楊 瑩

（福建省德化縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站 福建泉州 362500）

1 引言

進(jìn)入“十二五”，國(guó)家環(huán)保部門(mén)頒布了一系列新的政策。根據(jù)頒布的《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 28662-2012對(duì)現(xiàn)運(yùn)行脫脫設(shè)施提出了更高要求。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，2015年1月1日起，現(xiàn)有的鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)企業(yè)排入大氣中的煙氣中所含SO2濃度不能大于200 mg/Nm3。面對(duì)更嚴(yán)厲的排放標(biāo)準(zhǔn)和總量控制要求，必須對(duì)現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)整體進(jìn)行改造。2013年德化鑫陽(yáng)公司氧化球團(tuán)廠采用一種新型濕法脫硫設(shè)備（DS-多相反應(yīng)器）對(duì)原有脫硫設(shè)施煙氣進(jìn)行改造。2013年11月已在福建德化縣鑫陽(yáng)礦業(yè)氧化球團(tuán)廠實(shí)際應(yīng)用，年綜合脫硫效率可達(dá)98%以上。

2 技術(shù)原理

該球團(tuán)爐煙氣脫硫采用濕式石灰-石膏法脫硫工藝，本文將重點(diǎn)對(duì)該脫硫技術(shù)中核心設(shè)備DS-多相反應(yīng)器進(jìn)行介紹。

2.1 多相反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和原理

DS-多相反應(yīng)器由若干個(gè)吸收單元組成，每個(gè)單元設(shè)有回轉(zhuǎn)體式內(nèi)置構(gòu)件。當(dāng)煙氣和吸收漿液從反應(yīng)器頂流入，特殊內(nèi)置構(gòu)件強(qiáng)迫氣、液相不斷改變速度和方向。漿液在中心回轉(zhuǎn)體的作用下均勻分散成液膜、液幕，從中心向各個(gè)方向均勻散開(kāi)。塔壁上的錐環(huán)又將散開(kāi)的吸收漿液向下單元中心回轉(zhuǎn)體中心聚焦，形成新的液膜、液幕。當(dāng)液幕與塔構(gòu)件沖擊時(shí)，產(chǎn)生液沫、液滴。煙氣與吸收漿液間存在速度差，當(dāng)煙氣在一次次穿過(guò)液幕時(shí)，液幕被霧化成直徑很小的霧滴；液膜、液幕、液滴充滿反應(yīng)器空間。在氣、液兩相充分接觸過(guò)程中，煙氣中的SO2被吸收。整個(gè)塔內(nèi)速度場(chǎng)大體可分為兩個(gè)區(qū)域：高速流動(dòng)區(qū)域和渦流區(qū)域。高速流動(dòng)區(qū)域主要作用是對(duì)吸收漿液進(jìn)行分散、霧化，增大漿液的比表面積。渦流區(qū)域主要是加強(qiáng)煙氣同漿液的攪拌混合，使其充分接觸反應(yīng)，加速傳熱、傳質(zhì)。自上而下，高速流動(dòng)區(qū)逐步擴(kuò)大，而渦流區(qū)被壓縮，吸收液霧化效果越來(lái)越強(qiáng)烈。

3 技術(shù)方案及工藝流程

3.1 技術(shù)方案及工藝流程

鑫陽(yáng)公司球團(tuán)爐煙氣脫硫采用濕式石灰-石膏法脫硫工藝，（工藝流程參見(jiàn)圖1 ）吸收塔采用DS-多相反應(yīng)器，處理煙氣量按210000 m3/h工況煙氣量設(shè)計(jì)，脫硫率為99%。吸收劑采用石灰粉，脫硫后的煙氣依次經(jīng)過(guò)除霧器除去霧滴后經(jīng)煙囪排放。脫硫產(chǎn)物為石膏漿液，通過(guò)料漿排出泵送至尾礦壩處。

3.2 系統(tǒng)及主要設(shè)備

圖1 工藝流程圖

鑫陽(yáng)公司球團(tuán)廠脫硫工藝系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等組成，具體包括2臺(tái)吸收塔、2臺(tái)循環(huán)槽（含攪拌裝置）、4臺(tái)循環(huán)泵、1料漿排出泵、氧化系統(tǒng)、1臺(tái)除霧器和脫硫煙囪、石灰粉倉(cāng)、2臺(tái)石灰漿液給料泵、料漿排出泵等設(shè)備。

表1 主要設(shè)備

3.2 技術(shù)參數(shù)

3.2.1 煙氣系統(tǒng)。煙氣進(jìn)入多相反應(yīng)器脫硫，脫硫后凈煙氣經(jīng)除霧器后進(jìn)入新建煙囪排放。一級(jí)吸收塔與二級(jí)吸收塔之間用高分子材料制作煙道以克服酸液的腐蝕。

3.2.2 吸收系統(tǒng)。由于該球團(tuán)廠煙氣SO2濃度高（5000-8000 mg/Nm3），為了保證脫硫效率，設(shè)置2臺(tái)多相反應(yīng)器串聯(lián)。每座多相反應(yīng)由3個(gè)單元組合而成，反應(yīng)器直徑為4600 mm。每臺(tái)多相反應(yīng)器下安裝1臺(tái)循環(huán)槽，煙氣出口從循環(huán)槽上部側(cè)面接出。一級(jí)循環(huán)槽中的脫硫渣漿通過(guò)料漿排出泵送到尾礦壩。原煙氣從反應(yīng)器頂部與吸收漿液并流進(jìn)入，氣、液、固三相充分接觸反應(yīng)后進(jìn)入循環(huán)槽，在循環(huán)槽上部分離。煙氣進(jìn)入一級(jí)吸收塔與吸收劑進(jìn)行充分接觸反應(yīng)，大部分SO2被吸收下來(lái)，經(jīng)一級(jí)吸收的煙氣進(jìn)入二級(jí)吸收塔與新鮮的吸收劑進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，使出口SO2濃度達(dá)到設(shè)計(jì)保證值。

