LJS型鋼鐵燒結(jié)干法煙氣脫硫工藝研究與應(yīng)用
摘要:本文通過(guò)對(duì)濕法和干法脫硫工藝進(jìn)行比較，以及消化引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，針對(duì)燒結(jié)煙氣特性而開發(fā)的LJS型雙級(jí)反應(yīng)燒結(jié)干法煙氣多組份脫除工藝， 并在福建三鋼對(duì)2#180m2燒結(jié)機(jī)成功應(yīng)用，脫硫效率達(dá)93%以上，同時(shí)全部脫除SO3、HCl、HF等酸性氣體，該項(xiàng)目的實(shí)施可明顯改善鋼鐵廠周邊的大氣環(huán)境。
關(guān)鍵詞:燒結(jié)煙氣, 干法脫硫, 雙級(jí)反應(yīng)
1 前言
福建三鋼閩光股份有限公司位于三明市區(qū)，環(huán)保要求高。 福建省環(huán)保局要求三鋼新上的一臺(tái)180m2燒結(jié)機(jī)，必須配套建設(shè)煙氣脫硫裝置。由于燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫在國(guó)內(nèi)外均剛起步，缺乏成熟的應(yīng)用范例。為此，三鋼公司進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一年多的考察和調(diào)研。
三鋼公司在對(duì)干、濕法多種脫硫工藝進(jìn)行可行性對(duì)比分析后，首先排除了濕法工藝，因?yàn)闈穹摿蚬に嚧嬖谝韵聦?duì)三鋼公司不利的因素：
1)設(shè)備和煙囪需要防腐，特別是由于燒結(jié)煙氣，無(wú)論是否加裝GGH，煙囪均需防腐，而煙囪防腐處理投資大、難度高；
2)耗水量大，存在廢水排放，需要進(jìn)一步配套廢水處理裝置；
3)投資和能耗較高，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高；
4)煙囪高度較低，煙囪冒白煙不利于工廠形象，容易造成周圍老百姓的誤解。
5)脫硫石膏無(wú)法處理。脫硫石膏用于水泥廠需要進(jìn)一步烘干和成球，需要進(jìn)一步的投資，不經(jīng)濟(jì)，用于制作石膏板又擔(dān)心純度無(wú)法滿足要求，沒(méi)有銷路。
為此，三鋼公司確定采用成熟的干法脫硫工藝。在進(jìn)一步對(duì)國(guó)內(nèi)干法脫硫工藝和裝置進(jìn)行調(diào)研論證基礎(chǔ)上，最終選擇龍凈在電廠干法脫硫技術(shù)成功應(yīng)用基礎(chǔ)上， 專門針對(duì)燒結(jié)煙氣特性開發(fā)的LJS型雙級(jí)反應(yīng) （干法）煙氣多組份脫除工藝。該工藝具有以下特點(diǎn)：
1)雖然沒(méi)有燒結(jié)煙氣脫硫的業(yè)績(jī)，但已有包括火電廠300MW機(jī)組在內(nèi)的幾十臺(tái)干法脫硫裝置的應(yīng)用業(yè)績(jī)，工藝技術(shù)成熟、可靠。龍凈還是國(guó)內(nèi)大型環(huán)保設(shè)備的專業(yè)制造商，擁有除塵器、干式石灰消化器、氣力輸送等干法脫硫工藝關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造能力。
2)可以直接利用三鋼現(xiàn)成的生石灰，在島內(nèi)消化成消石灰，運(yùn)行成本低。
3)配套布袋除塵器，粉塵排放小于50mg/Nm3，還可以與機(jī)頭的電除塵器配合使用，來(lái)保證煙囪的排放不因機(jī)頭電除塵器的不正常工作而受影響。
4)耗水量小，沒(méi)有廢水排放，電耗也低。
5)該工藝可以脫硫全部的SO3和HCL、HF 酸性氣體，設(shè)備的煙囪均不需要防腐。
6)特別是，三鋼了解到，鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)排放的煙氣中含有一定的二惡英（據(jù)德國(guó)克虜伯公司的研究證明，燒結(jié)機(jī)煙氣所排放的二惡英占?xì)W洲所有二惡英排放總量的20％以上），該工藝配套布袋除塵器，今后通過(guò)添加活性炭，可以進(jìn)一步脫除二惡英。
三鋼于2007年1月與龍凈簽訂合同，2007年3月完成設(shè)計(jì)審查。從2007年6月初開始安裝，10月18日正式投入運(yùn)行。
2 工藝機(jī)理及流程
一個(gè)典型的LJS型煙氣凈化系統(tǒng)由吸收劑及吸附劑注入系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、物料再循環(huán)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、脫硫后除塵器系統(tǒng)以及儀表控制系統(tǒng)等組成，其工藝流程見圖1：
