凌忠敏

（天津天鐵冶金集團第二煉鐵廠，河北涉縣056404）

天鐵燒結煙氣脫硫生產實踐

凌忠敏

（天津天鐵冶金集團第二煉鐵廠，河北涉縣056404）

針對天鐵第二煉鐵廠燒結煙氣脫硫系統(tǒng)噴嘴堵塞、霧化率不高，影響燒結煙氣處理效果的問題，通過更換噴嘴、完善控制系統(tǒng)、優(yōu)化生石灰配加量等措施，使系統(tǒng)實際脫硫效率大于94%，年可減少SO2排放量9 000余噸，煙氣出口SO2排放濃度達到國家環(huán)保要求，大幅度降低了燒結煙氣對周邊環(huán)境的危害。

煙氣脫硫；燒結；環(huán)保；石灰石膏濕法脫硫

1 引言

天津天鐵冶金集團有限公司第二煉鐵廠擁有一條350 m2燒結機生產線，采用抽風燒結技術，年生產燒結礦400萬t。公司注重環(huán)境保護，嚴格遵守國家環(huán)境保護相關法律，按照相關政策要求，積極投入，配套了燒結煙氣脫硫系統(tǒng)，加強對燒結煙氣脫硫處理和污染物排放的控制。在實際生產中，該系統(tǒng)經常發(fā)生噴嘴堵塞、霧化率不高、吸收劑吸收效率較低等問題，嚴重影響對燒結煙氣的處理效果。第二煉鐵廠針對此問題，結合燒結煙氣實際特點和脫硫系統(tǒng)運轉情況，積極改進，妥善處置，很好地解決了該問題。

2 第二煉鐵廠燒結煙氣的特點

第二煉鐵廠燒結生產使用的混合料種類多，混勻料配比變化較為頻繁，燃料產地分布較廣，造成燒結煙氣與其它廠的煙氣既有共性，又有其自身特點[1]：

2.1 煙氣量大，粉塵量大，含濕量大

據計算，第二煉鐵廠正常生產情況下，每生產1 t燒結礦約產生4 200 m3的煙氣，含塵量一般在80～100 mg/m3左右。

2.2 煙氣溫度較低，氧含量高

第二煉鐵廠煙氣溫度波動范圍一般在140～200℃，O2濃度在15%左右。

2.3 含有腐蝕性氣體

在點火及燒結過程中，均產生一定量的SOx、NOx、HCI、HF、H2S等，這些物質遇水后會形成酸，對環(huán)境造成污染。

2.4 SO2濃度較低

由于第二煉鐵廠使用原燃料品種繁多，因此，燒結煙氣SO2含量波動較大，一般在800～1 500 mg/m3，但由于煙氣量大，所以排放總量大。

3 燒結煙氣濕法脫硫系統(tǒng)

3.1 石灰-石膏濕法脫硫工藝原理

天津天鐵冶金集團第二煉鐵廠燒結煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰-石膏濕法脫硫工藝，該工藝是將生石灰加入水中形成石灰乳，再通過噴淋裝置使石灰乳液中的Ca（OH）2與燒結煙氣中的SO2進行化學反應，進而將SO2吸收脫除，最終產物為石膏。整個系統(tǒng)的工藝過程可分為吸收、溶解、中和、氧化、結晶五部分，原理如下[2]：

吸收：

3.2 石灰-石膏濕法脫硫工藝

3.2.1 石灰-石膏濕法脫硫工藝流程組成

第二煉鐵廠燒結煙氣脫硫工程系統(tǒng)按硬件設施可分為六大系統(tǒng)，包括脫硫塔系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石灰漿液制備系統(tǒng)、脫硫副產物處理系統(tǒng)、電氣及自動控制系統(tǒng)、公輔系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。按功能流程可分為煙氣氣路、脫硫水路、石灰漿液水路、脫硫副產物處理和脫硫廢水處理五大流程，見圖1。

圖1 煙氣脫硫系統(tǒng)工藝流程圖

3.2.2 燒結煙氣處理

煙氣脫硫系統(tǒng)煙氣處理流程是在引風機和煙道合適位置開三通，經過電除塵后的燒結煙氣由三通出口經增壓風機匯合進入脫硫塔，煙氣自下而上流動，脫硫劑自上而下噴射，在噴淋段發(fā)生劇烈氣液逆流接觸，進行充分的傳質、傳熱反應，使脫硫效率達90%以上，脫硫后的煙氣以一定的速度流經除霧器的彎曲通道，煙氣被快速、連續(xù)改變運動方向，在離心力和慣性的作用下，煙氣內的霧滴撞擊到除霧器葉片上，被捕集下來，霧滴匯集形成水流，在重力的作用下，下落至漿液段內，實現了氣液分離，使得煙氣含水量＜75 mg/Nm3后，分離后的廢氣由脫硫塔上部煙囪排入大氣。

