徐德坤，白宗正，胡國(guó)安，禹金龍

（寧波鋼鐵有限公司，浙江寧波 315807）

前言

寧波鋼鐵有限公司是一家鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，為充分利用富余煤氣，企業(yè)建成一套135 MW 汽輪發(fā)電機(jī)組，配套400 t/h 超高壓全燃煤氣鍋爐，燃料為高、轉(zhuǎn)混合煤氣及焦?fàn)t煤氣。鍋爐排放煙氣中的SO2濃度在80∽100 mg/m3，最高時(shí)超過(guò)200 mg/m3，顆粒物濃度6～8 mg/m3，不能滿足生態(tài)環(huán)境部《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》（環(huán)大氣（2019）35號(hào)）和《關(guān)于執(zhí)行國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物特別排放限值的通告》（浙環(huán)發(fā)（2019）14 號(hào)）中排放限值SO2≤35 mg/m3，顆粒物≤5 mg/m3的要求。見(jiàn)表1。

表1 某天機(jī)組負(fù)荷及對(duì)應(yīng)的煙氣SO2濃度

1 技術(shù)方案選擇

通過(guò)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外脫硫工藝的分析研究，脫硫方法一般可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫等三類。經(jīng)檢測(cè)，寧鋼余能發(fā)電廠燃?xì)忮仩t煙氣中的硫主要有兩個(gè)來(lái)源，分別是焦?fàn)t煤氣中H2S以及高爐煤氣中的H2S和羥基硫。受目前公司內(nèi)部條件所限，短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)煤氣含硫的源頭治理，故燃燒前脫硫不予考慮；燃燒中脫硫則對(duì)工藝改動(dòng)較大，也難以實(shí)現(xiàn)；因此，燃燒后脫硫（煙氣脫硫）就成了唯一的選擇。

電廠燃?xì)忮仩t作為公司煤氣系統(tǒng)的緩沖用戶，負(fù)荷受全公司煤氣平衡影響，大幅度頻繁波動(dòng)，煙氣量也隨之實(shí)時(shí)變化；煤氣作為一種相對(duì)潔凈的燃料，煙氣中的SO2濃度也遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐。

上述因素決定了余能發(fā)電廠燃?xì)忮仩t煙氣中SO2總量較少，且隨著機(jī)組負(fù)荷變化而變化，因此，脫硫工藝的選擇也需適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化的特點(diǎn)。在滿足超低排放要求的前提下，綜合考慮項(xiàng)目特點(diǎn)和廠區(qū)工藝布局的實(shí)際情況，遵循流程簡(jiǎn)化、操作簡(jiǎn)單、節(jié)約投資、固廢處理方便、節(jié)省占地等原則，確定了碳酸氫鈉干法脫硫工藝，并配套布袋除塵系統(tǒng)。

2 脫硫除塵工藝

2.1 脫硫系統(tǒng)

2.1.1 碳酸氫鈉干法脫硫原理

碳酸氫鈉干法脫硫技術(shù)基本原理是酸堿反應(yīng)。在除塵器前段煙道噴入經(jīng)研磨處理后的碳酸氫鈉粉末，粉末在高溫?zé)煔獾淖饔孟录せ?，NaHCO3在溫度達(dá)到140 ℃時(shí)迅速發(fā)生爆米花反應(yīng)，表面積迅速增加，具備極高的反應(yīng)活性，煙氣與激活的碳酸氫鈉粉末充分接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO2及其他酸性介質(zhì)被吸收凈化。

碳酸氫鈉干法脫硫技術(shù)主要由以下幾步組成。

鈉鹽熱激活

與酸性氣體反應(yīng)

2.1.2 碳酸氫鈉干法脫硫工藝流程

碳酸氫鈉研磨輸送系統(tǒng)包括料倉(cāng)、旋轉(zhuǎn)給料閥、螺旋給料器（計(jì)量裝置）、研磨機(jī)、分級(jí)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)等。碳酸氫鈉原料由原料倉(cāng)通過(guò)螺旋給料器（進(jìn)入研磨機(jī)的物料量取決于煙氣中SO2濃度，通過(guò)調(diào)整給料螺桿的速度來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)料量）均勻進(jìn)料至研磨機(jī)中，研磨后進(jìn)行分級(jí)篩選，符合細(xì)度的物料由輸送風(fēng)機(jī)噴入鍋爐尾部煙道，碳酸氫鈉粉噴入熱煙氣中后會(huì)迅速反應(yīng)，生成具有高比表面積和多孔的活性碳酸鈉，活性碳酸鈉與煙氣中的SO2、SO3在高溫下充分反應(yīng)，脫除酸性物質(zhì)，同時(shí)生成硫酸鈉顆粒，隨煙氣一同進(jìn)入除塵器［1］［2］。

2.2 布袋除塵系統(tǒng)

2.2.1 布袋除塵原理

布袋除塵器通過(guò)濾袋將粉塵從濁煙氣中分離出來(lái)。含塵煙氣從外向內(nèi)流過(guò)濾袋，在增壓風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，緩慢而均勻地穿過(guò)濾袋，塵粒被擋在濾袋外面，潔凈煙氣經(jīng)凈氣室匯集到出口煙道后外排。當(dāng)布袋除塵器的前后壓差或時(shí)間達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，通過(guò)脈沖壓縮空氣將濾袋外面捕集到的粉塵吹落到除塵器底部的灰斗內(nèi)。

