孫海寧

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300301）

燒結(jié)煙氣半干法脫硫運(yùn)行優(yōu)化

孫海寧

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300301）

對(duì)天鋼燒結(jié)煙氣半干法脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，通過(guò)控制生石灰消化程度，加強(qiáng)霧化噴水系統(tǒng)檢查，控制床層厚度，合理控制壓差等優(yōu)化措施，確定了燒結(jié)煙氣半干法脫硫運(yùn)行的關(guān)鍵工藝運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，脫硫效率達(dá)到85%以上，同步率達(dá)到100%，各項(xiàng)排放指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，年減排二氧化硫5 000 t，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

半干法；煙溫；霧化

1　引言

“十三五”期間對(duì)鋼鐵行業(yè)的環(huán)保要求日益嚴(yán)格，鋼鐵企業(yè)在環(huán)保上的投入不斷加大，不能滿足環(huán)保要求的企業(yè)將退出市場(chǎng)。隨著國(guó)家環(huán)保指標(biāo)的收緊和人民群眾對(duì)改善環(huán)境呼聲的提高，環(huán)保壓力很可能成為壓死部分鋼鐵企業(yè)的最后一根稻草。燒結(jié)工序SO2排放量約占企業(yè)總排放量的80%以上，同時(shí)燒結(jié)工序是我國(guó)現(xiàn)階段鋼鐵流程中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，減排壓力逐年增加。天津鋼鐵集團(tuán)有限公司為推進(jìn)二氧化硫減排工作，結(jié)合天鋼燒結(jié)煙氣自身特點(diǎn)選擇了LJS燒結(jié)煙氣半干法脫硫系統(tǒng)，于2013年9月投入使用。系統(tǒng)投入使用過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，通過(guò)不斷優(yōu)化，解決了這些問(wèn)題，并取得了良好的運(yùn)行效果。

2　工藝原理

在原燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)出口處引出燒結(jié)煙氣從吸收塔底部進(jìn)入吸收塔，在吸收塔的進(jìn)口處，高溫?zé)煔馀c吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分混合，進(jìn)行脫硫反應(yīng)，在這一區(qū)域主要是吸收劑與HCl、HF等酸性氣體的反應(yīng)。然后煙氣經(jīng)過(guò)吸收塔的文丘里管，進(jìn)入循環(huán)流化床；物料在循環(huán)流化床內(nèi)，氣體和固體由于氣流的作用，產(chǎn)生湍動(dòng)與混合，在上升的過(guò)程中，不斷形成絮狀物返回，絮狀物在湍動(dòng)中又不斷解體重新隨氣流提升，使得氣固間的滑落速度達(dá)到單顆?；渌俣鹊膸资?；頂部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步促進(jìn)了絮狀物的返回，提高了塔內(nèi)顆粒的密度，床內(nèi)的Ca/S比高達(dá)50以上，SO2充分反應(yīng)。在文丘里的出口段有噴水裝置，噴入的霧化水把脫硫反應(yīng)器內(nèi)的煙溫的降低至85℃，同時(shí)將未消化的GaO消化生成Ca（OH）2，從而使得SO2與Ca（OH）2的反應(yīng)成為離子型反應(yīng)。吸收劑和循環(huán)脫硫灰在文丘段的塔內(nèi)進(jìn)行第二步的充分反應(yīng)。工藝簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1　天鋼燒結(jié)系統(tǒng)工藝圖

3　運(yùn)行中存在的問(wèn)題和控制難點(diǎn)

系統(tǒng)投入運(yùn)行初期，出現(xiàn)了塔壁結(jié)塊、導(dǎo)流板堵塞、流化床塌床等情況?，F(xiàn)場(chǎng)的一些實(shí)際工況達(dá)不到要求，出口SO2波動(dòng)范圍大，脫硫效率不能穩(wěn)定控制。具體問(wèn)題匯總?cè)缦拢?/p>

設(shè)計(jì)煙溫高，生產(chǎn)難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。脫硫系統(tǒng)的入口煙溫設(shè)計(jì)要求：最高150℃，最低130℃。但實(shí)際生產(chǎn)中，天鋼燒結(jié)煙氣溫度偶爾會(huì)出現(xiàn)在110～130℃之間，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，尤其是冬季生產(chǎn)，在停機(jī)檢修后重新恢復(fù)生產(chǎn)，燒結(jié)系統(tǒng)煙氣溫度無(wú)法升高，會(huì)導(dǎo)致脫硫效率降低，排放濃度超標(biāo)。

塔壁出現(xiàn)結(jié)厚現(xiàn)象，大塊脫落容易造成塌床，事故率高。

流化床操作條件嚴(yán)格，稍有不慎會(huì)導(dǎo)致塌床事故。流化床氣流速度過(guò)慢，或?qū)е麓罅棵摿蚧一?，造成塌床事故。氣流速度控制過(guò)快，大量的吸收劑隨氣流一起進(jìn)入除塵器，要達(dá)到很高的脫硫率是不可能的，且對(duì)下游除塵系統(tǒng)造成了很大負(fù)荷量。

