盧錫凡

（河南省機械設(shè)計研究院有限公司)

2×90 m2燒結(jié)機脫硫技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)計特點

盧錫凡*

（河南省機械設(shè)計研究院有限公司)

隨著人們環(huán)保意識的日益增強，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機的脫硫問題備受關(guān)注。以某鋼鐵公司2×90 m2燒結(jié)機脫硫工程為例，介紹了該燒結(jié)機脫硫技術(shù)的應(yīng)用和脫硫設(shè)計的特點。

燒結(jié)機 濕法煙氣脫硫 石灰-石膏法 吸收塔 鋼鐵工業(yè)

燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)過程中將不同成分、不同粒度的鐵礦粉造塊以符合冶煉要求的生產(chǎn)過程。在燒結(jié)過程中，從鐵礦石中脫除的大量硫、磷等有害雜質(zhì)和燃料中的硫化物在高溫環(huán)境下生成大量的二氧化硫，隨著燒結(jié)煙氣排放到大氣中，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染[1]。2011年11月，工信部印發(fā)了《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃要求到“十二五”末，燒結(jié)機全部加裝煙氣脫硫和余熱回收裝置，鼓勵實施脫硝改造，同時要求重點鋼鐵企業(yè)噸鋼二氧化硫排放下降39%[2]。因此，燒結(jié)機脫硫如雨后春筍般展開。另外，2012年10月1日開始實施的《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》更是加速了鋼鐵行業(yè)的脫硫步伐。截至2013年4月，已建成投運的鋼鐵燒結(jié)機脫硫設(shè)施有389臺，燒結(jié)機總面積達6.32萬m2。但是，其所采用的脫硫技術(shù)各不相同，效果參差不齊。本文以某鋼鐵公司2×90 m2燒結(jié)機脫硫工程為例，介紹該工程的工程概況和實際運行情況，并闡述該工程的脫硫設(shè)計特點，可為后續(xù)的燒結(jié)機脫硫工程作參考。

12 ×90 m2燒結(jié)機脫硫技術(shù)的選擇和工藝原理

1.1 脫硫技術(shù)的選擇

目前，鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫沒有專項的技術(shù)，主要是借鑒電廠鍋爐應(yīng)用成熟的工藝技術(shù)，其主要的脫硫技術(shù)如表1所示。蘭國謙[3]和張寧[4]等對這些脫硫技術(shù)的優(yōu)缺點進行了詳細的分析，并提出了其適應(yīng)的工況條件。該鋼鐵公司根據(jù)實際情況和2×90 m2燒結(jié)機現(xiàn)有場地，確定了該工程采用的脫硫技術(shù)。該工程選擇脫硫技術(shù)方案時主要考慮以下因素：脫硫工程占地面積盡量少，最好不超過400 m2；脫硫技術(shù)相對較成熟，運行穩(wěn)定；脫硫劑廉價易得，充分利用公司內(nèi)部資源；副產(chǎn)品能夠完全處理，不產(chǎn)生新的廢水、廢渣等。經(jīng)過與各大院校及設(shè)計院的技術(shù)交流和實地考察，最終確定以生石灰粉作為脫硫劑，采用石灰-石膏法脫硫技術(shù)。經(jīng)過一年多的實際運行證明，石灰-石膏法脫硫技術(shù)運行穩(wěn)定，脫硫效率高，適合燒結(jié)機的脫硫。

表1 燒結(jié)機脫硫技術(shù)

1.2 石灰-石膏法的脫硫原理[5-6]

石灰-石膏法脫硫工藝是采用石灰漿液在吸收塔內(nèi)吸收煙氣中SO2并副產(chǎn)石膏的一種方法，是典型的氣體化學(xué)吸收過程。其主要反應(yīng)方程式如下：

