石钢烧结机烟气脱硫工程方案的论证

1. 前　言
　　石家庄钢铁股份有限责任公司(简称石钢公司) 地处石家庄市区东部,公司始建于1957年,目前已经具备年产260 万吨钢的生产能力,并由普钢企业逐步转变为以生产汽车专用钢为主的特钢企业,是中国重点大中型钢铁联合企业和520 户国家重点企业之一。
　　随着城市的发展,石钢公司已处在城市范围内,且周边还建有几个居民小区,因此公司的环保压力越来越大。为此,公司在对烧结机进行了深度治理并满足了烟尘排放要求后(小于100mg/ m3) ,又将目光投向了烧结机机头烟气脱硫。对国内烧结厂来说,这也是一种积极的探索和尝试。
2. 烧结机烟气基本情况
　　石钢公司现有四台套烧结机,分别设置在一烧、二烧;其中24m2 (1 号、2 号) 烧结机两台,机头主排气各配用GD60 - Ⅱ电除尘器一台,烟气量360000 m2/ (h·台) ;52m2 (3 号) 烧结机一台,68m2 (4 号) 烧结机一台,机头主排气各配用GD120 - Ⅱ电除尘器一台,烟气量480000m2/(h·台) 。每台烧结机机头均设有两电场静电除尘器,本文重点介绍3 号、4 号烧结机机头除尘器新上烟气脱硫方案的论证过程。
3. 工艺流程的确定
    3.1 工艺流程的确定原则
　　目前国内外脱硫方案很多,工程应用也较多, 每个新脱硫工程方案的确定, 一般应遵循以下原则:
　　1) 烟气脱硫工程建设应符合我国冶金建设方针和政策, 贯彻安全、可靠、经济、适用并符合国情的原则;
　　2) 可行性研究推荐的烟气脱硫工艺应是技术成熟、先进、经济合理、有工业化业绩的工艺系统;
　　3) 为控制工程造价, 应尽量考虑设备的国产化, 对国内无法生产或达不到技术要求的设备和材料才考虑进口;
　　4) 应考虑节约用水;
　　5) 应考虑燃烧设备的能力并要适应负荷变化的要求;
　　6) 应考虑燃煤含硫量、工艺过程的原料含硫量、二氧化硫控制规划以及环境要求;
　　7) 应充分考虑脱硫剂供应条件、脱硫副产品、脱硫灰、飞灰的综合利用;
　　8) 应充分考虑废水、废渣的排放;
　　9) 应充分考虑厂址、布置条件等因素。
　　根据上述原则, 结合石钢公司的实际情况和要求(本工程为老厂增新环保项目, 可用地面积小, 不希望增设其它辅助系统(如废水处
理系统) ) , 参考国内外目前烟气脱硫工艺, 本工程拟采用干法或半干法处理工艺。
　　根据烟气特点以及对脱硫除尘系统的实际要求,本方案对常用的湿法及几种(半) 干法烟气脱硫工艺的特点和技术经济性做了分析比较。目前,世界上烟气脱硫工艺方法很多,以电力部门的应用居多,这些方法的应用主要取决于燃烧设备的类型、燃料的种类和含硫量的多少、脱硫率、脱硫剂的供应条件及电厂的地理位置、副产品的利用等因素。石钢公司烧结机的烟气脱硫与电厂的烟气脱硫相近,可以考虑采用类似电厂的脱硫工艺。
　　按脱硫工艺在生产中所处的部位不同可分为:燃烧前脱硫(如:原煤洗选脱硫) 、燃烧中脱硫(如:洁净煤燃烧和炉内喷钙) 、燃烧后脱硫即烟气脱硫(如:海水脱硫、石灰石- 石膏湿法、电子束脱硫等) ,其中燃烧后的烟气脱硫是目前世界上控制SO2 排放所用的主要工艺。本工程经过考查、筛选,采用了密相干塔处理工艺。
    3.2 密相干塔工艺的特点
    3.2.1 密相干塔的脱硫原理
　　密相干塔烟气脱硫技术是由德国福汉燃烧技术股份有限公司和北京科技大学环境工程中心针对中国国情开发的一种先进技术。它具有脱硫效率高、投资运行费用低、可靠性高、能耗低、维护量小、占地面积小、系统使用寿命长等优点,主要用于各种火电厂锅炉、工业锅炉以及工业窑炉排放烟气的脱硫净化处理。