3.2.3 脫硫副產物的處理

第二煉鐵廠煙氣脫硫系統(tǒng)副產物處理流程為：脫硫塔→石膏漿液泵→水力旋流站→真空皮帶過濾機→石膏外運。

燒結煙氣中的SO2和脫硫劑經過化學反應后形成的脫硫漿液，經過曝氣裝置氧化，使亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。亞硫酸鈣的氧化和石膏的結晶主要在脫硫塔底部反應段進行。氧化后的脫硫漿液經石膏漿液泵送入水力旋流器，濃縮后進入真空皮帶過濾機，形成脫硫石膏濾餅，含水率≤15%。

第二煉鐵廠煙氣脫硫系統(tǒng)生產的脫硫副產物，其主要成分與天然石膏相同,均為二水硫酸鈣晶體CaSO4·2H2O，呈粉末狀，顆粒直徑主要集中在30～50 mm。脫硫石膏主要成分除CaSO4·2H2O外，還包括未完全反應的CaSO3、少量的Ca（OH）2及其它雜質（主要來源于煙氣中的煙塵及脫硫劑中的雜質），因此，有時會呈黃白色或灰褐色，見圖2。

圖2 脫硫副產物

3.2.4 煙氣脫硫系統(tǒng)設備性能參數

表1為第二煉鐵廠燒結煙氣脫硫項目主要性能參數，該設備投產后，運行穩(wěn)定，各項設備參數達到設計要求，可滿足第二煉鐵廠燒結煙氣脫硫項目的需要。

表1 脫硫設備性能參數

4 燒結煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化

第二煉鐵廠燒結煙氣脫硫系統(tǒng)于2013年9月10日建成，在試運行階段，設備運行基本正常，但也存在較多問題，比較突出的有噴嘴堵塞、霧化率不高、吸收劑吸收效率較低等，嚴重影響對燒結煙氣的處理效果。第二煉鐵廠對此進行了大量攻關工作，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設備和參數，突出效益性和實用性，取得了較好的效果。

4.1 脫硫塔噴淋段改進

脫硫塔噴淋段是決定脫硫效果的重要部分，是脫硫工藝的關鍵環(huán)節(jié)，因此，針對噴淋段進行了如下改進：

4.1.1 更換噴嘴為渦流式噴嘴

這種噴嘴既可輸送大顆粒漿液，又能提高霧化效果，更有利于燒結煙氣與脫硫漿液的接觸反應。該噴嘴的特點是在較低的壓降下可使噴出的漿液噴射角度精確且霧化效果好，提高了漿液的噴淋速率，同時，可有效避免阻塞現象，既保證了運行的穩(wěn)定性，又提高了使用壽命。

4.1.2 優(yōu)化系統(tǒng)控制系統(tǒng)

燒結主抽負壓變化會影響混合料燒結過程，負壓的變化將影響燒結煙氣SO2濃度，而SO2濃度變化將影響脫硫漿液的使用量，因此，對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，使其可以根據燒結主抽負壓的變化調整脫硫漿液噴灑量，使液氣比在5～6 L/m3之間，既保證了脫硫效果，又有利于脫硫漿液的高效利用。

4.2 脫硫劑配加量優(yōu)化

脫硫劑的添加量直接關系到脫硫系統(tǒng)的脫硫效果。脫硫劑添加量過小，會導致燒結煙氣SO2不能很好地被收受，達不到脫硫效果；脫硫劑添加過多，會導致資源浪費，也不利于脫硫漿液霧化，而且容易堵塞噴嘴，影響正常生產。為優(yōu)化脫硫劑添加量，選定常用的主抽壓力12 000 Pa為不變量，根據不同脫硫劑配加量觀察脫硫效果變化。如圖3所示，可以看出，脫硫漿液密度在1 180 kg/m3以上，脫硫效果基本不變，達到94%以上，因此，最終確定最佳脫硫劑添加量為每噸水180 kg生石灰。