2 2×90 m2燒結(jié)機脫硫工程概況

鑒于環(huán)保的要求，某鋼鐵公司自2011年年底開始先后對唐鋼、濟鋼等10余家燒結(jié)機脫硫用戶及數(shù)十家脫硫技術(shù)設(shè)計單位進行考察和交流，經(jīng)多方面考察和對比最終選擇了技術(shù)比較成熟的石灰-石膏法燒結(jié)煙氣脫硫工藝。燒結(jié)機的煙氣經(jīng)電除塵器、主抽風(fēng)機進入高度為60 m的煙塔合一的脫硫塔凈化，凈化后的氣體直接排放。煙氣脫硫后SO2排放濃度≤100 mg/Nm3，粉塵排放濃度≤100 mg/Nm3。該工程于2012年12月初開工，于2013年4月初進行試車，一次試車成功，整個工程僅用了3個多月。截止目前，該工程已正常運行了1年半，效果良好，運行穩(wěn)定。

2.1 原始工藝參數(shù)和脫硫系統(tǒng)的主要指標(biāo)

該工程采用2機1塔的形式，即2臺燒結(jié)機的全部煙氣合并進入1臺脫硫塔內(nèi)進行脫硫，其原始工藝參數(shù)如表2所示。脫硫系統(tǒng)的主要指標(biāo)如表3所示。

表2 原始工藝參數(shù)

表3 脫硫系統(tǒng)主要指標(biāo)

2.2 工藝流程

該工程的工藝流程如下所述：在1#和2#原燒結(jié)水平煙道靠近煙囪側(cè)加煙道旁路擋板，在旁路擋板門前引接煙道和煙氣擋板，將1#和2#燒結(jié)煙氣合并后引至煙氣脫硫系統(tǒng)，進入吸收塔進行脫硫反應(yīng)以脫除煙氣中的SO2，脫硫后的凈煙氣經(jīng)塔頂煙囪排放。吸收塔為空塔噴淋，內(nèi)襯玻璃鱗片防腐；塔底設(shè)置特殊的內(nèi)部擾流管和氧化空氣管；中部設(shè)三層漿液噴淋層，每層噴淋層配備一臺循環(huán)泵；上部設(shè)置二級內(nèi)置式除霧器和沖洗水管等，以保證脫硫效率和穩(wěn)定運行。在吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO2被吸收和反應(yīng)后生成亞硫酸鈣，經(jīng)氧化風(fēng)機鼓入的空氣強制氧化后由石膏漿液泵排出，排出后經(jīng)石膏旋流器和真空皮帶過濾機制成含水率小于10%的石膏。石灰制備系統(tǒng)的作用是制備合格的脫硫漿液，其設(shè)備主要包括石灰粉倉、消化罐、攪拌器、拉渣機、乳化罐、石灰漿液泵、閥門、管道和儀表等。石灰制備系統(tǒng)根據(jù)脫硫塔系統(tǒng)的需要為其提供足夠的石灰漿液，從而達到一定的脫硫效率。詳細的工藝流程如圖1所示。

圖1 脫硫工藝流程

2.3 運行效果和成本分析

該脫硫系統(tǒng)設(shè)計煙氣處理量140萬m3/h，設(shè)計煙氣進口SO2濃度為1500 mg/Nm3，出口SO2濃度≤100 mg/Nm3，設(shè)計脫硫效率≥95%。自2013年5月投運以來，經(jīng)過一年多運行實踐證明，煙氣進口SO2濃度由于原料和煤中含硫量差異，在1000～1400 mg/Nm3范圍內(nèi)變化。通過調(diào)節(jié)循環(huán)漿液流量保證了脫硫效率，使出口SO2濃度≤100 mg/Nm3，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。在實際運行過程中，通過各種措施可控制出口SO2濃度≤100 mg/Nm3，實際脫硫效率達96%以上。表4是當(dāng)?shù)丨h(huán)保局在環(huán)保驗收時對煙氣進出口連續(xù)7天的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

由表4數(shù)據(jù)可知，在實際運行過程中總體脫硫率在95%以上，實際排放濃度均小于100 mg/Nm3，且總體小于50 mg/Nm3，完全達到設(shè)計要求和國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，公司順利通過環(huán)保驗收。

為了統(tǒng)計該工程的實際運行成本，該公司對運行一年半的運行數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，如表5所示。從表5可知，該工程的噸礦運行成本為3.2元，遠低于濟鋼噸礦運行成本7.26元[7]。

