秦玉杰
河鋼集團(tuán)唐鋼公司 河北唐山 063000
目前我國(guó)在鋼鐵廠(chǎng)燒結(jié)煙氣的脫硫技術(shù)方面,已經(jīng)提出了關(guān)于二氧化硫的控制方式、脫硫技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),在未來(lái)發(fā)展的進(jìn)程中為增強(qiáng)脫硫技術(shù)應(yīng)用的水平,需重視各項(xiàng)工作的有序執(zhí)行、有效實(shí)施,保證脫硫的水平。
新時(shí)期的環(huán)境下為增強(qiáng)資源的利用效果,我國(guó)鋼鐵廠(chǎng)的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用開(kāi)始向著能夠進(jìn)行資源回收利用的方向進(jìn)步,在多年來(lái)技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)過(guò)程中,目前鋼鐵廠(chǎng)的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)方面,已經(jīng)開(kāi)始研究以下幾種技術(shù):
當(dāng)前在相應(yīng)的脫硫生產(chǎn)過(guò)程中,采用石灰石材料、石灰乳濁液材料,可以全面吸收燒結(jié)煙氣之內(nèi)所含有的二氧化硫成分,之后形成半水硫酸鈣物質(zhì)或是石膏物質(zhì),此類(lèi)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中成熟度很高,脫硫效果可以達(dá)到91%。目前美國(guó)和德國(guó)已經(jīng)開(kāi)始廣泛性的運(yùn)用,但是,由于設(shè)備投資成本高、使用的過(guò)程中費(fèi)用難以控制,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,占地面積很大,非常容易出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題、磨損問(wèn)題、管路堵塞的問(wèn)題,因此,鋼鐵廠(chǎng)在對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫處理的過(guò)程中,需要適當(dāng)考慮實(shí)際情況引用此類(lèi)技術(shù)。
從本質(zhì)層面而言,鋼渣石膏脫硫技術(shù)和石灰石脫硫技術(shù)的原理大致相同,就是通過(guò)鈣元素使得硫元素能夠從氣相的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成為固相的狀態(tài),將煉鐵轉(zhuǎn)爐中的廢棄鋼渣制作成為鋼渣乳液作為吸收劑材料,生成石膏副產(chǎn)品。此類(lèi)脫硫技術(shù)在應(yīng)用期間可以提升廢棄鋼渣的利用率,降低石灰石粉材料的應(yīng)用數(shù)量,除了能夠減少成本之外,還能保證經(jīng)濟(jì)效益,但是需要注意,技術(shù)應(yīng)用期間容易出現(xiàn)結(jié)垢的現(xiàn)象,并且產(chǎn)品利用的難度高,所以鋼鐵廠(chǎng)需結(jié)合本身的工藝特點(diǎn)、燒結(jié)煙氣脫硫處理的要求等,合理選用此類(lèi)技術(shù)。
目前的研究領(lǐng)域中強(qiáng)調(diào)氨硫銨法脫硫技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中,將鋼鐵廠(chǎng)的燒結(jié)煙氣脫硫工作全面的和焦化煤氣脫氨技術(shù)相互整合,形成將有害氣體轉(zhuǎn)變成為有利資源的處理技術(shù)模式,在操作過(guò)程中將氨水當(dāng)做是主要的吸收劑材料,對(duì)煙氣中所含有的二氧化硫進(jìn)行洗滌處理,之后會(huì)生成硫銨的成分。對(duì)于鋼鐵廠(chǎng)中所存在的焦?fàn)t來(lái)講,燒結(jié)廢氣中使用此類(lèi)技術(shù),不僅可以保證脫硫的成本在合理范圍之內(nèi),還能不斷增強(qiáng)脫硫處理的工作效率和效果,但是還是存有不足之處,主要表現(xiàn)在廢水排放難度高等方面,因此,鋼鐵廠(chǎng)在應(yīng)用氨硫銨法期間應(yīng)重點(diǎn)建設(shè)廢水的排放系統(tǒng),增強(qiáng)廢水處理水平的同時(shí)保證脫硫工藝的應(yīng)用成效。
