孫建萍(南昌市國(guó)昌環(huán)保科技有限公司,江西南昌 330012)

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濕式鎂法脫硫在燒結(jié)機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐

孫建萍
(南昌市國(guó)昌環(huán)?？萍加邢薰?江西南昌 330012)

【摘 要】鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生二氧化硫總量,占全國(guó)排放總量的11%以上,僅次于電力企業(yè)。而燒結(jié)機(jī)的二氧化硫排放量占鋼鐵企業(yè)總排放量的40%-80%。目前國(guó)內(nèi)燒結(jié)脫硫工藝有氨-硫銨法、石灰石膏法,各種脫硫方式都有自己的優(yōu)缺點(diǎn),通過(guò)方大特鋼科技股份有限公司燒結(jié)機(jī)采用的濕式鎂法工藝的應(yīng)用實(shí)踐,闡述了濕式鎂法脫硫的工藝的優(yōu)缺點(diǎn),以及運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】燒結(jié)脫硫 濕式氧化鎂未能 實(shí)踐

1 前言

鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生二氧化硫總量,占全國(guó)排放總量的11%以上,僅次于電力企業(yè)。而燒結(jié)機(jī)的二氧化硫排放量占鋼鐵企業(yè)總排放量的40%-80%。目前國(guó)內(nèi)燒結(jié)脫硫工藝有氨-硫銨法、石灰石膏法、密相干塔法等等,共約20余種,其中干法占22%,濕法占78%,各種脫硫方式都有自己的優(yōu)缺點(diǎn),本文通過(guò)方大特鋼科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“方大”)燒結(jié)機(jī)采用的濕式鎂法工藝的應(yīng)用實(shí)踐,闡述了濕式鎂法脫硫的工藝的優(yōu)缺點(diǎn),以及運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵過(guò)程。

2 項(xiàng)目的基本情況

方大燒結(jié)機(jī)面積共為380m2,機(jī)頭配套有電除塵,煙氣經(jīng)電除塵處理后的情況為:SO2濃度均值為1400-3000 mg/Nm3。按照《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB28662-2012)表2中污染物排放限值的要求,SO2濃度值≤200mg/m3,因此方大投資建設(shè)了一套濕式鎂法脫硫系統(tǒng),系統(tǒng)2013年底建成投運(yùn),目前已穩(wěn)定運(yùn)行。

3 工藝原理

項(xiàng)目采用濕式氧化鎂脫硫技術(shù),燒結(jié)機(jī)主抽后的煙氣經(jīng)脫硫增壓風(fēng)機(jī)加壓后,送入脫硫系統(tǒng),凈化后由塔頂煙囪排出,脫硫塔采用雙循環(huán)噴淋空塔,脫硫劑為MgO與水反應(yīng)生成Mg(OH)2。煙氣脫硫后生成的硫酸鎂溶液經(jīng)凈化后送到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)制成七水硫酸鎂。

3.1 煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)主要有增壓風(fēng)機(jī)、煙氣擋板和膨脹節(jié)等組成。燒結(jié)煙氣電除塵凈化煙塵降至80mg/m3以下,凈化后的煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后混合送入濃縮降溫塔。

3.2 吸收系統(tǒng)

吸收系統(tǒng)由濃縮降溫塔與吸收塔兩部分構(gòu)成,增壓后的煙氣在濃縮降溫塔內(nèi),煙氣被噴淋的吸收液冷卻并除去部分二氧化硫,同時(shí)硫酸鎂溶液同時(shí)得到濃縮,經(jīng)過(guò)濃縮降溫塔后降溫的煙氣進(jìn)入吸收塔,在吸收塔內(nèi)二氧化硫迅速溶于噴淋溶液中,降落在吸收塔下面的漿液池,最終排入濃縮降溫塔內(nèi)濃縮。凈化后的煙氣經(jīng)過(guò)吸收塔頂部的除霧器后由設(shè)在濃縮降溫塔塔頂?shù)臒焽枧湃氪髿狻?/p>

吸收系統(tǒng)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下:

SO2+H2O=H2SO3

H2SO3+Mg(OH)2=MgSO3+2H2O

H2SO3+MgSO3=Mg(HSO3)2

Mg(HSO3)2+Mg(OH)2=2MgSO3+2H2O

3.3 硫酸鎂凈化系統(tǒng)

隨著SO2的不斷吸收,濃縮降溫塔內(nèi)硫酸鎂溶液的濃度會(huì)越來(lái)越高,需向外排出一部分,排出的硫酸鎂溶液(含亞硫酸鎂)先進(jìn)入氧化罐,其中亞硫酸鎂氧化成硫酸鎂,然后進(jìn)入漿液凈化裝置。通過(guò)對(duì)溶液加熱、結(jié)晶、蒸發(fā)、干燥等工藝制成七水硫酸鎂產(chǎn)品。系統(tǒng)中的氧化反應(yīng)為:

2MgSO3+O2=2MgSO4

Mg(HSO3)2+O2=MgSO4+H2SO4

4 脫硫運(yùn)行關(guān)鍵過(guò)程

脫硫的關(guān)鍵參數(shù)包括:脫硫劑的漿液濃度、濃縮塔(吸收塔)漿液濃度、濃縮塔(吸收塔)液位、PH值,這些參數(shù)對(duì)脫硫效果和系統(tǒng)運(yùn)行有直接的影響。

4.1 脫硫劑的漿液密度

脫硫劑的漿液密度可直接影響脫硫效率,密度過(guò)低會(huì)降低SO2的吸收、漿液過(guò)高會(huì)造成設(shè)備磨損和管道堵塞,因此Mg(OH)2漿液密度控制非常重要,一般不應(yīng)小于8%,也不應(yīng)大于30%。

4.2 濃縮塔(吸收塔)Mg(SO)4濃度

隨著SO2的不斷吸收,濃縮降溫塔內(nèi)硫酸鎂溶液的濃度會(huì)越來(lái)越高,當(dāng)Mg(SO)4濃度趨于飽和后吸收液對(duì)的SO2吸收會(huì)有抑制作用,為保證SO2的吸收效率,需將吸收塔內(nèi)Mg(SO)4濃度控制在10%左右,濃縮塔內(nèi)Mg(SO)4濃度控制在25%左右。

4.3 濃縮塔(吸收塔)液位

通過(guò)保持漿液液面高度在一定范圍內(nèi)可使溶液有足夠的反應(yīng)時(shí)間,提高SO2的吸收率,因此將濃縮塔液位控制在2-3米之間,吸收塔液位控制8-10米之間比較合理。

4.4 控制PH值

由于SO2的吸收反應(yīng)大部分在煙氣與噴淋漿液接觸的瞬間完成,所以反應(yīng)過(guò)程中PH值必須嚴(yán)格控制。運(yùn)行過(guò)程中高PH值可以提高SO2的吸收效率,但降低了Mg(OH)2的利用率;低的PH值增加了系統(tǒng)的酸度,提高了Mg(OH)2的利用率,但是脫硫效果又會(huì)有所下降。因此濃縮塔漿液PH值控制在6.0～7.0之間,吸收塔漿液PH值控制在5.5～6.5之間,即可提高脫硫劑的利用率又能滿足脫硫效果。

5 運(yùn)行效果分析

項(xiàng)目投入使用后,二氧化硫排放能穩(wěn)定達(dá)到150mg/Nm3以下,脫硫效率大于90%,且脫硫后二氧化硫排放濃度小于200毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米。與其它的脫硫方法比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)如下:

5.1 脫硫效率高

因?yàn)檠趸V化學(xué)反應(yīng)活性方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鈣基脫硫劑,并且由于氧化鎂的分子量較碳酸鈣和氧化鈣都比較小。因此其它條件相同的情況下氧化鎂的脫硫效率要高于鈣法的脫硫效率。

5.2 投資費(fèi)用少

氧化鎂法與石灰石石膏法工藝大致相同,但由于作為鎂基的溶解堿性比鈣基高數(shù)百倍,所需液氣比僅為鈣基脫硫的1/6-1/3,而且反應(yīng)強(qiáng)度更高,大大減少循環(huán)漿液,因此在吸收塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、循環(huán)漿液量的大小、系統(tǒng)的整體規(guī)模、設(shè)備的功率都可以相應(yīng)較小,整個(gè)脫硫系統(tǒng)的投資費(fèi)用可以降低。

5.3 運(yùn)行費(fèi)用低

氧化鎂的價(jià)格比氧化鈣的價(jià)格高一些,但是脫除同樣的SO2氧化鎂的用量是碳酸鈣的40%;水電汽等動(dòng)力消耗方面較小,這樣就能節(jié)省很大一部分費(fèi)用。同時(shí)氧化鎂法副產(chǎn)物的出售又能抵消很大一部分費(fèi)用。

5.4 無(wú)二次污染

常見的濕法脫硫工藝?yán)锩?不可避免的存在著二次污染的問(wèn)題。對(duì)于本項(xiàng)目所采用的濕式氧化鎂脫硫www.gesep.com環(huán)保術(shù)而言,脫硫產(chǎn)物是MgSO4·7H2O不會(huì)發(fā)生二次污染的問(wèn)題。

5.5 七水硫酸鎂的制成系統(tǒng)還需完善

硫酸鎂溶液經(jīng)凈化后送到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)制成七水硫酸鎂的工藝還需進(jìn)一步完善,容易發(fā)生堵塞,隨著技術(shù)的不斷完善副產(chǎn)品制成系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行,氧化鎂脫硫技術(shù)將會(huì)逐步得到更廣泛的應(yīng)用。