布袋數(shù)量多，檢查維護(hù)難度大。整個(gè)360m2燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)有10 304只布袋，265 m2燒結(jié)煙氣脫硫有9 024只布袋，每只布袋必須完好無(wú)損，才能滿足粉塵的排放要求。一旦有幾條或幾十條布袋破損，煙氣與脫硫劑的混合煙氣就會(huì)隨著布袋排放出去，造成粉塵排放數(shù)據(jù)超標(biāo)，而近萬(wàn)條的布袋一一抽出檢查或整體組織更換并不現(xiàn)實(shí)。

4　優(yōu)化措施

4.1控制生石灰消化程度，充分利用消化放熱，提前蒸汽加熱預(yù)防板結(jié)

整個(gè)脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)為負(fù)壓抽風(fēng)式，吸收塔內(nèi)露點(diǎn)溫度為70℃左右，在不同條件下，會(huì)有一定的偏差浮動(dòng)。出于系統(tǒng)安全穩(wěn)定考慮，我們將吸收塔出口正常生產(chǎn)溫度設(shè)定為90℃含以上。但是脫硫的化學(xué)反應(yīng)需要噴水來(lái)作為介質(zhì)，所以根據(jù)水路系統(tǒng)的最大降溫?cái)?shù)值15℃（既回水調(diào)節(jié)閥100%開(kāi)啟），加上出口最低溫度，可以得到滿足脫硫要求的最低入口煙溫為105℃。故得出結(jié)論，只有入口溫度在105℃以上的情況下，脫硫才可以噴水運(yùn)行。通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷總結(jié)，日常當(dāng)燒結(jié)煙氣溫度不能達(dá)到要求時(shí)，適當(dāng)降低生石灰消化率，將部分消化反應(yīng)在脫硫塔內(nèi)進(jìn)行，利用消化放熱提高煙氣溫度，同時(shí)吸收部分富余水量。冬季啟車(chē)時(shí)，煙氣溫度低，在啟車(chē)之前，脫硫系統(tǒng)應(yīng)做好脫硫準(zhǔn)備，風(fēng)門(mén)到位，建床完畢，蒸汽加熱系統(tǒng)以及流化風(fēng)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒，達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)值。由于系統(tǒng)內(nèi)灰斗流化風(fēng)系統(tǒng)以及物料循環(huán)系統(tǒng)都有蒸汽加熱裝置，對(duì)于流動(dòng)的脫硫劑，溫度會(huì)達(dá)到100℃以上，使之遇到低溫?zé)煔饪梢匝杆贀]發(fā)，防止水與脫硫劑板結(jié)。通過(guò)以上措施，能確保滿足煙溫要求，保證脫硫效果。

4.2加強(qiáng)霧化噴水系統(tǒng)檢查，避免塔壁厚，降低事故率

首先對(duì)原有噴嘴底座進(jìn)行加固，避免噴嘴抖動(dòng)造成霧化曲線的偏移。其次，噴嘴的好壞是重中之重。噴嘴直接在吸收塔內(nèi)噴出霧化水，日常生產(chǎn)時(shí)，由于無(wú)法觀察到噴出的水，所以平時(shí)的檢查尤為關(guān)鍵。由于噴出的水需要均勻，所以保證噴嘴水平，垂直于塔壁尤為關(guān)鍵。在日常的檢修中，必須進(jìn)行霧化實(shí)驗(yàn)，因此在噴嘴附近設(shè)計(jì)了專用的霧化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。噴嘴噴出的水霧均勻程度是評(píng)價(jià)噴嘴的重要標(biāo)準(zhǔn)。在回水調(diào)節(jié)閥100%開(kāi)啟的情況下開(kāi)始霧化實(shí)驗(yàn)，從回水100%到0%，噴嘴始終不能出現(xiàn)線性水柱，觀察噴出的半球狀水霧簾是否均勻，觀察半球是否弧度勻稱，有無(wú)“缺角”、“破損”的情況發(fā)生。霧化實(shí)驗(yàn)效果必須完好，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將造成塔內(nèi)結(jié)壁、結(jié)塊，使塔底墜落物增多等嚴(yán)重后果。系統(tǒng)增設(shè)一套噴嘴備用，一旦發(fā)現(xiàn)正在使用的噴嘴出現(xiàn)問(wèn)題，立即切換備用系統(tǒng)，確保脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3找到床層壓力合理區(qū)間，控制床層厚度