　　密相干塔烟气脱硫的主要原理是利用经水选提纯后的吸收剂浆液,与布袋除尘器下的大量循环灰一起进入加湿器内进行均化,使混合灰的水分含量保持在3%～5%之间。加湿后的大量循环灰由密相干塔上部的布料器进入塔内,含水分的循环灰具有极好的反应活性,与上部进入的含二氧化硫烟气进行反应。由于含3%～5%水分的循环灰有极好的流动性,加之反应塔中设有搅拌器,所以不但能克服粘壁问题而且还能增强传质作用。脱硫剂不断循环,使脱硫效率可达99%以上。最终脱硫产物由灰仓排出循环系统,通过输送装置送入废料仓。
　　整个工艺流程包括SO2的吸收和吸收剂的循环利用两个过程:
　　(1) SO2 的吸收:烟气由密相干塔上部入口进入塔内,在塔内与吸收剂进行反应,反应后的烟气由塔下部烟道出口排出,经布袋除尘器除尘后排放至大气中。
　　(2) 吸收剂的循环利用:密相干塔内落下的反应产物、袋式除尘器收集的循环灰和新吸收剂浆液一起由提升机提升到塔上部布料器内,再次进入密相干塔进行脱硫反应。
    3.2.2 密相干塔的主要特点
　　(1) 脱硫剂用量少而且利用率高,循环过程中脱硫剂颗粒在搅拌器的机械力作用下,不断裸露出新表面,使脱硫反应不断充分地进行,SO2脱除效率高达99%,同时可以去除HCl、HF 等;
　　(2) 耗水量低,脱硫剂通过加湿来提高其活性所用的水少,通常循环脱硫剂的含湿量为3%～5%;
　　(3) 反应塔内的搅拌器强化了均质过程,延长了脱硫反应的时间,保证了系统的运行质量;
　　(4) 系统对不同SO2浓度的烟气及负荷变化的适应能力极强,这是该技术的显著优点;
　　(5) 脱硫剂在整个脱硫过程中都处于干燥状态,操作温度高于露点,不会发生腐蚀或冷凝,无废水产生;
　　(6) 密相干塔用普通钢材制作,而且无需合金、涂料和橡胶衬里等特殊防腐措施;
　　(7) 烟气无需再加热即可排放。
    3.2.3 密相干塔脱硫系统的运行方式
　　烧结机正常运行时,其脱硫系统亦同时运行,只在特殊情况及出现故障时才允许烟气走脱硫系统旁路,此时烧结机在无脱硫装置的状况下(烟气通过旁路烟道) 运行。正常运行时,无论脱硫除尘器处于何种工况都不会对烧结机产生任何影响。
　　脱硫系统投运时,脱硫系统的进、出口挡板门打开,旁路烟道挡板门关闭。密相干塔负荷变化时,应按干塔运行特性来调节加料装置的进料量,以改变干塔内循环灰的密度,来适应负荷的变化。
　　在烧结机启动过程中或脱硫系统解列、需要检修时,应将脱硫系统进、出口挡板门关闭,旁路烟道挡板门打开,让烧结机烟气经引风机和旁路烟道直接进入烟囱排出。
4. 设计原则与设计参数
    4.1 设计原则
　　烧结机头烟气脱硫设计应遵循的原则有以下几条:
　　1) 满足SO2 和烟尘达标排放的要求;
　　2) 脱硫除尘液采用闭路循环方式,不产生废液二次污染;
　　3) 合理布置设备,不影响生产设备的布置与运行;
　　4) 充分利用原有设备,节省工程投资。
    4.2 布袋除尘器部分
　　本方案采用成品布袋除尘设备,拟采用国内知名的环保设备厂家生产的一种低压长袋脉冲除尘器,出口排放浓度: ≤50mg/m3。
5. 结　论
　　1) 本方案所采用的密相干塔烟气脱硫技术具有投资少、脱硫效率高、占地面积小的特点,同时还具有节水、设备无腐蚀、运行成本低的优点。它作为国外一种成熟的技术,已在欧洲有良好的运行业绩,完全适合和满足石钢3 号和4号烧结机烟气脱硫除尘的技术要求。
　　2) 石钢公司处于国家二氧化硫污染控制区,本工程项目投入运行后将有效地改善区域内的大气环境质量,具有明显的环境效益和社会效益,同时还能减少公司的排污费支出。
　　3) 根据国家环保局烟气脱硫除尘技术多元化的发展思路,采用密相干塔进行烟气脱硫,具有独特的技术和经济优势,完全符合我国国情和当前发展方向。