技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中強(qiáng)調(diào)使用能量很高的電子束,在其照射之下煙氣中各類(lèi)氣體分子會(huì)形成輻射反應(yīng)、水蒸氣也會(huì)有著相應(yīng)的反應(yīng),最終會(huì)生成數(shù)量很多的離子自由基活性物質(zhì)成分,之后活性離子會(huì)和二氧化硫相互之間發(fā)生反應(yīng)出現(xiàn)硫酸物質(zhì),在此之后氨反應(yīng)生成硫酸銨,技術(shù)在應(yīng)用期間不僅能夠增強(qiáng)脫硫的效果,還可以起到脫硝的作用,操作的方式非常簡(jiǎn)單,不會(huì)生成廢水或是廢渣,所形成的廢棄物,甚至能夠當(dāng)做化肥進(jìn)行回收利用。但是需要注意的是,系統(tǒng)運(yùn)行期間安全性能低、操作成本較高,因此,鋼鐵廠(chǎng)在應(yīng)用此類(lèi)脫硫技術(shù)期間,應(yīng)重點(diǎn)管理系統(tǒng)運(yùn)行安全性,嚴(yán)格控制成本,保證脫硫效果。
技術(shù)的應(yīng)用強(qiáng)調(diào)將碳材料當(dāng)做是主要的脫硫劑,屬于目前我國(guó)炭法脫硫技術(shù)領(lǐng)域中非常重要的部分,不僅能夠去除燒結(jié)煙氣中的二氧化硫成分,還能去除廢氣中的部分有害氣體,機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中占地面積很小,所形成的副產(chǎn)品在加工處理之后還能夠再次利用,但是機(jī)械設(shè)備應(yīng)用期間成本高,很容易出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題,其中的硫資源回收利用難度高,因此,在應(yīng)用的過(guò)程中,必須強(qiáng)化技術(shù)的改進(jìn)力度,重點(diǎn)運(yùn)用燒結(jié)煙氣中二氧化硫與高含水量的特點(diǎn),適應(yīng)性的結(jié)合二氧化硫濃度波動(dòng)規(guī)律,使用活性焦技術(shù)去除煙氣中所含有的鐵氧化物危險(xiǎn)成分,同時(shí)還需研究開(kāi)發(fā)新型的碳材料與脫硫工藝炭法,從而提升技術(shù)應(yīng)用的簡(jiǎn)易性程度。
采用干粉狀態(tài)的鈣基當(dāng)做是主要的脫硫劑材料,將其與密相干塔設(shè)備、除塵器設(shè)備處理之下生成的循環(huán)灰相互整合,設(shè)置在加濕器之內(nèi),實(shí)現(xiàn)增濕消化的目的,使得混合灰當(dāng)中的含水量維持在4%左右,加濕處理以后的循環(huán)灰會(huì)從塔的上部分位置經(jīng)過(guò)料口進(jìn)入到塔內(nèi)部區(qū)域。此類(lèi)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中,能夠減少脫硫劑的使用量,預(yù)防出現(xiàn)水資源損耗的問(wèn)題,適應(yīng)性也很高,脫硫的環(huán)境較為干燥,但是在應(yīng)用期間,很容易導(dǎo)致提升機(jī)設(shè)備將循環(huán)物料或者是吸收劑從吸收塔的頂部倒入,難以有效控制水分的蒸發(fā)效果,頂部區(qū)域出現(xiàn)漏風(fēng)問(wèn)題的幾率很大,并且在塔的內(nèi)部區(qū)域設(shè)置的攪拌器設(shè)備,會(huì)導(dǎo)致物料擾動(dòng)性增大,埋下安全隱患。
當(dāng)前我國(guó)多數(shù)鋼鐵廠(chǎng)所建設(shè)的燒結(jié)機(jī)設(shè)備沒(méi)有設(shè)置預(yù)留脫硫的部分,在設(shè)備運(yùn)行期間如果增加設(shè)置脫硫基礎(chǔ)設(shè)施,很容易出現(xiàn)占地面積過(guò)大的問(wèn)題,而循環(huán)流化床半干脫硫技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的操作非常簡(jiǎn)單,與濕法脫硫技術(shù)相比投資會(huì)減少55%左右,運(yùn)行維護(hù)的成本較低,鈣硫比在1.2的情況下脫硫效率就能夠達(dá)到86%以上,可以符合鋼鐵廠(chǎng)在燒結(jié)煙氣脫硫方面的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中設(shè)備占地面積小,可以提升空間利用率,并且技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生廢水,脫硫產(chǎn)物在綜合處置之后不會(huì)出現(xiàn)二次污染的現(xiàn)象。