鋼鐵燒結機石灰—石膏脫硫技術降成本
濟南高新開發(fā)區(qū)中泰環(huán)保技術開發(fā)中心(以下簡稱中泰環(huán)保)，作為專門解決鋼鐵廠燒結機脫硫難題的環(huán)保技術研發(fā)企業(yè)，成功研發(fā)制造出適合我國鋼鐵廠特點的石灰－石膏煙氣脫硫技術，在由中國環(huán)境報社舉辦的“2009環(huán)保優(yōu)秀品牌企業(yè)”評選中獲得殊榮。在2005年~2009年間，這項技術應用于15個項目。經(jīng)過多次改進，目前，這項技術能夠很好地適應燒結煙氣粉塵濃度高、煙氣量和煙氣溫度波動大等特點，解決了目前石灰—石膏脫硫技術存在的問題。
難點:如何消除或減緩設備結垢、堵塞現(xiàn)象
解決思路:外阻式噴霧管實現(xiàn)防堵塞；帶維修導軌的煙氣凈化裝置實現(xiàn)了不停機在線檢修易結垢系統(tǒng)
中泰環(huán)？偨(jīng)理王京福介紹說，目前，濕式石灰—石膏法脫硫塔常用的脫硫噴漿設備為美國碗狀噴頭和日本川崎螺旋式噴嘴，脫硫區(qū)域設置 2~4層噴淋層，每層噴淋層安裝一定數(shù)量的噴嘴。燒結機煙氣含塵濃度高，普通噴嘴容易堵塞，其安裝方式固定，致使結垢噴嘴只能等到燒結機停機后才能進行處理。然而，對于燒結機機頭煙氣脫硫設備，如果結垢成分不及時處理，脫硫效率必然受到影響，并且可能產生一系列的連鎖反應(如在一定程度上影響燒結負壓)。
針對燒結機煙氣特點，中泰環(huán)保自主研發(fā)了噴霧式煙氣凈化器(含七項發(fā)明、實用型專利)。在解決結垢堵塞問題方面，設備采用了外阻式噴霧管和帶維修導軌的煙氣凈化裝置。外阻式噴霧管設計為多孔噴管，這種設計可根據(jù)煙氣特點設置噴霧管數(shù)量、排列、轉向等，安裝三四套噴漿系統(tǒng)。以一套大型脫硫設備為例，噴淋層高12m，設置4~8套噴淋系統(tǒng)，噴霧管數(shù)量為30~40個。另設一套備用系統(tǒng)(備用系統(tǒng)的設置可使燒結脫硫系統(tǒng)同步運行率達到99％以上)。
王京福介紹說，就實際運行情況來看，設備有很高的脫硫除塵功效，經(jīng)檢測脫硫效率可達95.9％(數(shù)據(jù)來源:唐山市環(huán)境監(jiān)測中心站監(jiān)測報告，唐環(huán)監(jiān)測 (氣)字(2009)第059號)，除塵效率可達95％(數(shù)據(jù)來源:山東省環(huán)境監(jiān)測中心站監(jiān)測報告，魯環(huán)監(jiān)(委)2004第080號)。
帶維修導軌的煙氣凈化裝置在脫硫系統(tǒng)的運用，實現(xiàn)了不停機在線檢修易結垢系統(tǒng)。有了這套設備，當一套噴漿系統(tǒng)工作一段時間后停止，工作人員可開啟噴漿備用系統(tǒng)，將需要更換的噴漿系統(tǒng)中的噴霧管取出，清理結垢成分，從而保證了脫硫效率不受影響。清潔后噴霧管可循環(huán)使用(使用壽命不小于兩年)。
難點:如何降低整套脫硫設備的阻力
解決思路:整套系統(tǒng)分段，減少設備管道的彎度、長度，控制系統(tǒng)內部的溫度；不使用阻力大、易結垢的除霧器
降低脫硫設備的風氣阻力是一個不可忽視的問題。王京福介紹說，鋼鐵燒結過程中需要氣體運動才能保證產量。如果脫硫設備風氣阻力過大，首先會影響燒結機生產；其次，煙氣的運動會因為阻力過大，最終影響除塵、脫硫的效率；第三，因為阻力大，要增加增壓風機以增加煙氣流動速度，會導致建設成本的增加。
王京福告訴記者，公司采用的噴霧式煙氣凈化器通過兩種途徑降低整套脫硫設備的阻力。第一，經(jīng)過相關比摩阻計算與實際實施得到的數(shù)據(jù)，把整套系統(tǒng)分段，減少設備管道的彎度、長度，控制系統(tǒng)內部的溫度，將氣體流速、膨脹都控制在理想范圍內，將整套脫硫系統(tǒng)的整體阻力降低為200pa~350pa。由于阻力小，所以這套系統(tǒng)不使用增壓風機，可保證不影響燒結機產量。第二，不使用阻力大、易結垢的除霧器。王京福介紹說，采用凈化器后，塔內脫硫后的煙氣和水分形成渦流狀，通過慣性力進行氣水分離，使煙氣含水量保持在3.5％左右，脫水后的煙氣經(jīng)煙囪排空，分離出的水分沿塔壁流向塔底，成功攻克了濕法脫水問題。
