攀成钢105m2烧结机机头烟气脱硫系统简介.doc

攀成钢105m2烧结机机头烟气脱硫系统简介【摘 要】本文对攀成钢105m2烧结机机头烟气脱硫系统原理及工艺进行了简单介绍，并对该系统试运行三个月以来的问题进行了改进和剖析。【关键词】烧结烟气 脱硫 工艺原理1.前言随着近年来钢铁产业的飞速发展，大量废气、废水、废渣的排放对环境造成了严重的影响。特别是SO2的大量排放，使我国成为世界上第三大酸雨区和大气环境污染最严重的国家之一，因此对冶金企业SO2排放的治理显得尤其紧迫。我厂105m2烧结机于2003年8月建成投产，到目前已连续生产了近6年时间。设计建设时考虑了在烧结机机头预留脱S场地。 2008年，公司决定在105m2烧结机上烟气脱S工程。经对比大量国内、国际同行的先进技术以及对国内同行的考察，认为烟气氨法脱硫技术比较适合我厂105m2烧结机：一是可以充分利用毗邻的四川化工股份公司大量的废氨水，以废治废，变废为宝，具有先天优势；二是氨法脱S技术脱S效率高，脱硫副产品硫酸氨是农业紧缺的化肥之一，可产生一定的经济效益；三是氨法脱硫工艺在脱硫的同时又可脱氮，对减少温室气体起到非常重要的作用。因此氨法脱硫技术是一项较适应攀成钢实际情况的、完全资源化的、适应长远发展的、更环保的脱硫技术。攀成钢105m2烧结机烟气脱S工程由中冶长天国际工程有限责任公司总包，由湖南碧绿环保产业发展有限公司承建。本项目于2008年5月20日开始建设，2009年3月2日建成开始系统负荷调试，2009年5月产品达到国家标准。系统投运正常后，每年可减少二氧化硫排放9020吨，回收粉尘1200吨。2.工厂规模及产品方案2.1 工厂规模2.1.1 系统处理风量：额定风量66万m3/h2.1.2 烟气温度：平均100（一般80130）2.1.3 粉尘浓度：150mg/m3（瞬时最大400 mg/m3 ）2.1.4 SO2浓度：4502400 mg/m3（瞬时最大2900 mg/m3）2.1.5 NOx浓度：260 mg/m32.2 产品方案2.2.1 脱硫效率：96 %2.2.2 除尘效率：90 %2.2.3 粉尘排放浓度：50mg/Nm32.2.4 烟气中SO2排放浓度：100mg/Nm32.2.5 脱除SO2量：1.16t/h2.2.6 消耗20%的氨水量：3.1t/h2.2.7 副产物硫酸铵产量：2.39t/h3.脱硫、除尘系统原理3.1 除尘原理烧结机生产过程中产生的含尘二氧化硫烟气，通过规流塔的内烟道，向下进入规流塔下部，烟气中的大颗粒向下对塔底的液面进行冲击，大部分大颗粒的粉尘被初步脱除下来。烟气中的小颗粒粉尘进入规流床，由于除尘水的加入将填料球表面润湿，在规流床上烟气与除尘水接触，伴随有热、质的传递过程，在填料球上形成液膜，烟气在填料球上发生惯性碰撞、扩散、粘附、凝集等作用，使尘粒和水滴接触而被捕集，经过洗涤使尘粒和气体分离，同时，填料球的有规则的运动以及除尘水不断的加入，对填料球表面附着的尘粒进行冲洗，不断更新填料球表面的液膜，如此循环除尘。由于规流塔内的填料球比表面积较大，增加了气液的传质面积，使气体和液体的接触几率大大增强，强化了气液传质过程，在塔中有液滴的捕尘作用，但主要是通过填料所形成的液网、液膜对尘粒进行捕集，因此对液滴雾化效果无过高要求。