所以,建議鋼鐵廠(chǎng)在燒結(jié)煙氣脫硫處理過(guò)程中,積極運(yùn)用內(nèi)外雙循環(huán)流化床技術(shù),如圖1所示,設(shè)備在應(yīng)用期間一共分成兩級(jí)分離的系統(tǒng)、內(nèi)部與外部雙重循環(huán)的脫硫設(shè)備,借助吸收劑材料實(shí)現(xiàn)多次再循環(huán)的處置目的,提升吸收劑和煙氣相互之間的接觸效果,在保證脫硫劑利用率的情況下,增強(qiáng)脫硫操作的整體效率。循環(huán)流化床應(yīng)用的過(guò)程中,內(nèi)部的循環(huán)會(huì)使得床體結(jié)構(gòu)有激烈湍流的現(xiàn)象,可以進(jìn)一步提升吸收劑材料在二氧化硫方面的吸收效果,在顆粒相互碰撞的情況下剝離吸收劑表面的部分,預(yù)防出現(xiàn)孔堵塞的現(xiàn)象,使得吸收劑的活性維持在良好范圍。應(yīng)用這類(lèi)技術(shù)的過(guò)程中,應(yīng)合理設(shè)置硫化設(shè)備、脫硫反應(yīng)塔設(shè)備、一級(jí)慣性分離器設(shè)備、二級(jí)旋風(fēng)分離器設(shè)備、脫硫灰回送系統(tǒng)、添加機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)等。操作過(guò)程中燒結(jié)煙氣會(huì)經(jīng)過(guò)脫硫塔下的文丘里設(shè)備,對(duì)脫硫劑材料、脫硫灰材料等流化處理,上部分的噴水嘴可以噴出水分,與燒結(jié)煙氣、脫硫劑材料、脫硫灰材料之間全面混合,實(shí)現(xiàn)半干類(lèi)型的脫硫反應(yīng)。其中分離塔的頂部區(qū)域所設(shè)置的一級(jí)慣性分離器設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)大量煙氣的初步分離處理目的,所分離的脫硫灰會(huì)憑借著本身的重力作用進(jìn)入到脫硫塔內(nèi)部區(qū)域,起到內(nèi)循環(huán)的促進(jìn)作用。在燒結(jié)煙氣初步分離處理之后,會(huì)進(jìn)入到二級(jí)旋風(fēng)分離器設(shè)備之內(nèi),達(dá)到二次分離的目的。所有分離操作結(jié)束之后,通過(guò)靜電除塵器設(shè)備對(duì)煙氣除塵處理,然后螺旋給料設(shè)備會(huì)將脫硫灰送入到脫硫塔內(nèi)部,進(jìn)行外循環(huán)處理。
圖1 技術(shù)的應(yīng)用原理
該技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中,無(wú)需設(shè)置漿液噴嘴,只需將水分和空氣噴入即可,所以不需要設(shè)計(jì)漿液制作的系統(tǒng)、噴出漿液的系統(tǒng),不僅能夠節(jié)約材料、降低成本,還可以借助一級(jí)慣性分離器設(shè)備增強(qiáng)脫硫劑材料內(nèi)部循環(huán)的效率,降低出塔氣體中含有煙塵的濃度,減少除塵器設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷,增加使用的壽命。并且技術(shù)在應(yīng)用期間煙氣能夠在低溫的環(huán)境下處理,脫硫的效果較高,鈣元素的利用效率良好,鈣硫比低,一般在1.1左右,可保證所有材料的利用效果。同時(shí),床料應(yīng)用過(guò)程中大約有97%左右會(huì)參與循環(huán)的操作,脫硫的有效性會(huì)有所提升。另外,利用對(duì)噴水?dāng)?shù)量的控制,還能確保脫硫塔在與煙氣絕對(duì)飽和溫度相互接近的狀態(tài)下運(yùn)作,降低液體的蒸發(fā)速度,增加二氧化硫和脫硫劑材料之間接觸與反應(yīng)的時(shí)間,保證整體的脫硫有效性。從實(shí)際情況而言,脫硫劑材料在應(yīng)用的過(guò)程中,整體脫硫流程處于較為干燥的環(huán)境,在脫硫之后所產(chǎn)生的副產(chǎn)品主要就是硫酸鈣成分亞硫酸鈣成分與灰分成分相互之間混合的物質(zhì),濕度在1%之內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)的現(xiàn)象,可以通過(guò)綜合利用的方式與拋棄的方式等進(jìn)行副產(chǎn)品的處置,尤其在拋棄處理之后脫硫灰表面區(qū)域會(huì)形成硬度較高的外殼,預(yù)防出現(xiàn)向周?chē)鷧^(qū)域土壤滲透的問(wèn)題,綜合處置以后的副產(chǎn)品還能當(dāng)做建筑工程區(qū)域中所使用的材料,回收利用的價(jià)值很高,因此,鋼鐵廠(chǎng)在燒結(jié)煙氣的脫硫工作中可采用此類(lèi)技術(shù)[1]。
