青钢105m2烧结机烟气湿法脱硫工艺介绍.doc

青钢105m2烧结机烟气湿法脱硫工艺介绍李蓬 武领臣 王东（青钢集团银钢炼铁有限公司 山东青岛 266000）摘 要： 本文介绍了青钢2#105m2烧结机采用传统石灰-石膏法烟气脱硫工艺及其设计特点。并对该脱硫系统的几个核心模块和运行成本进行了分析和介绍。关键词： 清洁生产 烧结机 石灰石膏 脱硫1 前言 目前，钢铁行业的SO2等大气污染物排放量已占全国排放量的11左右，仅次于电力行业，居第2 位。其中，烧结工艺过程产生的粉尘、SO2、CO2等污染物排放量占钢铁行业年排放量的4060，虽然脱硫工艺在很多钢铁企业的应用中出现一些问题，但宝钢已经取得成功运行的经验，并且可保持95%的脱硫效率，同时烧结机脱硫工艺还具有50%的除尘效果。因此，烧结烟气进行污染物排放治理，实施烧结烟气脱硫技术改造对钢铁行业的可持续发展和生态环境改善具有重要的意义， 青钢自2009年底开始先后对首钢、济钢、宝钢、唐钢等10余家烧结烟气脱硫工艺用户及数十家脱硫工艺设计单位进行考察和交流，经多方面对比和测算最终选择了技术比较成熟的石灰石膏法烧结烟气脱硫工艺。原设计中烟气经重力除尘器、电除尘器、主抽风机，进入42m高烟囱进行排放。本脱硫系统设计对全部烟气实施脱硫，脱硫后SO2 排放浓度100mg/Nm3, 粉尘排放浓度50mg/Nm3。2 脱硫工艺系统简介2.1 工艺流程简介在主抽风机出口至主烟囱间旁路增设一套完整的脱硫装置，包括烟气导流系统、SO2吸收系统、吸收剂输贮及制备系统、副产物生产及输贮系统、事故排空系统、检修起吊设施、给排水系统、热力系统、供配电系统、仪表及控制系统、暧通空调系统、结构建筑、总图及运输等保证脱硫系统正常运行的全部设施。青钢烟气脱硫工艺，采用炼钢筛下的细粒级石灰为脱硫剂，将石灰配成一定的浆液浓度经给浆泵供入脱硫塔，烟气通过塔内脱硫单元，浆液在塔内与烟气反应，吸收烟气中的二氧化硫、洗涤粉尘，净化后的烟气排放。脱硫生成的产物主要是石膏，石膏纯度达90以上。2.2 工艺流程图2.3 运行参数及工艺指标表1 原始工艺条件序号项目单位数量备注1烧结机面积m21051套2烧结矿产量104t/a1501603原料含硫(S)量%0.084年作业率%98.25烟气量104m3/h73.86烟气温度0C90150电除尘出口7烟气SO2浓度mg/ Nm36001000 平均值8烟气含尘量mg/ Nm3120150电除尘出口9烟气含湿量%101510风机型号L2N3554.02.82.DBL6T11风机电机功率KW500012风机风量m3/h73800013年作业时间H860014烧结主抽风机余压Pa015烟囱高度M422.4 工艺特点脱硫工艺系统主要由烟气系统、SO2吸收系统、吸收剂输贮及制备系统、副产物石膏脱水及贮存系统、排空及事故浆液系统、工艺水系统、杂用和仪用压缩空气系统等组成。1、工艺系统设计原则主要包括以下几个方面:（1）运行和停运时间与烧结机的运行和停运时间同步。脱硫装置的建设、启停及运行不影响烧结机正常生产，能随时快速启动投入，能适应烧结机的启动、停机及负荷变动，保证在各种工况条件下均安全可靠稳定地连续运行。（2）采用先进、成熟、可靠的喷淋塔（石灰石膏湿法）烧结脱硫技术，造价经济、合理，且便于运行维护，装置的运行费用最少，节省能源、水和原材料。