攀钢烧结烟气脱硫探讨

攀 钢 技 术 25 攀钢烧结烟气脱硫探讨 兰昌敏 （ 新钢钒炼铁厂 ） 摘 要： 简要叙述了攀钢烧结烟气的基本情况及烧结烟气脱硫方法，通过对氨硫铵法、气固悬浮循环脱硫法及离子液循环吸收法 3 种脱硫技术进行分析比较，发现离子液循环吸收法具有脱硫效率高，不产生任何二次污染，可回收大量的高纯 合攀钢烧结烟气的工艺要求。 关键词： 烧结；烟气；脱硫 0 引言 钢铁企业是 烧结过程的 0% 60%1。随着我国经济发展和环 保要求的提高，开展烧结烟气脱硫治理对于钢铁企业 善大气质量和区域性酸雨控制具有积极意义。 攀钢是攀西地区 围又紧邻攀枝花主要生活区，人口稠密。直接排放 直接危害植被及周围农作物，并且对工业设备腐蚀较大。因此为了攀钢的长远发展，对攀钢烧结烟气进行脱硫势在必行。 1 攀钢烧结烟气的基本情况 台烧结机烟气排放情况 攀钢现有 6 台烧结机，其中 3 台 130 2 台145 1 台 175 在还正在新建一台 360 台烧结机 产生的烟气约为 40 万 m3/h。目前没有脱硫装置，烟气通过多管式除尘器除尘后经直径 3 m 的引风机由烟囱排入大气。表 1 为每台烧结机烟气排放情况。表 1 每台烧结机烟气排放情况 烟气流量 10 4/（ h 1） 烟气温度 / （ m 3） 积分数 )/% 积分数 )/% 烟尘 / （ m 3） （ m 3） （ m 3） 32 52 85 130 1 876 4 625 7 10 12 16 94 160 92 236 2 500 5 006 结烟气含硫基本情况 攀钢炼铁厂烧结机烧结混合料由 29 种原料组成，其中铁精矿 5 种，富矿 9 种，熔剂 6 种，燃料3 种，辅料 4 种，其它铁料 2 种，其组份见表 2。 表 2 烧结混合料组成及原料含硫量 占混合料 /% 含硫量 /% 精矿粉 灰石粉 矿 购白灰 焦炭粉 加粉 烟煤粉 渣粉 加粉 表 2 可知，攀 钢烧结烟气中的硫主要来源于高硫的铁精矿，铁精矿又占烧结混合料的 根据原料平衡可计算出烧结烟气中 攀钢现有烧结生产能力计算，烧结机混合原料用量 850 万 t a 左右 ,平均含硫 年产烧结矿800 万 t 左右，烧结矿平均含硫 由此可计算出每年外排 烧结混合原料中含硫量： t/a 烧结矿中含硫总量： t/a 外排 量：（ 64/32=t/a 2 烧结烟气脱硫 方法 26 2009 年第 32 卷第 1 期 目前对烧结烟气的控制方法主要有：低硫原料配入法、高烟囱扩散稀释法、烟气脱硫法 2。攀钢高炉冶炼的是高钛钒钛磁铁矿，属国内独有，主要使用的钒钛磁铁矿原料含硫较高，降低含硫量难度相当大；攀钢地形特殊，处于大峡谷之中，烟气难以迅速扩散，而且我国对大气污染实行的是总量控制，所以低硫原料配入法与高烟囱扩散稀释法在攀钢都不适用。 因此，控制烧结烟气中 前世界上已有 200 多种脱硫方法，进入商业应用的有 10 余种 3。我国烧结烟气脱硫尚处于起步阶段的， 2005 年之前还没有一台烧 结机实施烟气脱硫。近年来，随着环保要求的日趋严格，节能减排已成为当前宏观调控的重点，很多企业逐渐开始实施或将要实施烧结烟气脱硫。攀钢也在积极寻求适合自身情况的烟气脱硫方法，下面具体介绍三种烧结烟气脱硫方法。 硫铵法烟气脱硫 氨硫铵法是日本钢管公司研发的烧结烟气脱硫技术， 1976 年得到了工业应用。国内柳钢投资了3 500 万元实施了此项脱硫工程，处理烟气量为 65 000 h,每年减排 t，系统不间断连续稳定运行，取得了很好的环保效果。 