同时对液气比、空速等运行条件有较宽的操作弹性。该设备对颗粒污染物也有很好的捕集效果。其优点是结构简单、气液接触效果好、压力损失小。除尘后的废水进入废水处理部分，通过沉淀浓缩，沉淀后的清水进入清水池循环利用。同时在规流塔底部设置了搅拌器，对塔的底部除尘灰水进行搅拌，防止除尘后的灰水在塔的底部沉淀。3.2 SO2吸收原理根据氨法脱硫后的产物进行分类，主要有氨酸法、氨肥等。本方案采用氨肥法脱硫工艺，其脱硫后的产物送至制备硫酸铵产物。氨的水溶液呈碱性，也是SO2的吸收剂，能够吸收烟气中的SO2，而达到烟气脱硫的目的，吸收过程中是利用(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液对SO2的循环吸收、净化烟气，然后以不同的方式处理吸收液的过程。处理方法不同，获得的副产物也不同。其吸收工业原理如下：NH3+H2O+SO2 NH4HSO32NH3+H2O+SO2 (NH4)2SO3亚硫酸铵对SO2有更强的吸收能力，是氨法中的主要吸收剂。 (NH4)2SO3+ H2O+SO2 2 NH4HSO3在循环吸收过程中，随着亚硫酸氢铵比例的增大，吸收能力降低，需要补充氨水将亚硫酸氢铵转化成亚硫酸铵。 NH4HSO3+ NH3 (NH4)2SO3烧结烟道废气当中O2浓度较高，会发生如下反应：2(NH4)2SO3O22(NH4)2SO42NH4HSO3+ O22NH4HSO4 最后得到较纯洁的(NH4)2SO4溶液。4.脱硫除尘系统工艺流程氨法脱硫除尘工艺流程图见图1。4.1 烟气系统从烧结机主抽风机后的总烟道上引出的烟气经增压风机增压后进入吸收塔。在吸收塔内进行湿法除尘与脱硫净化后，经塔顶烟囱排入大气。在烧结机主抽风机后的主烟道和进脱硫除尘系统的烟道上设置挡板门。当脱硫除尘系统运行时，进脱硫除尘系统烟道上的挡板门打开，主烟道上的旁路挡板门关闭，烧结烟气进入脱硫除尘系统进行脱硫除尘；当脱硫除尘装置检修停运时，进脱硫除尘系统烟道上的挡板门关闭，主烟道上的旁路挡板门打开，烟气由主烟道经烟囱排放。4.2 湿法除尘系统烧结机生产过程中产生的含尘含SO2烟气，通过规流塔的内烟道，向下进入规流塔下部，烟气中的大颗粒向下对塔底的液面进行冲击，大部分大颗粒的粉尘被初步脱除下来。烟气中的小颗粒粉尘进入第一层规流床，由于除尘水的加入将填料球表面润湿，在填料球上形成液膜，烟气在填料球上发生惯性碰撞、扩散、粘附、凝集等作用，使尘粒和水滴接触而被捕集，经过洗涤使尘粒和气体分离，同时，填料球的有规则的运动以及除尘水不断的加入，对填料球表面附着的尘粒进行冲洗，不断更新填料球表面的液膜。在吸收塔底配有除尘循环水池，用于循环除尘，为防止除尘水的沉淀，同时配有侧进式搅拌机。塔内部采用特殊结构设计，可将烟气中的粉尘一次性除尘降低到50mg/Nm3以下。除尘后的灰水在塔底部灰水斗内沉积，然后定期用泵抽走一部分的灰浆至压滤机过滤，滤液返回至灰池循环除尘，滤饼为除尘灰可以送往烧结或料场进行配料。4.3 脱硫系统经过除尘后的烟气进入第二层规流床，亚硫酸铵吸收剂通过脱硫循环泵从脱硫循环罐送至塔内SO2吸收区（第二层规流床），与烟气发生反应吸收烟气中的SO2，脱硫后生成的亚硫酸氢铵与亚硫酸铵达到设定的浓度后排出到塔外氧化罐内进行氧化，氧化后送入PH值调节罐，进行PH值的调整，补充一定量的氨水使之变成硫酸铵溶液。