3.2.3 制漿系統(tǒng)。石灰漿液制備系統(tǒng)包括石灰供應(yīng)及儲(chǔ)存系統(tǒng)、吸收漿液制備及給料系統(tǒng)。石灰通過(guò)專用的密封粉罐車運(yùn)至脫硫區(qū)，通過(guò)壓縮空氣送入粉倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存。粉倉(cāng)配有一套料位測(cè)量?jī)x器及稱重給料設(shè)備，通過(guò)稱重給料設(shè)備將粉倉(cāng)內(nèi)的石灰計(jì)量加入制漿槽，并按比例計(jì)量加入工藝水或?yàn)V液，通過(guò)攪拌制成固體含量約15%的石灰漿液。配好的石灰漿液通過(guò)吸收劑給料泵（采用變頻控制）計(jì)量送至吸收系統(tǒng)。

3.2.4 給排水系統(tǒng)。給料水系統(tǒng)包括工藝水給水和脫硫漿液排放二部分。工藝水通過(guò)現(xiàn)有的廠區(qū)內(nèi)工業(yè)水管網(wǎng)直接供給。脫硫石膏通過(guò)料漿排出泵直接排到尾礦壩，在設(shè)置尾礦壩1臺(tái)回水泵，將尾礦池內(nèi)澄清液返回制漿和吸收系統(tǒng)，一部分用于石灰制漿，一部分補(bǔ)充吸收系統(tǒng)。

4 運(yùn)行情況

鑫陽(yáng)公司于2012年5月使用本文所述技術(shù)及系統(tǒng)在公司球團(tuán)廠對(duì)原有脫硫設(shè)施進(jìn)行改造，于當(dāng)年11月投入運(yùn)行。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行來(lái)看，該脫硫系統(tǒng)脫硫效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、設(shè)施維護(hù)管理簡(jiǎn)單方便、運(yùn)行費(fèi)用低。

4.1 煙氣處理效果。首先，煙氣進(jìn)入一級(jí)吸收塔與吸收劑進(jìn)行充分接觸反應(yīng)，大部分SO2被吸收下來(lái)，經(jīng)一級(jí)吸收的煙氣進(jìn)入二級(jí)吸收塔與新鮮的吸收劑進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，使出口SO2濃度降到最低。其次，氣液順流，氣、液兩相在塔內(nèi)形成高速湍流區(qū)，氣、液充分接觸，脫硫效率高。2013年鑫陽(yáng)公司豎爐原煙氣脫硫前SO2濃度為4565000 mg/Nm3；煙塵100 mg/Nm3。凈化后煙氣SO2排放低于50 mg/Nm3，煙塵≤30 mg/Nm3。SO2產(chǎn)生量為1445噸，脫硫后排放量42噸，綜合脫硫率穩(wěn)定在97%-99%。

4.2 運(yùn)行費(fèi)用低。一是單位脫硫成本低。由于無(wú)噴嘴，循環(huán)泵揚(yáng)程可降低，降低能耗。2013年，鑫陽(yáng)公司脫硫工程每年可脫除二氧化硫1403噸，年運(yùn)行費(fèi)用43萬(wàn)元，單位脫硫成本為305元/噸.SO2，與技改前采用“雙堿法”脫硫的單位脫硫成本減少400元/噸.SO2。二是運(yùn)行管理費(fèi)用低。由于吸收塔體采用耐溫、耐磨、高強(qiáng)度的改性高分子材料整體成型。不存在塔體防腐層脫落、腐蝕和塔體滲漏等問(wèn)題。使用期間不再需要對(duì)塔體進(jìn)行維修，在提高綜合脫硫率的同時(shí)減少運(yùn)行費(fèi)用。

4.3 脫硫機(jī)組穩(wěn)定安全運(yùn)行。由于吸收塔內(nèi)具有以下幾個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，確保設(shè)施高效穩(wěn)定運(yùn)行。（1）無(wú)噴嘴，克服了傳統(tǒng)濕式石灰-石膏法中漿液噴嘴易磨損、堵塞問(wèn)題；（2）塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)死區(qū)，不會(huì)結(jié)垢、堵塞，煙氣阻力低。（3）塔內(nèi)無(wú)死角和灰塵積聚區(qū)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生因灰塵積聚而影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況。2013年該脫硫機(jī)組（停產(chǎn)除外）穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間達(dá)≥7900小時(shí)。4.4吸收塔采用單元模塊結(jié)構(gòu)，主設(shè)備在工廠成型，現(xiàn)場(chǎng)組裝，大大縮短施工周期且主體占地面積小。

5 結(jié)語(yǔ)

德化縣鑫陽(yáng)礦業(yè)氧化球團(tuán)廠豎爐脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行表明，濕式石灰-石膏法脫硫工藝，吸收塔采用DS-多相反應(yīng)器，由于DS-多相反應(yīng)器采用特殊材料制作，采取特有加工方法加工。無(wú)論從脫硫效果或者是在安裝、運(yùn)行及維護(hù)等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的濕式石灰-石膏法脫硫，鋼鐵行業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)不景氣的背景下，面臨嚴(yán)重的環(huán)境壓力和減排壓力的挑戰(zhàn)，鑫陽(yáng)公司采用的新的脫硫工藝特別適用于類似球團(tuán)、燒結(jié)機(jī)進(jìn)口煙氣量及SO2濃度起伏變化大，脫硫效果不穩(wěn)定的老舊脫硫設(shè)施的改造。