姜秀玲

[摘 要]介紹了球團廠豎爐煙氣采用石灰-石膏濕法脫硫的基本原理和工藝路線，結(jié)合投入運行的系統(tǒng)進行總結(jié)，給出了針對采用石灰作為脫硫劑的濕法工藝的主要設計參數(shù)的選擇。

[關(guān)鍵詞]球團；煙氣脫硫；石灰-石膏法；設計參數(shù)

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0173-01

1、前言

近年來隨著我國城市霧霾等極端天氣增多，大氣污染物排放已得到廣泛關(guān)注。鋼鐵行業(yè)能耗以煤和煤炭為主，是我國大氣污染物的排放大戶，其中球團過程造成的SO2排放占鋼鐵生產(chǎn)全流程的50%以上，與燒結(jié)同為是鋼鐵企業(yè)SO2控制的重點[1-4]。我國頒布了較為嚴格的政策和標準來控制鋼鐵行業(yè)的大氣污染物。目前，國內(nèi)大、小型鋼廠已經(jīng)逐步上馬了一系列脫硫裝置，主要有石灰/石灰石—石膏法以其脫硫效率高，運行穩(wěn)定等優(yōu)點在鋼鐵行業(yè)中占有重要的份額。

本文通過設計唐山銀水球團石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工程的成功運行表明，此工藝適合球團煙氣的脫硫、除塵。

2、項目設計

唐山銀水實業(yè)集團球團廠為消減2-8m2豎爐煙氣中的SO2排放量，新建煙氣脫硫裝置，采用石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工程已運行一年，脫硫效率≥95%，各項指標均達到環(huán)保要求。

2.1 工藝原理

從豎爐排出的含硫原煙氣經(jīng)過電除塵器除塵后引入吸收塔。煙氣與來自吸收塔上部噴淋層的漿液逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)和吸收反應，煙氣中的SO2及HCl、HF等酸性氣體被脫除。凈化后的煙氣經(jīng)吸收塔頂部兩級除霧器除去煙氣中夾帶的液滴后，通過塔頂返回到原煙囪排入大氣。副產(chǎn)物為石膏。

主要化學反應是：

（1）漿液制備

CaO+ H2O→Ca （OH）2

Ca （OH）2→Ca2++2OH

（2）SO2吸收

SO2+ H2O→H2SO3

H2SO3→H++HSO3-

HSO3-→H++ SO32-

Ca （OH）2 + SO2 → CaSO3·1/2H2O + 1/2H2O

Ca （OH）2 + SO3 →CaSO4·1/2H2O + 1/2H2O

（3）氧化結(jié)晶過程

CaSO3·1/ 2H2O + 1/2O2 → CaSO4·1/2H2O

2.2 設計條件

2.2.1 設計參數(shù)

2.2.2 工藝流程

1）煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)將未脫硫的煙氣引入脫硫裝置，在吸收塔內(nèi)脫硫凈化。由于原引風機余壓可克服脫硫裝置系統(tǒng)的壓降，項目中不另設增壓風機。

2）吸收劑制備及供給系統(tǒng)

生石灰粉主要成份如下：CaO≥80%，雜質(zhì)<5%，粒度<1mm，活性度>300。

由密封罐車將生石灰粉運輸至脫硫區(qū)域，經(jīng)氣力輸送至制漿區(qū)的生石灰粉倉儲存。儲存于粉倉中的生石灰粉在氣化風機的流化下，通過旋轉(zhuǎn)給料閥進入消化罐制備成濃度為30-35%的消石灰漿液，經(jīng)振動篩除渣后進入漿液箱，加水配制成濃度為10-15%的消石灰漿液，然后經(jīng)漿液輸送泵送至吸收塔和循環(huán)泵入口。

3）SO2吸收系統(tǒng)

吸收塔設計為噴淋、吸收和氧化一體的單塔，吸收塔頂部建濕煙囪，煙塔合一結(jié)構(gòu)。2爐一塔。待處理的煙氣進入直徑為6.5m的吸收塔與噴淋的石灰漿液逆流接觸，3層噴淋層對應3臺循環(huán)泵，單元制運行。吸收塔內(nèi)部自下而上分為氧化區(qū)、噴淋區(qū)、除霧區(qū)。煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣發(fā)生化學反應后生成亞硫酸鈣。亞硫酸鈣被就地氧化成硫酸鈣。生成的石膏通過吸收塔排漿泵排入石膏脫水系統(tǒng)中。凈化后的煙氣由塔頂濕煙囪排入大氣。

4）石膏脫水系統(tǒng)

由吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)石膏旋流器一級脫水后，再由真空皮帶脫水機進行二級脫水，得到合格的副產(chǎn)物成品石膏。

5）工藝水系統(tǒng)

工藝用水主要用于漿液制備系統(tǒng)的補給水、除霧器沖洗水、氧化風增濕、設備冷卻水等。

2.3 重要設計參數(shù)選取

石灰-石膏法是由石灰石-石膏法演變而來，且濕法脫硫最早應用于電廠，鋼鐵行業(yè)的煙氣具有自身濕法設計應由于脫硫劑石灰漿液為強堿性，不能完全照搬傳統(tǒng)石灰石-石膏法在設計參數(shù)。

2.3.1 氧化倍率

鋼廠豎爐中的煙氣含氧量較高，自身氧化能力較強，氧化倍率可選擇1.5～2。

2.3.2 液氣比

由于氫氧化鈣為強堿性，塔內(nèi)吸收反應主要發(fā)生在液面上，且反應快[5]，液氣比應低于石灰石-石膏法，可選擇3～7 l/m3。

2.3.3 煙氣接觸時間

由于環(huán)保要求日益嚴格，煙氣接觸時間應適當延長，選擇4.5～5s。

2.3.4 pH

石灰作為脫硫劑，塔內(nèi)pH控制在6左右。

2.4 調(diào)試與運行情況

唐山銀水球團廠豎爐煙氣脫硫系統(tǒng)實際運行中，煙氣入口溫度在100～130℃之間，SO2濃度在500～1500mg/Nm3之間，粉塵濃度在80～100 mg/Nm3之間。SO2排放濃度在50～80 mg/Nm3，粉塵排放濃度30～50mg/Nm3，滿足環(huán)保要求和業(yè)主要求。

3、結(jié)語

唐山銀水球團廠豎爐煙氣石灰-石膏法脫硫系統(tǒng)目前已成功運行一年，脫硫效果理想，基本達到了安全、穩(wěn)定、高效的運行目的。通過運行證明，根據(jù)處理對象合理選擇設計參數(shù)，該脫硫工藝可以滿足豎爐煙氣脫硫、除塵的需要，不僅脫硫率可達到95%以上，而且出口粉塵排放也能滿足50mg/Nm3的環(huán)保要求。該脫硫工藝為石灰-法煙氣技術(shù)在處理鋼廠煙氣脫硫中應用又一成功案例，同時也增加了濕法脫硫比選工藝。

參考文獻

[1] 趙羚杰.中國鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放清單及減排成本研究[D].杭州，浙江大學碩士論文，2016.

[2] 蘭國謙.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.

[3] 王英杰.承鋼360m2燒結(jié)機濕法煙氣脫硫工藝應用[J].燒結(jié)球團，2015，40（2）：50-53.

[4] 翟鑫.燒結(jié)球團行業(yè)脫硫現(xiàn)狀及減排對策研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，10：19.

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