然后将硫酸铵溶液泵入脱硫副产物制备系统。253图1 脱硫除尘系统工艺流程图根据试运行的具体情况，氨水在脱硫循环罐中反复循环吸收烟气中SO2的过程中，由于烟气氧气含量较高，将大部分生成的亚硫酸氨和亚硫酸氢氨已氧化成硫酸氨和硫酸氢氨，因此氧化罐就没有起到氧化的作用，因此将氧化罐改作为沉淀池，将下部沉淀后的灰浆水输送压滤机过滤。4.4 逃逸氨及气溶胶吸收系统根据规流床结构特点，对其布液装置没有雾化要求，因而采用环形布液装置，一层规流床配一层布液装置，且不必配置喷嘴，而非喷淋塔当中的喷嘴布液。每一层规流床配备一台循环水泵。布液装置的作用：填料球的自旋行星运动，浆液不断在填料球上形成液膜，同时，浆液的不断加入，使液膜不断更新，促进气液两相间的反应。氨水脱硫中，氨的二次污染及气溶胶污染是一个重要问题。由于规流填料塔的液气比小、采用非雾化布液装置，减少了氨的逃逸。同时配备有逃逸氨及气溶胶吸收系统，进一步减少了氨及气溶胶的二次污染。逃逸氨吸收系统利用氨易溶于水，同时利用规流填料塔的高传质性能，用水吸收脱硫后逃逸的氨及气溶胶，吸收下来的氨用于脱硫系统，提高氨的利用率。在试运行时，根据实际情况，将逃逸氨吸收系统改造为第二层SO2吸收系统，并将吸收后的硫酸氨溶液输送到氧化罐（沉淀池），提高了SO2吸收效果，进一步净化了烟气。4.5 除雾器本装置采用旋流板脱水装置。由于采用环形布液装置，而不是喷淋塔当中的喷嘴布液，水滴没有雾化，烟气不带水，因此，规流填料塔采用旋流板除雾器，即可满足脱水要求。当湿烟气进入旋流脱水装置后，由于脱水除雾装置的旋流导向板叶片数量少，叶片间隙及开孔率大，上旋力小、离心力大。因此脱水除雾功能强，可创造液气分离的最佳条件。在脱水板的作用下，液滴被离心加速力甩向塔壁，进入环形集液槽内，沿溢流水槽返流至下方的规流床，可有效遏制水分被烟气带走。除尘脱硫后的烟气再经过规流床对逃逸氨的回收、除雾器对液滴的捕集后，使净烟气的液滴含量不超过30mg/Nm3(干态)。4.6 脱硫吸收剂制备系统氨水由罐装车从川化输送至氨水贮罐，氨水根据烟气中的SO2浓度的变化，由计算机自动通过计量泵送入脱硫循环罐，与脱硫循环罐内的循环液和少量工艺补充水的混合，然后经脱硫循环泵送至吸收塔脱硫。脱硫用氨水采用的是氨水罐装车直接输送至氨水贮罐，贮罐规格按装置所需的1天（按24小时计）氨水耗量设计。4.7 硫酸氨制备系统氨法脱硫所产生的副产物（亚硫酸铵、硫酸铵）进入一套硫酸铵制备系统，生产硫酸铵肥料。脱硫出来的亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的混合溶液进入氧化罐内被氧化成硫酸铵和硫酸氢铵，再进入pH调节罐，调节产品的pH值，使硫酸氢铵反应成硫酸铵，再用硫酸铵输送泵打入三效蒸发浓缩器，通过蒸发浓缩之后送入脱水机、烘干机，然后包装销售。硫酸铵的制备主要是指硫酸铵浆液的蒸发和结晶。硫酸铵制备装置采用三效真空连续蒸发，三效分离结晶器。三效蒸发器采用强制循环浓缩方式，提高了传热效率，循环力度大，蒸发速度快，受热时间短，物料不易结焦与结垢，便于清洗。本工程采用国内外最先进的蒸发与结晶工艺技术，能使物料直接在蒸发器内热结晶。