進(jìn)氣初始分布器與二次氣體分布盤。通過(guò)兩級(jí)氣體分布器使氣體分布均勻，確保了洗滌段的洗滌效果和降溫效果，延長(zhǎng)了吸收段填料的使用周期。

7 實(shí)際運(yùn)行情況

攀鋼燒結(jié)系統(tǒng)技術(shù)改造（三期）工程循環(huán)吸收法煙氣脫硫裝置于2012年11月18日建成，投運(yùn)3天即基本達(dá)到了設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平，至今已連續(xù)運(yùn)行11個(gè)多月，與燒結(jié)機(jī)同步作業(yè)率達(dá)到了96%以上，脫硫率達(dá)到了93%以上且還能提高，日產(chǎn)硫酸70 t左右，脫硫溶液中氯離子含量小于1 g/L、硫酸根離子含量控制在50 g/L左右，噸硫酸脫硫劑消耗小于10 kg，實(shí)現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)和長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定高效運(yùn)行。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文分析可知，高效循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術(shù)可應(yīng)用于高含硫煙氣的脫硫，其脫硫效率高、對(duì)煙氣含硫量適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)二次污染物產(chǎn)生，該技術(shù)可以推廣應(yīng)用于有色冶金、發(fā)電廠等進(jìn)行高含硫煙氣脫硫，具有較高的推廣價(jià)值。

Design of High-efficiency Desulfurization and Acid-making System for Sintering Flue Gas

CHEN Chong
（Panzhihua Pangang Group Design and Research Institute Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan 617023,China）

According to the characteristics of high SO2content sintering flue gas at Panzhihua Steel,high-efficiency circulation absorption desulfurization technology for flue gas was adopted in system design and SO2in the sintering flue gas was absorbed and parsed with desulfurizing liquid.As a result,SO2gas with purity above 90%was obtained and sulfuric acid was produced,at the same time sintering flue gas meeting the requirement of standard was discharged.The desulfurization rate reached more than 93%without secondary pollutants in the desulfurization process.Practice at the sintering system technical transformation project of Panzhihua Steel has proved that the desulfurization system runs well.

high sulfur flue gas;desulfuration;clean production

TQ546.5

B

1006-6764(2014)05-0016-03

2014－02－18

陳羽中（1969－），男，大學(xué)學(xué)歷，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)及工程總承包工作。