2.2.2 布袋除塵工藝流程

含塵煙氣進(jìn)入除塵器的進(jìn)口煙道后，通過(guò)進(jìn)口導(dǎo)流板進(jìn)入各個(gè)濾室。速度較高的含塵氣流在導(dǎo)流板的作用下降速并均勻分布于整個(gè)濾室，之后，在增壓風(fēng)機(jī)的作用下氣流以緩慢的速度穿過(guò)濾袋，粉塵被攔截在濾袋表面，煙氣在經(jīng)過(guò)凈化后排出。附著在濾袋表面的粉塵在壓縮空氣的作用下脫離濾袋并落入灰斗內(nèi)?；叶穬?nèi)的粉塵由星型給料閥排出，以羅茨風(fēng)機(jī)為動(dòng)力經(jīng)輸灰系統(tǒng)送入灰倉(cāng)［3］［4］。

2.3 增壓風(fēng)機(jī)及附屬管道

新增煙道從原有鍋爐引風(fēng)機(jī)出口引出，之后匯總到總煙道，經(jīng)研磨后的碳酸氫鈉粉末噴入總煙道，脫硫反應(yīng)后生成的Na2SO4和未及反應(yīng)的Na2CO3（或NaHCO3）隨煙氣一道進(jìn)入布袋除塵器，通過(guò)布袋除塵后的凈煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)增壓后由煙囪排入大氣。見(jiàn)圖1。

圖1 脫硫除塵系統(tǒng)工藝流程圖

3 碳酸氫鈉干法脫硫工藝技術(shù)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便，調(diào)節(jié)靈活，可控性好，自動(dòng)化程度高。

（2）適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)濁煙氣中的SO2濃度，調(diào)節(jié)進(jìn)入煙道的脫硫劑量來(lái)適應(yīng)各種工況，達(dá)到脫除煙氣中SO2的目的。

（3）脫硫效率可達(dá)95%以上，脫硫劑利用率高，脫硫劑用量少，副產(chǎn)物量少，副產(chǎn)物Na2SO4是化工產(chǎn)品。

（4）系統(tǒng)全干態(tài)運(yùn)行，沒(méi)有廢水處理和排放問(wèn)題，也不存在濕法脫硫技術(shù)導(dǎo)致的“白煙”問(wèn)題，無(wú)二次污染。

（5）無(wú)需建設(shè)脫硫塔，脫硫劑直接噴入煙道，不額外增加占地面積。

（6）脫硫劑制備設(shè)施占地面積小，布置靈活，運(yùn)行能耗較濕法脫硫、半干法脫硫低，節(jié)約能耗。

（7）脫硫系統(tǒng)溫降低，僅10 ℃左右，可直接由原煙囪排放，煙囪不需要做防腐處理。

（8）脫硫劑成本相對(duì)較高，但煙氣總的含硫量低，成本增加有限。

4 運(yùn)行分析

4.1 運(yùn)行效果

改造前鍋爐煙氣SO2含量在80∽100 mg/m3，異常時(shí)超過(guò)200 mg/m3，煙氣總量隨機(jī)組負(fù)荷變化；顆粒物含量在6∽8 mg/m3。均不能滿足超低排放的要求。改造前鍋爐煙氣污染物排放數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 改造前鍋爐煙氣排放數(shù)據(jù)

改造后，調(diào)試期間煙氣SO2含量可低于5 mg/m3，脫硫效率超過(guò)95%。為節(jié)約運(yùn)行成本，將煙氣SO2目標(biāo)值設(shè)定為25 mg/m3。實(shí)際煙氣SO2含量小于30 mg/m3，顆粒物含量小于3 mg/m3，均滿足超低排放要求。改造后鍋爐煙氣污染物排放數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 改造后鍋爐煙氣排放數(shù)據(jù) mg/m3

對(duì)某天鍋爐煙氣污染物整點(diǎn)瞬時(shí)值分析，詳見(jiàn)表4，均能滿足超低排放要求。

表4 某天鍋爐煙氣污染物整點(diǎn)瞬時(shí)值數(shù)據(jù)

4.2 脫硫灰處置

脫硫灰主要成分為Na2SO4，以及少量未經(jīng)脫硫反應(yīng)的Na2CO3（或NaHCO3）和煤氣中帶來(lái)的粉塵。不含危險(xiǎn)化學(xué)品物質(zhì)，Na2SO4可作為水玻璃、元明粉的生產(chǎn)原料，也可以作為水泥助劑的生產(chǎn)原料。因用戶用量較少，供過(guò)于求，所以處理脫硫灰還需另付處置費(fèi)，每噸約500 元。在滿足超低排放要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)合理控制脫硫劑的噴吹量。

4.3 社會(huì)效益

項(xiàng)目自2020 年10 月份投產(chǎn)以來(lái)，電廠燃?xì)忮仩t煙氣污染物實(shí)現(xiàn)了超低排放。據(jù)估算，累計(jì)實(shí)現(xiàn)SO2減排56 t，顆粒物減排3.67 t，為公司實(shí)現(xiàn)大氣污染物總體減排目標(biāo)和創(chuàng)建“綠色寧鋼”作出了重要貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

碳酸氫鈉干法脫硫工藝簡(jiǎn)單，一次性投資少，占地面積小，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，全干法治理，脫硫效率高，運(yùn)行成本低，負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，有效避免煙囪“白煙”產(chǎn)生，可以滿足更嚴(yán)格的排放指標(biāo)，逐漸成為國(guó)內(nèi)大部分鋼鐵企業(yè)燃?xì)忮仩t煙氣治理的首選工藝。寧波鋼鐵有限公司余能發(fā)電廠燃?xì)忮仩t采用該工藝，取得了良好的減排效果。