烧结烟气深度脱硫技术的研究与应用.pdf

烧结烟气深度脱硫技术的研究与应用 梁杰群黎柳升吴威陈阳胡艳君 摘要 ：介绍烧结主抽风机余压输送烧结烟气、焦化氨水脱硫 、主副塔脉冲搅拌装置、1 5 0 1 1 1 悬 挂式湿烟囱、硫铵溶液提 纯处理等脱硫新技 术，以及在柳钢 2 3 6 0 m 烧结机头氨法烟气脱硫工程运 行情况：吨矿脱硫成本降到 了2 0 4元( 不合设备折旧费) 。 关键词 ：烧结烟气；脱硫 ；氨水；硫铵 R e s e a r ch a n d Ap p l ica t io n o f D e e p D e s u l p h u r iz a t i0 n T e ch n o l o g y f o r Sint e r ing Fume L I A N G J ie q u n L I L iu s h e n g WU We i C H E N Y a n g HU Y a n j u n Ab s t r act ： Th e n e w d e s u l p hu r iz a t i 0 n t e chn o l o g y，s uch a s s i n t e r ing flu e g a s t r a n s p o r t e d b y e x ce s s iv e p r e s s ur e o f ma i n e x h a us t f a n ，d e s u l p h u r iz a t io n o f co k in g a mmo n ia wa t e r ，p u l s e a g i t a t in g de v ice f o r ma in a n d a u x il ia r y t h i o n i z e r ，1 5 0 m s u s p e n d e d w e t ch imn e y ， r e fi n in g t r e a t me n t for a mmo n i u m s u l p h a t e s o l u t io n ， a n d t h e p r o j e ct o p e r a t io n s it u a t i o n o f s i n t e r i n g fl u e g a s d e s u l p h u r iz a t i0 n w it h a m m o n i a a p p l ie d for 2 x 3 6 0 m S in t e r in g Ma ch in e w e r e in t r o d u ce d ： t h e d e s u l p h u r iz a t io n co s t p e r t o n o f o r e w a s r e d u ce d t o 2 0 4 y u a n ( e x - ce p t for d e p r e cia t io n o f e q u ip me n t ) Ke y W o r ds ： S in t e r in g F l ue Ga s； De s u l p hu r iz a t i 0 n； Ammo ni a W a t e r ； Ammo n iu m S ul ph a t e 1 前言 烧结烟气脱硫是钢铁企业减排工作的重点 ， 也是 国家 “ 十二五 ”二氧化硫总量控制的重点。 经过多年对烧结烟气脱硫 的研究 ，在总结 国内 外氨法脱硫工艺 、运行过程 中的经验教训 ，柳 钢 自主开发了烧结主抽余压输送烧结烟气等多 项新技术应用于 23 6 0 m z 烧结烟气脱硫工程 ， 取得了一定 的效果 。烧结烟气氨法脱硫工艺是 目前脱硫效率较高的工艺之一 ，利用氨水吸收 烟气中的二氧化硫 ，接触反应后生成亚硫酸铵 ， 再进一步氧化生成硫酸铵 ，工艺特点是脱硫效 率高 ，系统运行稳定 ，运行成本低 ，硫 酸铵是 农业用肥原料 ，不产生二次污染 。特别是利用 焦化 的废氨水 ，可达到 以废治废的 目的 。该系 作者 ：梁杰群 ，大专 学历 ，高级工程 师 ，现 主要从 事钢铁企业环境保护 管理工作。 统运用 了烧结主抽余压输送烧结烟气 、焦化氨 水脱硫 、主副塔脉 冲搅拌装置 、1 5 0 m悬挂式湿 烟囱、硫铵溶液提纯处理等技术 ，每套脱硫处 理烟 气量 为 1 21 0 m。 