難點:照搬電廠脫硫工藝，造成設備連續(xù)運行時間不能保證
解決思路:脫硫塔過硫部分采用304L不銹鋼制作，其他涉及脫硫系統(tǒng)壽命的關鍵部位，采用內/外防腐抗磨技術
目前，我國燒結機上使用的石灰—石膏法脫硫設備，因其造價低、占地面積小、使用動力小，占已上脫硫設施總數(shù)量的50％以上。但是由于照搬電廠脫硫工藝和設計缺陷，有些設施的脫硫塔堵塞和噴霧系統(tǒng)結垢速度超過了清理、維修能力，連續(xù)運行時間能夠超過半年以上的并不多。據(jù)估算，僅此給鋼鐵企業(yè)造成的經(jīng)濟損失約在10億元以上。
除了解決因結垢、堵塞而引起的難題之外，關鍵部分的材料選用也是重點。王京福告訴記者，目前一些企業(yè)的脫硫塔過硫部分使用304L不銹鋼制作，其他涉及脫硫系統(tǒng)壽命的關鍵部位，采用內/外防腐抗磨技術，也保證了設備的使用壽命。
據(jù)王京福介紹，經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，脫硫塔過硫部分采用碳鋼(以前較為流行的方法)制作(內加防腐)，雖然降低了脫硫設備的成本，但是設備不抗酸性氣體腐蝕，壞損率高，維修更換頻繁，使用壽命短，導致設備維修率大大提高。如果脫硫塔現(xiàn)在過硫部分采用304L不銹鋼制作，其他涉及脫硫系統(tǒng)壽命的關鍵部位，采用內/外防腐抗磨技術，同時通過技術手段有效控制循環(huán)水氯離子含量在3000mg/L以下，可減輕對不銹鋼的腐蝕，保證設備的使用壽命。
難點:運行費用如何減？
解決思路:脫硫設備省去氣—氣換熱器，不增設增壓風機，降低設備能耗
2008年8月，中國鋼鐵協(xié)會哈爾濱燒結脫硫會議的文件指出:山東某鋼鐵廠120m2燒結機機頭煙氣采用循環(huán)流化床脫硫工藝，運行費用噸燒結礦增加成本14元，噸鋼增加成本30元，脫除1噸二氧化硫花費將近6000元；某鋼鐵廠2×83m2燒結機采用氨—硫銨法脫硫工藝，液氨價格為3500元/ 噸，實際運行中，噸燒結礦增加成本7.3元，噸鋼增加成本16.06元。
從以上資料可以看出，高昂的運行費用是許多燒結機脫硫設備不投入使用的原因之一。中泰環(huán)保設計的燒結機煙氣脫硫系統(tǒng)是在正壓條件下進行，因此不必考慮煙氣對風機的腐蝕問題，整套脫硫設備可以省去氣—氣換熱器，同時也減少了換熱器因腐蝕、堵塞而增加的維修費用。不設除霧器，整套脫硫設備阻力小，不影響燒結機生產，不需要增設增壓風機，大大節(jié)省了脫硫成本。同時，整套設備耗電量低，比如200m2的燒結機，普通配套環(huán)保設施的單位耗電量約1500千瓦時，中泰環(huán)保脫硫設備單位耗電量僅為300千瓦時。綜合計算，整套脫硫系統(tǒng)使每噸燒結礦增加成本不超過1.5元(費用已記入折舊，且不抵減減排費用)。
現(xiàn)以河北省唐山地區(qū)示范工程唐山港陸鋼鐵股份有限公司150m2燒結機脫硫系統(tǒng)為例，計算中泰環(huán)保脫硫系統(tǒng)的運行費用。運行成本如下表:
表1運行成本及經(jīng)濟效益統(tǒng)計表
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按表1計算，增加脫硫設備后，一噸燒結礦增加成本0.93元，噸鋼增加成本2.04元，脫除1噸二氧化硫花費約為444.6元。
鋼鐵廠燒結機脫硫工程業(yè)績匯總
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注：1.副產品為脫硫石膏；2.每平方米燒結機脫硫設備投資15萬元～20萬元；采用不銹鋼制作，設計使用壽命20年。
濟南市環(huán)保局關于濟南庚辰鋼鐵有限公司1號和2號燒結機煙氣排放在線監(jiān)測截屏
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