（3）脱硫副产物石膏脱水后游离水含量小于10%，石膏中CaSO42H2O含量达到90%以上，CaCO3低于3%（以无游离水分的石膏作基准），为综合利用提供条件。（4）用密封罐车将合格的脱硫剂运输至脱硫现场，脱硫现场不设脱硫剂粉碎设备。在脱硫系统吸收剂浆液制备区加水制成一定比例浓度的浆液。（5）就地设置单独的控制室，烟气采用在线监测（在线监测数据主要包括进出口SO2浓度、粉尘浓度、烟气流量、脱硫效率和温度等），为减少运行人员劳动强度，采用DCS系统对脱硫系统进行监控。本系统设置完善的能源介质计量。脱硫系统的主要设备（增压风机和挡板门）运行状况在烧结主抽风机控制室显示。（6）脱硫系统废水经处理后在系统内实现自循环，不能循环使用的少量（2吨/小时）浓盐水直接进入烧结混合机旁边的水池内和原料场喷洒水系统中（能源中心控制系统中）。（7）重要设备考虑冗余配置，保证系统可靠运行。脱硫系统设置100%烟气旁路，以保证脱硫装置在任何情况下不影响烧结机的安全运行。3 烟气脱硫系统核心工艺技术点介绍3.1 制浆系统用自卸密封罐车将成品石灰粉(粒径为通过200目筛，筛余量小于10)通过管道送入钢制石灰粉仓内，再由称重给料机经消石灰机消化后送到石灰浆液箱内制成浆液，浆液箱内经消化的石灰粉与工艺水混合至密度为1140kg/m3(含固量20)，这样制成的石灰浆液用石灰浆液泵打入脱硫塔。根据烟气负荷、脱硫塔烟气入口的SO2浓度和pH值来控制打入吸收塔的石灰浆液量。为了防止输送管道结块和堵塞，要使浆液不停地流动循环。石灰浆液制备系统简易流程图石灰贮仓的容量按烧结机在最大工况运行3天（每天按24小时计）的吸收剂耗量设计，贮仓容积按石灰粉堆积密度为0.8t/m3设计，有效容积为50立方米。称重给料机用于测量和输送石灰粉至石灰浆液箱。石灰称重给料机的容量按石灰制浆系统要求的石灰给料量来确定。采用变频叶轮给粉机。给料机在满负荷下也能启动。给料机将带有给料量调节控制器，调节范围能达到从0100%的可变给料量。给料机的计量精度为0.5%，控制精度为1%。3.2 吸收系统首先，烧结烟气经过引风机，进入增压风机，增加压头以提供脱硫系统所需要的压损，经过增加风机后的烟气由吸收塔入口进入均压室，均气环对气体进行均布处理，由喷射层喷出的浆液对烟气进行处理，烟气得到冷却，粉尘得到进一步凝聚，二氧化硫得到部分净化，然后烟气进入旋涡撞击流元件，利用撞击元件产生的旋涡，增强了掺混力度和增加浆液停留时间，进一步强化了传质过程，在此元件内，二氧化硫、粉尘、单质汞，等重金属得到充分的净化，经过净化后的烟气在经除雾器除去雾滴，由吸收塔净烟囱排入到大气中。吸收塔设一个事故浆液箱。在检修期间,将吸收塔内石膏浆液输送到事故浆液箱中储存。在脱硫系统再次起动之前,把事故浆液箱中的浆液通过事故浆液泵返送回吸收塔。该烧结烟气脱硫工艺提供了高效的气-液接触方式,可以在稳定和可靠的基础上高效的脱除SO2和粉尘。吸收塔的下部（称作浆液池）有吸收液，其中含有通过石灰浆液系统输送的石灰浆液。在浆液池中布置有氧化空气分布系统，氧化空气由2台氧化风机（1用1备）提供，其主要作用是将亚硫酸钙就地强制氧化成石膏。石膏浆液通过石膏排出泵排到脱水系统。氧化区域合理设计，氧化空气喷嘴和分配管布置合理。吸收塔内下部浆液池中3个搅拌器水平径向布置，作用是使浆液保持流动状态，从而使其中的脱硫有效物质(CaCO3固体微粒)也保持在浆液中的均匀悬浮状态, 保证浆液对SO2的吸收和反应能力。