艺原理 该工艺脱硫原理为喷雾吸 收法，它利用焦化厂的氨气将烧结烟气中的 除，雾化的氨水和烧结中的 接接触进行气气换热和瞬时化学反应。 反应式为： 22O (2(22 2(2 工艺流程 氨硫铵法工艺流程图 4如图 1 所示。图氨硫铵法工艺流程 该工艺流程由吸收、氧化和后处理三部分组成。经稀释的氨水由喷嘴泵打入 吸收塔进行雾化吸收，塔底吸入压缩空气进行氧化，塔底的硫酸铵溶液抽出后经浓缩、结晶、分离、干燥等过程后制成可利用的副产物 硫酸铵化肥，纯度为 96%以上。 艺特点 优点： （ 1）本工艺具有湿法所共有的脱硫效率高，脱硫剂利用高的优点，脱硫率达 90%以上。 （ 2）利用了焦化厂的废气 废为宝。 （ 3）脱硫副产品为硫氨化肥，经济价值高。 缺点： （ 1）脱硫剂难以安全稳定供应，氨的产量很难与烧结脱硫所需的氨量保持平衡。 （ 2）脱硫过程中容易形成气溶胶，致使 成二次污染。 固悬浮循环 半干法脱硫工艺 气固悬浮循环半干法脱硫工艺是中国科学院工程研究所与大连绿诺环境工程科技有限公司共同研发的具有自主知识产权的新型烟气脱硫技术。该工艺以循环流化床气悬浮吸收法为基础，其特点是反应器内烟尘和脱硫剂处于流化状态，固体颗粒从气流中分离后返回吸收塔，使反应器流化床的固粒平均浓度为传统的喷雾干燥法的 100 倍以上，大大提高了反应器的传热、传质和化学反应强度，由于脱硫剂反复循环使用，得到了最大程度的利用。国内邯钢投资 4 600 多万元实施此项工程，目前还在建设当中，效果还有待于投产以后进一步观察。 攀 钢 技 术 27 艺原理 本工艺利用生石灰熟化为石灰浆液 (H)2)作为脱硫吸收剂，在脱硫塔中吸收烟气中的 气体，生成固态状的亚硫酸钙及硫酸钙。 主要反应式 : 2O H)2 H)2+2O H)2+2 工艺流程 气固悬浮循环烟气脱硫工艺流程如图 2 所示。图 2 气固悬浮循环烟气脱硫工艺流程 烧结烟气进入吸收反应塔底部，在塔底气流分布板作用下均匀向 上流动 ,进入反应塔的文丘里管。烟气在文丘里加速，促进喷枪喷入的吸收剂浆液和冷却水的雾化，同时与从回料装置返回的大量固体颗粒接触，形成了气、固、液三相之间的充分混合。烟气被冷却的同时，水和浆液迅速蒸发，在液滴附膜中的吸收剂最大程度地吸附 充分反应的烟气与固体颗粒从反应塔顶排出，通过旋风分离器分离出的固体颗粒一部分经回料装置进入反应塔循环利用，另一部分作为副产品处理。从旋风分离器出来的烟气再经过布袋除尘器除尘，经引风机进入烟囱排放，同时从引风机出口引出循环烟气进入反应塔再利用。 艺 特点 优点： (1) 脱硫效率高达 93%。 (2) 工艺流程简单，占地面积小，初期投资与运行成本低。 (3) 脱硫和除尘分开，不影响除尘器性能，不需要预除尘。 (4) 属于半干法脱硫，无废水排放，不会对周边的环境产生二次污染。 (5) 吸收剂内外多次循环，延长接触时间，提高了脱硫效率和吸收剂利用率。 缺点： 脱硫产物为固态的 用困难，容易造成新的固体污染。 子液循环吸收法 “离子液循环吸收法”是成都华西研究所开发的一种新颖的离子液体技术与传统的“吸收再生”气体净化工艺的完 美结合。为验证该技术实验室模拟试验结果，早日实现工业化，成都华西研究所在攀钢建立了一套 1 000 h 循环吸收法烧结机头烟气脱硫工业化中间试验装置，经过长时间的连续试验，确认了本脱硫工艺对攀钢烧结烟气的良好适应性。 