h ( 标 态下 )，脱硫 效 率9 5 ，在脱硫的同时 ，还有 4 0 的除尘效率 及 3 0 的脱硝效率 。系统运行 以来 ，吨矿脱硫 成本降到了 2 0 4元( 不含设备折旧费) 。 2 技术要点 ( 1 )烧结主抽余压输送烧结烟气至脱硫塔。 常规设 计 中烧结主抽 风机压头为 5 0 0 P a ，脱硫 系统塔阻 1 8 0 0 P a ，单靠这样的风机无法把全部 烧结 烟气输送到脱硫系统 ，必须 要另加增压风 机 。根据柳钢前几期脱硫运行经 验 ，经过科学 论证提 出 ，新建 3 6 0 m 烧结 系统时将烧结 主抽 风机压头 由常规的 5 0 0 P a提高至 1 9 0 0 P a ，这 样就不需增加增压风机也可 以把烧结炯气全部 引入脱硫系统 。另外 ，对影响脱硫系统塔 阻的 因素如填料与除雾器的设计选型、湿烟囱与主 副塔直径等进行优化，降低塔阻，优化设计后 塔阻很低( 7 0 01 0 0 0 P a ) 。这样柳钢首先在脱 硫尝试用烧结主抽余压输送脱硫烟气 ，其效果： 增压风机等设备投资省了 5 0 0多万元；运 行 管理更方便 。以前烧结 主抽风机与脱硫增压 风机只要一方 变化运行参 数 ，必须提前沟通才 能动 ，否则会严 重干扰烧结 生产线的运行 ，对 生产管理要求很 高 ，而单风 机运 行就 不会存在 这种问题 ；运行费用大幅下降。在柳钢 1 1 0 m 、2 6 5 m 脱硫系统增压风机运行费用 占总运行 费用的 2 0 。经测算，3 6 0 m z 烧结主抽余压输 送脱硫烟气 ，主抽风机 的电耗 比常规设计 中主 抽风机 +增 压风机的电耗少很多 ，每生产 1吨 烧结矿电耗减少 1 6 k W h 。 ( 2 )全部使用焦化 氨水作为脱硫剂 。经过 技改 ，柳钢焦化厂采用磷酸选择性地 吸收荒煤 气中的氨 ，制取质量分数约 8 的氨水作为脱硫 剂供给烧结进行烟气脱硫 。焦化氨水纯度 比外 购液氨差些 ，有少量杂质 ，刚开始使用 时 ，硫 铵制备系统很难控制，硫铵产量低，严重影响 整个脱硫系统运行。攻关后认为是焦化氨水有 杂质 ，脱硫塔 内溶液与烧结烟气 的化学反应 与 原来加液氨时不一样 ，在采取延长浓缩塔硫 铵 溶液与烧结烟气反应时间提高氧化率、硫铵制 备生产过程 中适 当添加表面活性剂消泡 、优化 工艺操作 等措施 后 ，硫 铵制备 系统生 产顺行 ， 并逐步过渡到全部使用焦化氨水进行烧结烟气 脱硫 ，大大降低脱硫运行成本。 ( 3 )主 、副塔脉 冲搅拌装 置 。烧结烟气粉 尘经过 副塔溶 液喷淋洗 涤后沉降在副塔底 ，尽 管烧结 烟气 含尘浓度不高但量很大 ，形成 的脱 硫污泥越积越 多 ，严重威胁 泵的正常运行 ，影 响脱硫 的同步作业率 。脱 硫污泥如何 清 出塔外 一 直是 困扰湿法脱硫 的难题 。常规做 法是在塔 壁安装搅拌器然后通过输送泵带出含污泥浆 液。 由于塔直径很大搅拌器 只能搅拌局部脱 硫浆液 效果不佳，另外，生产环境对搅拌器要求很高， 尤其是机械密封消耗大成本高 。经过攻关 ，烧 i 一 结厂提出在主副塔底部 布置玻璃钢脉 冲搅拌 管 路取代搅拌器 ，利用脉冲搅拌 泵抽取塔 内溶 液 再 打 回脉冲搅拌 管路搅拌所有塔 内溶液 ，之后 通过副塔输送 泵抽出含 泥浆液 至塔外 。不论 塔 的直径多大 ，设计 布置 的脉 冲搅拌管路都能覆 盖不会 有搅拌死 角 ，所用 的脉 冲搅拌泵都 为常 规 化工泵 ，主副塔脉 冲搅拌装置简洁实用 。使 用后 ，塔 内没有 发现污泥 富集 ，既保证 了泵 的 正常运行又省掉定期清污泥的繁重工作 。 ( 4 )硫铵溶液提纯处理技术。尽管柳钢 3 6 0 m 烧结烟气含尘浓度不高( 3 O 5 0 mg m 。( 标态 下) ) ，但脱 硫母 液含污泥很多 ，如不进行预处 理 ，硫铵 的产质量无法得到保证 。其常规去 除 法是用过滤器过滤 ，将滤 出的渣泥晒干 ，再用 运输工具运到烧结 中和料场 ，这样 占地大 ，污 染周边环境 ，职工劳动强度大 。并且 ，由于烧 结脱硫污泥是经静 电除尘器处理过 的粉尘富集 到副塔 ，粒径很细且有黏性 ，过滤效果难控制。 脱硫污泥去除是个 困扰烧结烟气氨法脱硫 的大 难题 。烧结厂利用重力沉淀硫铵母 液 ，并开发 了新型沉淀罐取代过滤器 ，硫铵母液经过沉渣 罐 自然静置若干小时后 ，上层清液进入缓冲罐 储存 ，下层污泥通过排污阀排至罐底的渣池 ， 污泥在经过充分洗涤后通过管道输送 至烧 结污 泥池。