流化床在生產(chǎn)中的計(jì)算方法是：吸收塔出口壓力（計(jì)量表得出）-吸收塔入口壓力（計(jì)量表得出）-吸收塔空塔壓力（設(shè)計(jì)之初測(cè)量得出）=流化床壓力，也就是所謂的床層厚度。它表示著在吸收塔文丘里上段到塔頂脫硫劑的多少。煙氣在文丘里以上的塔內(nèi)流速均保持在4～6m/s。控制流化床的厚度，以及煙氣在吸收塔的流速，對(duì)于脫硫效率的影響非常大。在實(shí)際的生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)摸索，我們將床層壓力控制在0.9～1.2 kPa，可以有效防止落灰等情況的發(fā)生，也可以使循環(huán)灰達(dá)到很高的利用率。在非正常情況下，由于空塔阻力增加，在物料循環(huán)開(kāi)度相同的情況下，會(huì)出現(xiàn)床層壓力增加的情況。為了控制煙氣在吸收塔內(nèi)的停留時(shí)間，適當(dāng)調(diào)整引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)，保證流速在6～10m/s之間，這樣既可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定，又可以提高脫硫效率。

4.4合理控制壓差，延長(zhǎng)布袋壽命

經(jīng)過(guò)多次反復(fù)研究實(shí)踐，我們將布袋壓差控制在1.0～1.3 kPa之間，這樣可以保證布袋的阻值不會(huì)太高，而掛灰過(guò)多，也可以保證布袋不會(huì)被過(guò)度噴吹加速損壞。同時(shí)在壓差范圍內(nèi)盡量減少噴吹次數(shù)，增加清灰風(fēng)機(jī)主管壓力，從而可以適當(dāng)延長(zhǎng)噴吹氣罐膜片的壽命，進(jìn)而延長(zhǎng)布袋壽命。

結(jié)合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立布袋定點(diǎn)排查制度判斷布袋實(shí)際使用情況。脫硫系統(tǒng)有4個(gè)倉(cāng)室，每個(gè)倉(cāng)室有兩條旋轉(zhuǎn)噴吹臂。一旦發(fā)現(xiàn)存在粉塵超標(biāo)的情況，依次停吹各倉(cāng)室，觀察粉塵濃度排放的變化，初步判斷哪個(gè)倉(cāng)室出現(xiàn)了問(wèn)題。利用檢修時(shí)間，對(duì)可疑倉(cāng)室的布袋上方進(jìn)行排查，逐個(gè)檢查周邊噴出脫硫灰的布袋，發(fā)現(xiàn)破損的予以更換。這樣既保證了排灰系統(tǒng)不超標(biāo)，也節(jié)約了維護(hù)成本。

4.5加強(qiáng)吸收劑質(zhì)量把控，嚴(yán)格控制制灰過(guò)程

吸收劑的制作及供給系統(tǒng)是相對(duì)比較獨(dú)立的一個(gè)分系統(tǒng)。影響吸收劑品質(zhì)的主要是兩點(diǎn)：一是生石灰本身質(zhì)量，二是消石灰制備效果。為此，我們對(duì)脫硫灰的入廠質(zhì)量加強(qiáng)了控制，要求CaO≥80%，粒度（＜1 mm）要達(dá)到99%以上，活性度活性T60小于4min。在制灰過(guò)程中嚴(yán)格控制三級(jí)消化加水量和溫度。

5　優(yōu)化效果

通過(guò)運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與同步率逐步提高，脫硫效率可達(dá)到90%以上，同步運(yùn)行率達(dá)到100%。近6個(gè)月的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1　天鋼燒結(jié)脫硫系統(tǒng)2015-09—2016-02期間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

6　結(jié)語(yǔ)

天鋼煉鐵廠在脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，不斷優(yōu)化改進(jìn)，總結(jié)出了最佳的操作方案，系統(tǒng)故障率逐步降低，同步率也滿足了生產(chǎn)的需求。出口SO2濃度可達(dá)到50mg/m3以下，出口顆粒物平均在15mg/m3以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，年減排SO25 000 t，取得了良好的環(huán)境效益。

Optim ization of Operation of Sintering Fume Sem i Dry M ethod Desulfurization

SUN Hai-ning
（Tianjin Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Tianjin 300301，China）

The paper analyzes the problems occurring during the running of Tiangang sintering fume semi dry method desulfurization system.After optimization measures were taken such as controlling quicklime slaking，enhancing inspection on atomizing and spraying system，controlling bed thickness and reasonably controlling pressure difference，critical process parameters for sintering fume semi drymethod desulfurization were defined and the stable running of desulfurization system realized.Desulfurization efficiency reached over 85%and synchronous rate，100%.Emission indices were much lower than those required by the national standard and annual sulfur dioxide emission was reduced by 5 000 t，achieving good economic and social benefits.

semidrymethod；fume temperature；desulfurization；atomization

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.04.021

2016-03-07

2016-04-07

孫海寧（1982—），男，黑龍江雙城人，本科，工程師，主要從事燒結(jié)、原料生產(chǎn)技術(shù)方面的研究工作。