原料液进入预热器，加热后进入第I效蒸发器，经第I蒸发器均匀地在蒸发管内壁上从下向上形成液膜，加热后部分水分蒸发，进入第I效分离室完成汽、液分离，初步浓缩的料液进入第效蒸发器，加热后部分水分蒸发，第效分离室完成汽、液分离，然后进入第效，达到所需浓度后，由第效结晶器下出料口排出。将压力0.4Mpa以上的蒸汽经调压阀使之进入第效蒸发器的加热器。第效分离器产生的二次蒸汽进入第效加热器作为热源，第效产生的蒸汽作为第效加热源，第效产生的蒸汽进入冷凝器冷凝成水排出。各效蒸发器，分离室的压力由冷凝器串连的水环式真空泵控制。第一效为常压，但在初始开车阶段可以连入真空以便于快速浓缩。蒸汽进入第效蒸发器冷凝放热后成冷凝水，由于冷凝水温度还较高（约90以上），为回收余热，将效蒸汽产生的冷凝水引入预热器对原料液进行预加热。第效蒸发器加热夹套中产生的冷凝水进入第效蒸发器加热夹套中，通过闪蒸产生蒸汽，回收部分余热。第效蒸发器加热夹套中的冷凝水进入汽水分离罐分离出汽体后，冷凝水经水泵排出。蒸汽冷凝后的冷凝水、二次蒸汽冷凝水可直接作为工业循环水利用。各效分离室液可安装液位控制阀，控制阀安装在分离室内部，当液面超过设定高度时，浮球上升，带动阀芯上升，阀芯与阀体相吻合，封闭进料口，达到全自动控制液位的作用。4.8 脱水、烘干及包装销售经过结晶后的液体首先通过离心脱水机脱水，离心后的母液返回PH调节罐备下次蒸发时使用，硫氨晶体送入流化床烘干机去除水分后，再通过打包机按固定重量打包，然后堆放销售。5.脱硫除尘系统生产运行效果5.1 运行作业率 我厂105m2烧结机烟气脱硫系统自2009年3月2日剪彩试运行以来，由于国内可直接借鉴的经验不足，且脱硫系统设备性能不稳定，系统运行状况很不理想，经过不断的调试、整改与完善，运行状况逐步得到提高，到2009年6月底烧结系统与脱硫系统同步作业率已达到70%以上。5.2 主要生产指标脱硫系统投用后，通过边生产、边摸索，对系统的操作参数不断优化，使脱硫效率稳定在较高水平，硫酸氨质量也得到不断提高。硫酸氨主要技术指标见下表：表1项目指标攀成钢产品优等品一等品合格品外观白色结晶，无可见机械杂质白色结晶无可见机械杂质无可见机械杂质无可见机械杂质氮（N）含量（以干基计）20.621.021.020.5水分（H2O）1.60.20.31.0游离酸（H2SO4）含量0.120.030.050.20铁（Fe）含量*0.007砷（As）含量*0.00005重金属（以Pb）计含量*0.005水不溶物含量*0.016.存在的问题及不足6.1 除尘系统的腐蚀、磨蚀问题由于烧结烟气中含有HF、HCl、SO2等强酸性气体以及重金属离子粉尘，这些物质溶于水后会形成强酸并使浆液中氯离子和重金属离子富集， 我厂运行24小时后测得氯离子含量高达6.5万单位每毫升，对系统管网会造成较严重的腐蚀。我厂根据实际情况采取的主要措施有：6.1.1 对除尘循环管道采用了非金属防腐的塑钢管道；6.1.2 定期对除尘循环液进行压滤，对滤液严格控制废水PH值和氯离子浓度，定期外排至公司污水处理站处理回收。6.2 三效蒸发器跑料的问题三效蒸发器因设计的富余系数较少，而我厂实际使用的氨水浓度较小，增加了硫酸铵制备系统的负荷，为使生产连续进行，提高了三效的真空度和蒸发