艺原理 本工艺采用的吸收剂是以有机阳离子、无机阴离子为主，添加少量活化剂、抗氧化剂组成的水溶液，该吸收剂对 脱硫机理如下 : H+ (1) R+H (2) 总反应式 :2O+R (3) 上式中 R 代表吸收剂， (3)式是可逆反应，低温下反应 (3)从左向右进行，高温下反应 (3)从右向左进行，该法正是利用此原理，在低温下吸收 温下将吸收剂中 而达到脱除和吸收烟气中 除尘器 水 消石灰 反应器 旋风分离器 浆液罐 水 压缩空气 烟气 再循环 喷嘴 回料装置 烟囱 去处理 引风机 28 2009 年第 32 卷第 1 期 艺流程 离子液循环吸收法的工艺流程图如图 3 所示。 图 3 离子液溶液循环吸收法 烟气首先进入水洗冷却塔，在塔内除尘降温后进入吸收塔，在吸收塔内与脱硫 剂逆流接触脱除化后的烟气符合环保标准，送回烟道排空。吸收了 的富液经富液泵加压后进溶液换热器，与热贫液换热后进入再生塔上部，并经再沸器加热再生为热贫液。热贫液经换热后进贫液泵加压，再经贫液冷却器冷却后进入吸收塔，循环吸收 从再生塔解吸出来的 离后纯度达到 99%以上，可作为硫酸、液体 艺特点 优点： （ 1）脱硫效率高，可达 且脱硫效率可灵活调节。 （ 2）适应范围宽，在烟气含硫从 5%的范围内运行成本稳定 ,对各类 烟气无限制。 （ 3）变废为宝，实现 成 99%以上 以用于制造硫酸、含硫化工产品或硫磺的原料。 （ 4）环境友好，脱硫装置无新生固体，气体排放，无强噪声，少量废水经处理后排放，不产生二次污染。 （ 5）经济性好，能耗低，采用废热实现吸收液解吸再生。 （ 6）工艺流程短，设备少，自动化程度高，系统运行可靠，开停车方便。 缺点： 投资费用相对来说要高些，对攀钢 6 号烧结机烟气进行脱硫需投资 9 000 万元。 3 适合攀钢烧结烟气脱硫的方法探讨 攀钢烧结烟气脱硫的技术要 求，必须符合高效化、资源化、经济化的特点，基于目前国内外烟气脱硫技术及攀钢烧结烟气的现状，攀钢烧结烟气脱硫技术起点要高，必须达到“高效化”、“资源化”和“经济化”。通过采用“高效化”的脱硫剂、脱硫装置，减少设备投资及原料费用；通过将脱硫产物“资源化”，以减少二次污染，同时用脱硫产品的收益冲抵部分脱硫费用，最终实现脱硫装置投资和运行费用“经济化”。 通过对前面三种烧结烟气脱硫工艺的介绍中，可以得出： (1)氨硫铵法虽然可以利用焦化厂的废气 攀钢焦化厂产生的氨量仅够一台烧结机进行烟气脱硫，不能保证焦化厂 的氨量与烧结脱硫所需氨量保持平衡，因此无法在攀钢进行全面实施，而且脱硫过程中容易形成气溶胶，致使 成二次污染。 (2)气固悬浮循环脱硫技术虽然比传统的石灰石膏法具有脱硫效率高，投资省，占地少等优点，但在国内石膏资源丰富，此法的副产物毫无竞争优势，而且攀钢厂区面积小，交通运输不便，副产物的处理是一件相当困难的事情。 (3)离子液循环吸收法符合“高效化”、“资源化”和“经济化”的要求，该法虽然投资高一些，但脱硫剂耗量少，每年只需 18 t，运行成本低，且脱硫产物为工业上广泛应用的硫酸，可以带来高效的 经济效益。而且针对攀钢烧结烟气的特点做了大量的工业试验，对攀钢烧结烟气量大、 度高、变化范围大有很好的适应性。 4 结语 攀钢烧结烟气具有烟气含量大、 度高、变化范围大等特点，成都华西研究所研发的离子液循环吸收法脱硫效率高、适应范围广且副产物可用作制造硫酸、含硫化工产品或硫磺的原料，对攀钢烧结烟气有良好的适应性。攀钢烧结烟气如果应用此法可以减排 2 000 t/a，最大增产硫酸