吸收塔搅拌系统确保在任何时候都不会造成塔内石膏浆液的沉淀、结垢或堵塞。 吸收塔烟道入口段能防止烟气倒流和固体物堆积。3.3 烟气系统从烧结机引风机后的烟道上引出的烟气混合后，通过增压风机升压进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，再接入塔顶烟囱排入大气。在原烧结机烟道上设置旁路挡板门，当烧结机启动、脱硫装置故障、检修停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。当烧结机从启动40%工况以及最大工况条件下，脱硫装置的烟气系统都能正常运行，并留有一定的裕量，当烟气温度超过限定的温度时，烟气旁路系统启运。脱硫系统中设置一台静叶可调轴流式增压风机对应100%烟气量，其性能适应烧结机负荷变化的要求。在烟气脱硫装置的进口烟道上设置双轴百叶密封双挡板用于烧结机运行期间脱硫装置的隔断和维护。系统设计合理布置烟道和挡板门，考虑烧结机低负荷运行的工况，并确保净烟气不倒灌。3.4 石膏脱水系统吸收塔的石膏浆液通过石膏排出泵送入石膏水力旋流站浓缩，浓缩后的石膏浆液即可以进入真空皮带脱水机。进入真空皮带脱水机的石膏浆液经脱水处理后表面含水率小于10,由皮带输送机送入石膏储存间存放待运，可供综合利用。石膏旋流站出来的溢流液进入溢流缓冲箱，一部分返回吸收塔循环使用，一部分进入废水旋流器，旋流器底流至溢流缓冲箱，泵送回吸收塔，上清液经废水泵送至废水收集池，进行废水处理。石膏旋流站浓缩后的石膏浆液全部送到真空皮带机进行脱水运行。为控制脱硫石膏中Cl等成份的含量，确保石膏品质，在石膏脱水过程中用工业水对石膏及滤饼滤布进行冲洗，石膏过滤水收集在滤液箱中，然后用泵送到吸收塔。石膏脱水系统简易流程图4 运行成本分析按105m2烧结机年产烧结矿150万吨计算，吨矿脱硫成本为4.2元。因为生石灰主要来自于厂内炼钢厂石灰窑的筛下粉末和电除尘器收集的石灰粉尘，成本表2 运行成本分析表项 目参 数年运行时间8600小时年SO2脱除量4400吨/年排污费600元/吨年减少排污费260万元/年电耗分析本地电价格0.7元/千瓦时系统实际运行1000KWh年用电费用602万元/年水耗分析本地水价格4元/吨年耗水量17.2万立方年水费68.8万原料成本生石灰（74%）年消耗量5250吨生石灰单价291元/吨年成本费用153万元人工费用人工10人人工费6万元/年总费用60万合 计年运行成本（不含设备折旧）623.8万元5 效果评价青钢105m2烧结机脱硫工程于2010年12月初开工，2011年9月1日热负荷试车，到目前为止已运行4个多月，情况基本稳定。5.1脱硫效果对比脱硫后烟气SO2浓度值实行在线监测，数据直达青岛市环保局，目前在线检测烟气SO2浓度值稳定在4550 mg/ Nm3。2012年1月19日与2012年2月8日青岛市环保局环境监测站两次对该套脱硫系统进行了连续监测（数据见表3），实践证明系统脱硫效果较好，能够达到脱硫后SO2 排放浓度100mg/Nm3, 粉尘排放浓度50mg/Nm3的预定目标：烟气量烟气温度烟气SO2浓度烟气含尘量烟气含湿量氮氧化物烟气含氧量单位104Nm3/h0Cmg/ Nm3mg/ Nm3%mg/ Nm3%入口监测194123409.81771610216.2监测2102117620.7181168516.2出口监测1934219.040