圖3 脫硫劑添加量與脫硫效率關系圖

5 煙氣脫硫系統(tǒng)運行效果

第二煉鐵廠為了更加真實、有效地評價該煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫效果，邀請了國家環(huán)境監(jiān)察管理部門做出權威評價，同時在系統(tǒng)鋼制煙囪頂端安裝CEMS在線煙氣監(jiān)測儀，時刻監(jiān)測排放煙氣中SO2含量，監(jiān)測系統(tǒng)脫硫效果。

5.1 檢測結果

5.1.1 環(huán)境權威監(jiān)測部門（第三方）檢測結果

環(huán)境監(jiān)測部門分別對燒結煙氣脫硫系統(tǒng)進口和出口廢氣進行了時段檢測，檢驗該系統(tǒng)的實際脫硫效果，檢測結果見表2、表3。

經過檢測，燒結機煙氣經過煙氣脫硫系統(tǒng)后，煙氣出口SO2排放濃度最高為86 mg/m3，脫硫效率為94.7%，符合《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》要求。

5.1.2 煙氣脫硫系統(tǒng)在線監(jiān)測結果

煙氣脫硫系統(tǒng)在線監(jiān)測是通過在脫硫系統(tǒng)煙氣出口安裝在線監(jiān)測設備，可實時檢測脫硫后廢氣的SO2含量。表4為2013-12-01—10期間燒結煙氣脫硫系統(tǒng)在線監(jiān)測數據。

表2 煙氣進口廢氣檢測結果

表3 煙氣出口廢氣檢測結果

表4 2013-12月01—10期間在線監(jiān)測結果

5.2 結果分析

分析表4可以看出：

在本區(qū)間內該系統(tǒng)最高脫硫效率為98.03%，最低為92.02%，平均為94.09%，與第三方檢測數據相近，表明該系統(tǒng)脫硫效果突出，運行穩(wěn)定可靠。

煙氣進口SO2濃度標準差較大，表明實際生產過程中，煙氣負荷變化大，而脫硫效率標準差較小，為0.016%，表明該系統(tǒng)的煙氣負荷適應性較好。

在線監(jiān)測數據和國家環(huán)境權威部門測量結果偏差不大，且都在94%以上，表明數據重復性良好，系統(tǒng)脫硫效率較高、運行穩(wěn)定。

以年運行7 920 h計算，該系統(tǒng)脫硫效率為94.7%，投產前SO2排放量9 962 t/a，投產后年度SO2排放532 t，減少SO2排放量9 430 t/a。

6 結束語

該套燒結機煙氣脫硫系統(tǒng)是第二煉鐵廠在綜合自身原材料優(yōu)勢和生產特點基礎上建立起來的，具有脫硫效率高、占地面積小、操作簡單、負荷適應性好、副產物價值高等特點。投入使用后，該系統(tǒng)出現噴嘴堵塞、霧化率不高、吸收劑吸收效率較低等問題，第二煉鐵廠通過攻關措施，更換噴嘴、完善控制系統(tǒng)、優(yōu)化生石灰配加量等措施，很好地解決了上述問題。經檢測，系統(tǒng)實際脫硫效率大于94%，年可減少SO2排放量9 000余噸，煙氣出口SO2排放濃度達到國家相關環(huán)保規(guī)定要求，大幅度降低了燒結煙氣對周邊環(huán)境的危害，體現了天鐵冶金集團“和諧生產”的發(fā)展理念。

[1] 翁慶強.煙氣脫硫技術在燒結中的應用分析 [J].四川冶金，2011，33（1）：2.

[2] 羅海中，曾少雁.海水脫硫和石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝比較[J].企業(yè)技術開發(fā)，2010，29（15）：8.

Practice of Sintering Fume Desulphurization in Tiantie

LING Zhong-min
(Iron-making Plant 2,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

In order to solve the problems of bad fume treatment effect caused by nozzle clogging and low atomizing rate at the sintering fume desulphurization system of Tiantie Iron-making Plant 2,measures are taken of replacing nozzles,improving control system and optimizing quicklime addition.The actual desulphurization rate of the system is greater than 94%.The emission of sulfur dioxide can be reduced by over 9 000 t per year and its emission concentration at fume outtake meets national environmental protection requirement.The harm which sintering fume gives to the surrounding environment is substantially reduced.

fume desulphurization;sintering;environmental protection;lime paste wet method desulphurization

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.022

2014-06-25

2014-07-10

凌忠敏（1970—），男，工程師，主要從事高爐冶煉工作。