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燒結(jié)機(jī)煙氣經(jīng)過(guò)機(jī)頭電除塵器后進(jìn)入主抽風(fēng)機(jī)，然后直接進(jìn)入煙囪排放，或者通過(guò)LJS系統(tǒng)凈化后返回?zé)焽枧欧。LJS凈化系統(tǒng)的流程為：煙氣從底部進(jìn)入LJS 吸收塔，吸收劑（消石灰）、吸附劑（可選項(xiàng)，其目的是吸附二惡英等有機(jī)污染物）、循環(huán)灰在吸收塔的文丘里管前高溫段加入，隨煙氣一起通過(guò)文丘里管，在文丘里管上部形成循環(huán)流化床，使顆粒與煙氣之間具有很大的相對(duì)滑落速度，顆粒反應(yīng)界面不斷摩擦、碰撞更新，從而極大地強(qiáng)化了氣固間的傳熱、傳質(zhì)，除去煙氣中的SOX、HCl、HF 等氣體，為了達(dá)到最佳的反應(yīng)溫度，在文丘里管上部設(shè)置噴水降溫裝置，為快速化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造合適的溫度條件。經(jīng)過(guò)吸收塔凈化后的煙氣從頂部向下進(jìn)入下游的除塵器進(jìn)行除塵，凈化后的煙氣經(jīng)ID 風(fēng)機(jī)返回?zé)焽枧欧。除塵器收集到的物料一部分返回吸收塔進(jìn)一步反應(yīng)，只有一小部分從灰斗排到副產(chǎn)物倉(cāng)。
該脫硫工藝的主要化學(xué)反應(yīng)式為：
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3 主要技術(shù)參數(shù)
三鋼燒結(jié)機(jī)LJS型雙級(jí)反應(yīng)（干法）煙氣多組份脫除工藝裝置采用旁路布置，主要技術(shù)參數(shù)如下：
1)燒結(jié)機(jī)基本參數(shù)：主機(jī)規(guī)格：180m2；主抽風(fēng)機(jī)：7500m3/min；年運(yùn)行時(shí)間：7500h；
2)脫硫裝置設(shè)計(jì)參數(shù)：需脫硫的煙氣量（半脫） ：430000m 3/h；入口SO2濃度：3000-5000mg/Nm3；入口煙氣溫度：140～180℃，最高240℃；脫硫效率：≥93% ；出口SO2濃度：≤400mg/Nm3；出口煙氣溫度：75 ℃；出口粉塵濃度：≤50mg/Nm 3；
4 工藝布置
整個(gè)凈化系統(tǒng)布置在煙囪后廠區(qū)主干道及成球車間道路之間，吸收塔、布袋除塵器、ID 風(fēng)機(jī)等設(shè)備中心線呈直線布置。吸收塔、生消石灰倉(cāng)橫跨廠區(qū)主干道，用鋼支架支撐在混凝土平臺(tái)梁上，混凝土平臺(tái)兩柱跨度為8m，平臺(tái)頂部距地面7m，凈空達(dá)5.5m以上，能滿足現(xiàn)有廠區(qū)主干道交通的需要。脫硫布袋除塵器相對(duì)于吸收塔橫向布置，其平臺(tái)與吸收塔平臺(tái)標(biāo)高一致，利用平臺(tái)下與地面之間的空間，布置部分流化風(fēng)機(jī)等工藝設(shè)備，脫硫引風(fēng)機(jī)布置在地面層，控制樓布置在二層平臺(tái)面上。主要輔助工藝設(shè)施如工藝水系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)就近圍繞脫硫塔，各設(shè)備的平面和空間組合，既做到工作分區(qū)明確，又做到合理、緊湊，最大限度地節(jié)省了用地。其外觀照片見圖2。
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5 運(yùn)行情況
2007年10月，三鋼180m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫系統(tǒng)順利通過(guò)240小時(shí)的連續(xù)滿負(fù)荷考核試運(yùn)行。 三鋼燒結(jié)煙氣脫硫DCS運(yùn)行畫面示于圖3。
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1)主要運(yùn)行參數(shù)：煙氣量：430000-460000m3/h；脫硫率：≥93%，最高達(dá)到99% ；出口煙氣溫度：73-76℃；出口SO2濃度：30～380mg/Nm3；出口粉塵濃度：～30mg/Nm 3；
2)能耗、物耗：電耗：1056kw（含脫硫系統(tǒng)、ID 風(fēng)機(jī)）；水耗量：19t/h（含石灰消化用水）；生石灰耗量：1.4t/h。
3)投資及運(yùn)行費(fèi)用：項(xiàng)目總投資：3000 萬(wàn)元；運(yùn)行費(fèi)用：625 元/ 噸SO2（不含折舊）。
6結(jié)語(yǔ)
LJS型燒結(jié)煙氣干法脫硫工藝的研究及應(yīng)用成功，可使得三鋼燒結(jié)原來(lái)排放的煙氣中含SO2平均5000mg/m3，降低到平均濃度小于400mg/m3，甚至小于100mg/m3。 大大降低了大氣SO2的排放量和排放濃度，從而大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染物。三鋼項(xiàng)目的投運(yùn)表明，該工藝技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)適用，也標(biāo)志著三鋼為實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)SO2減排邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
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