烧结污泥池负责处理烧结灰与转炉污泥 ， 池子溶液偏碱性 ，洗涤后的脱硫污泥输送 到此 没有负作用 。脱硫污泥沉淀系统投运后 ，得到 的硫铵母 液很 清澈 ，硫铵 系统顺行 高产 ，质量 也很稳定 。 ( 5 ) 1 5 0 m悬挂式钢 内筒湿烟囱。钢厂脱硫 常规设计是湿烟 囱直接放在脱硫塔顶上 ，由于 吊装工具 的制 约 ，此种湿 烟囱最高高度 只能做 到 1 0 0 m。尽管脱 硫后 的湿烟气 除去 了大 部分 S O ( 脱硫效率 9 5 ) ，但湿烟气里还有氮氧化 物等有害气体 ，湿烟气温度为 5 0 6 O ，天 气恶劣气压低时湿烟 囱高度不够烟气扩散不好 ， 对周边环境有影响。为此 ，柳钢采用 1 5 0 m悬挂 式钢内筒湿烟囱排放脱硫后湿烟气 。悬挂式钢内 简湿烟囱施工难度很大 ，混凝土外简里空间很狭 小，烟气抬升高度较高，即使在恶劣的气象条件 下烟气扩散都很好，对周边环境影响很小。 ( 6 )氧化技术。一般氨法脱硫设计上都配有 氧化风机及附属设备 ，由此带来了运行复杂与电 耗高等问题，烧结厂利用烧结烟气含氧量高的特 性 ，改进氧化工艺，取消了氧化风机及附属设备 使硫铵氧化率达到 9 9 以上。氧化新技术运用后 达到了节约电耗、提高可靠性的目的。 ( 7 )双效真空蒸发技术 。常规硫铵制备设 计 只用动力厂提供的一次蒸汽给结 晶罐溶液加 热 ，能源利用 不够 。3 6 0 m 烧结硫 铵设计 中， 质量分数约 3 5 的硫铵溶液 ，先经预热 ，然后 进入蒸发器 ，在蒸发器中被一次蒸汽加热 ，同 时 ，蒸发器产生的二次蒸汽通过硫铵加热器将 热量传递给结晶器 内循环液 ，补充结晶器溶液 蒸发带走 的热量。这样 的双效蒸发系统能耗较 低 ，蒸汽消耗量是一效蒸发系统的 7 0 ，并且 ， 采用真空结 晶使硫铵蒸发 、结 晶温度控制在较 低 的水平 ，结 晶罐工作温度为 5 6 5 q C，减轻设 备及系统腐蚀问题。 ( 8 )新 材料 运 用 。从 优 化 系 统性 能 、提 高运行 可靠 性 和经济 性 的角度 ，对 设 备材 料 进 行优 化 ，选择 高分 子 聚乙烯 衬塑 管 、衬 胶 管 、玻璃钢管等非金属管道代替 3 1 6 L不锈钢 管 ，非金 属 管 道 防腐 蚀 效 果 比不锈 钢 管 好 ， 性 价 比高 。 3 结语 ( 1 )23 6 0 m 烧结机头氨法烟气脱硫工程 于 2 0 1 1 0 2开工建设 ，1号 3 6 0 F F I 烧结烟 气脱 ( 上接第 3 9页)预留 1 个智能润滑系统接点 ，方 便 给台车轮加油 。头部滑板处增加 1 段导 向板 ( 支架) ，并带 1 个润滑孔，延长端部滑道寿命。 ( 4 )轨道梁加厚 6 0 m m，相应增加面板及腹 板 厚度 ；每个 上部轨道 梁增加 2块加 强筋板 ， 使 大梁在受热状态下有防倾斜装置 ；轨道对接 口采用斜 角对 接 ，避免 直角止 口处轨 道断裂 ， 轨道接口处表面要求高频淬火，提高表面硬度。 3 结语 ( 1 )改造建设 的 3号 3 6 0 m 烧结机投产后 硫系统 2 0 1 2 0 1 投入运行 ，2号 3 6 0 m 烧结烟 气脱硫 系统 2 0 1 2 0 8投入运行 。系统投用后连 续稳定运行 ，脱硫系统与烧结系统同步运转率 1 0 0 。每套脱硫处理烟气量 ：1 21 0 m3 h ( 标 态下 ) ，烟 气进 口 S O 质量浓度 为 6 0 02 0 0 0 m g m ，烟气进入脱硫 塔 的温度 为 1 3 0 o C一1 8 5 ，处理后烟气采用 1 5 0 m悬挂式钢 内筒湿烟 囱排放 ，S O 脱 除率高达 9 5 以上 ，脱硫后 S O ： 质量浓度 2 1 ，水分 ( W ( H O ) ) 0 2 ，游离酸含量( W ( H ) ) 0 0 5 ，远远 超过电力行业标准( D L 8 0 8 2 0 0 2 ) 副产硫酸铵的标准 ，达到 G B 5 3 5 1 9 9 5化肥硫酸 铵一级品标准。 ( 2 )从 运行情况来看 ，3 6 0 F F I 烧结烟气脱 硫系统主要指标全面达到或超过预期 ，生产连 续稳定 ，对烧结烟气 的适应性强 ，不影 响烧结 主工艺运行 ，脱硫效率高。 ( 3 )存在 问题 ：烧结炯气氨法脱硫尾气在 极端天气情况下 ，尾气下沉对周边 的环境有一 定影响。解决建议 ：参考 在用的脱硫尾气处理 技术并结合柳钢 的实际情况 ，利用烧结机 富余 热气 ，将脱硫尾气烟气温度