傳統(tǒng)的鋼鐵廠(chǎng)生產(chǎn)工作中會(huì)形成大量荒煤氣,其中含有一定程度的氨,而氨有屬于煙氣脫硫期間非常重要的脫硫劑材料,如果隨意排放荒煤氣,不僅會(huì)浪費(fèi)氨資源,還會(huì)引發(fā)環(huán)境污染的問(wèn)題。因此,在現(xiàn)階段的研究中強(qiáng)調(diào)荒煤氣中氨的提取,借助磷酸有效性萃取氨成分,制作成為濃度為9%的氨水,將其當(dāng)做脫硫過(guò)程中的原材料,但是需要注意,氨脫硫劑制作的過(guò)程中需要系統(tǒng)加熱處理,很容易出現(xiàn)嚴(yán)重的沸騰現(xiàn)象,因此需要通過(guò)一系列的研究、開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新措施進(jìn)行處理,在氨脫硫劑生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中結(jié)合實(shí)際情況添加表面活性劑,適當(dāng)延長(zhǎng)氧化時(shí)間,這樣在一定程度上就可以利用荒煤氣中的氨進(jìn)行脫硫處理,提升資源的利用率,減少生產(chǎn)成本。
近年來(lái)我國(guó)在鋼鐵廠(chǎng)的燒結(jié)煙氣脫硫處理的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)脫硫污泥難以清理的現(xiàn)象,常規(guī)性清理技術(shù)的應(yīng)用難度高,取得的效果低,而在一系列研究之后發(fā)現(xiàn),在主塔底部、副塔底部的區(qū)域中設(shè)置玻璃鋼脈沖設(shè)備,能夠替代傳統(tǒng)性的攪拌泵設(shè)備,利用脈沖的形式增強(qiáng)脫硫泥漿的攪拌效果,然后利用副塔區(qū)域的輸送泵設(shè)備將所有的泥漿運(yùn)輸出去,預(yù)防脫硫過(guò)程中的泥漿殘留問(wèn)題,并且裝置設(shè)備應(yīng)用的便利性極高,脫硫污泥去除效果良好。
鋼鐵廠(chǎng)的燒結(jié)煙氣系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間可能會(huì)出現(xiàn)很多煙塵,聚集在硫銨母液之內(nèi),如若不能及時(shí)性的做出處理,將會(huì)導(dǎo)致硫銨的質(zhì)量不能符合標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的處理工作中主要采用過(guò)濾的方式去除母液渣泥,所過(guò)濾的渣泥需要安排專(zhuān)業(yè)的人員進(jìn)行運(yùn)輸處理,耗費(fèi)的成本較高,可能會(huì)出現(xiàn)環(huán)境污染的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年來(lái)的技術(shù)研究和分析,研制出新型的沉淀罐的污泥去除方式,罐體結(jié)構(gòu)分成上層、下層兩個(gè)部分,使用排污閥隔離,下層區(qū)域?qū)儆谠氐慕Y(jié)構(gòu),將硫銨母液設(shè)置在沉淀罐之內(nèi),在污泥沉淀到下層區(qū)域,就可以將上部分的清液輸入到存儲(chǔ)設(shè)備之內(nèi),之后將下層污泥排出,這樣不僅可以保證硫銨的提純效果,還能增強(qiáng)脫硫的有效性[2]。
綜上所述,目前我國(guó)鋼鐵廠(chǎng)在燒結(jié)煙氣脫硫處理的過(guò)程中已經(jīng)開(kāi)始不斷運(yùn)用各類(lèi)先進(jìn)的脫硫技術(shù),不僅可以增強(qiáng)整體的脫硫效果,還能保證操作有效性。但是,不同脫硫技術(shù)的應(yīng)用存在不同的優(yōu)缺點(diǎn),因此,鋼鐵廠(chǎng)應(yīng)結(jié)合自身的燒結(jié)煙氣脫硫需求、成本特點(diǎn)等,針對(duì)性與適應(yīng)性的選用技術(shù)措施,明確脫硫技術(shù)注意事項(xiàng),保證整體工作水平。