3 2×90 m2燒結(jié)機脫硫工程設(shè)計特點

（1）取消了增壓風(fēng)機。該工程的燒結(jié)機主抽風(fēng)機的壓頭余量為1000 Pa左右，而普通的脫硫系統(tǒng)的壓力損失為1500 Pa左右，因此燒結(jié)機的主抽風(fēng)機無法滿足脫硫系統(tǒng)的運行要求。為此，需增加一臺增壓風(fēng)機，風(fēng)量為140萬m3/h，壓頭為1500 Pa，風(fēng)機的電機功率為750 kW。若增加一臺增壓風(fēng)機，年運行費用將增加408萬元，此時整套系統(tǒng)的年運行費用將達1 160.12萬元。對于效益不佳的鋼鐵企業(yè)來說，該運行費用無疑是巨大的。為了使燒結(jié)機的主抽風(fēng)機能夠滿足整套脫硫系統(tǒng)的運行，不再增加增壓風(fēng)機，在設(shè)計該工程時，從調(diào)整燒結(jié)機的運行工況盡量提高主抽風(fēng)機的壓頭余量，合理設(shè)計脫硫塔及煙道盡量降低系統(tǒng)的運行阻力兩個方面著手，滿足了脫硫系統(tǒng)正常運行的要求。由于取消了增壓風(fēng)機，該工程每年可節(jié)省運行費用408萬元。

表4 連續(xù)7天的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

表5 運行成本分析

（2）脫硫塔煙氣進口設(shè)置噴淋降溫系統(tǒng)，使得進入脫硫塔的煙氣溫度維持在70～90℃。該措施的目的：①保護塔內(nèi)噴淋管和除霧器等內(nèi)件，防止煙氣溫度過高對其造成損害；②在保證煙氣出口溫度的情況下，提高SO2的吸收率。

（3）塔底漿液的攪拌改側(cè)式攪拌器為特殊的塔底擾流系統(tǒng)，確保塔底的漿液處于懸浮狀態(tài)，防止?jié){液的沉淀和結(jié)晶。

4 結(jié)論

(1)實踐證明，石灰-石膏法脫硫技術(shù)能夠適應(yīng)燒結(jié)機不同煙氣量的工況。雖然SO2濃度略有波動，但脫硫效率仍能保持在95%以上，并能脫除部分粉塵，凈化燒結(jié)機煙氣。

(2）脫硫系統(tǒng)能夠長周期穩(wěn)定運行，基本保證與燒結(jié)機同步運行。另外，脫硫產(chǎn)出的石膏品質(zhì)較高，雖然石膏價值并不高，但能夠綜合利用，不需要用于丟棄、堆放廢物的場地。

(3）由于廉價易得的生石灰脫硫劑的選用和增壓風(fēng)機的取消，運行成本相對較低，噸礦運行成本為3.2元，明顯低于目前其他燒結(jié)機的脫硫工藝運行成本。

綜上所述，本文從脫硫工藝的選擇、工程設(shè)計及建設(shè)運行情況等方面進行了論述，并闡述了該工程在脫硫工藝上的設(shè)計特點，可為其他燒結(jié)機的脫硫工程作參考。

[1]呂曉芳，韓宏亮.燒結(jié)礦與球團礦生產(chǎn)實訓(xùn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011:22-70.

[2]工信部.鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃[S].2011.

[3]蘭國謙，劉建秋，張江偉.鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014（6）: 42-46.

[4]張寧，付勇平.燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（25）：7-8.

[5]吳忠標(biāo).實用環(huán)境工程手冊：大氣污染控制工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：324-329.

[6]周秀銀，張志濤，閆濤.石灰-石膏法在燒結(jié)煙氣脫硫中的應(yīng)用[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2010，20 (5)：43-46.

[7]周亮.濟鋼120 m2燒結(jié)機石灰-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)實踐[J].科技傳播，2013（6）：159-160.

Application and Design Features of the Desulfurization Technology of a 2×90 m2Sintering Machine

Lu Xifan

Due to the increasing environmental consciousness of human beings,the desulfurization of the sintering machine in iron and steel industry has been paid more attention.Using the desulfurization technology of a 2×90 m2sintering machine of a steel company as an example,the actual operation and the design features are introduced.

Sintering machine；Wet flue gas desulfurization；Lime-gypsum method；Absorber；Iron and steel industry

X 701.3

2015-01-04)

*盧錫凡，男，1963年生，高級工程師。鄭州市，450001。