北極星大氣網訊:熱風爐是鋼廠高爐煉鐵生產中必不可少的重要設備，它是為生產工藝提供熱氣流得集燃燒與傳熱過程於一體的熱工設備。目前，煉鐵高爐普遍採用的是間歇式工作的蓄熱式熱風爐，為持續不斷抵提供高溫熱風，一般每座高爐配有3-4臺熱風爐。高爐熱風爐的燃料為高爐煤氣或焦爐煤氣，在燃燒加熱過程中不可避免將產生SO2和NOx等汙染物，因其廢氣排放量較大而對大氣環境造成的汙染已不可忽視。目前正在執行的《煉鐵工業大氣汙染物排放標準》（GB 28663-2012）已將熱風爐廢氣的汙染排放納入嚴格控制，主要考核指標限值為：顆粒物15mg/Nm3，二氧化硫80mg/Nm3，氮氧化物（以NO2計）300mg/Nm3。各地地方標準更是日趨嚴格，如山東省於2019年11月01日實施的地方標準《鋼鐵工業大氣汙染物排放標準》（DB37/ 990—2019）中進一步提高了考核指標限值：顆粒物10mg/Nm3，二氧化硫50mg/Nm3，氮氧化物（以NO2計）150mg/Nm3。
1.脫硫工藝方案的選擇
基於高爐熱風爐煙氣特點及超低排放達標需要，需要脫硫工藝滿足如下要求：
（1）運行穩定性要求。
熱風爐投運後，在其使用周期內各熱風爐爐交替燃燒，不能熄火。因此，要求脫硫系統設備能常年穩定運行。
（2）耐溫能力要求。
熱風爐煙溫波動大，預熱器故障時高達350度，要求脫硫設施耐溫能力高。
（3）性價比要求。
必須創新工藝設計，優化工藝流程，合理進行設備選型。
（4）佔地面積要求。
新增脫硫設施儘量佔地面積小，布置緊湊。
目前煙氣脫硫技術可分為溼法、幹法和半乾（半溼）法。溼法FGD技術是用含有吸收劑的溶液或漿液在溼狀態下脫硫和處理脫硫產物，包括氨法、石灰石-石膏法、雙鹼法等，溼法具有脫硫反應速度快、設備簡單、脫硫效率高等優點，但普遍存在腐蝕嚴重、運行維護費用高、易造成二次汙染及容易產生白煙出現需要煙氣消白等問題。
幹法FGD技術的脫硫吸收和產物處理均在幹狀態下進行，該法具有無汙水廢酸排出、設備腐蝕程度較輕，煙氣在淨化過程中無明顯降溫、淨化後煙溫高、利於煙囪排氣擴散、二次汙染少等優點，是適合熱風爐尾氣特點的優選技術。
目前典型的幹法脫硫工藝的對比如下：
通過上述工藝的對比，結合熱風爐煙氣的特點和熱風爐裝置的設備配備情況，綜合考慮鋼鐵廠內部的原料和副產品情況，鈣基移動床（CMB）幹法脫硫工藝是幹法中的最優工藝，主要有以下方面原因：
1） 由於熱風爐存在煙氣量周期波動的情況，CFB工藝存在塌床風險，影響運行平穩性，不推薦CFB工藝。
2） SDS在煙氣負荷周期性大負荷變動時可以通過調整磨機的運行來適應，但頻繁的調整影響磨機的運行穩定性，且SDS工藝的脫硫劑價格比較高，副產品為鈉鹽，屬於危險廢棄物，處置較為困難，不推薦採用。
3） CMB幹法工藝，運行穩定性好，能夠適應煙氣量的波動，不需要操作工人幹預運行，投資和運行費用低，綜合優勢明顯。
綜上所述，移動床幹法（CMB）脫硫工藝為適合熱風爐煙氣工況特點及超低排放標準要求的最佳工藝，其流程為：
熱風爐煙氣→移動床幹法（CMB）脫硫裝置→風機→原煙囪
2.移動床幹法脫硫工藝簡述
CMB脫硫工藝流程示意圖
移動床幹法脫硫工藝的流程是把脫硫劑用噸包運輸到卸料機，依次通過卸料機、吸收劑料倉、鬥式提升機、水平輸送機、輸送皮帶輸送到脫硫塔的每個倉室內，充填在脫硫塔內，並在脫硫塔內從上往下移動。來自熱風爐的煙氣垂直進入脫硫塔的下部，由內向外水平穿過脫硫劑，脫硫劑中的鹼基與SO2發生化學反應，脫掉SO2。淨化後的煙氣從脫硫塔側面出口排出，然後由引風機輸送至煙囪排放。
脫硫塔中的脫硫劑從上往下移動，即保持脫硫塔上部的脫硫劑為最新的，經使用一段時間後去往脫硫塔下部。
反應後產物通過塔底脫硫劑排出閥排出，通過刮板機、皮帶機、鬥提機等輸送到廢料倉，然後通過汽車外運作為廢料處置。
脫硫副產品是石膏、碳酸鈣、消石灰的混合物，成顆粒裝，可以作為水泥生料或建材原料使用，也有用於改良土壤、基坑回填、處理廢水、中和汙泥等，綜合利用非常方便。如業主無法落實出路，北京晨晰負責全部回收。
脫硫反應器是對煙氣中SO2進行脫除的主體裝置。反應器採用是移動層式，煙氣與脫硫劑接觸的過程中，煙氣中的粉塵和SO2被去除。脫硫劑在80~400℃溫度範圍內，都可以可良好地吸收SO2。在煙氣中有NOx、O2、H2O共存情況下，SO2的吸收顯著加快。吸收的SO2最終形成固體的無水石膏。
3.北京晨晰移動床幹法脫硫工藝優勢說明
在傳統移動床幹法（CMB）脫硫工藝的基礎上，北京晨晰結合公司自身研發、生產優勢圍繞全鏈條進行了持續的完善和創新，從工藝到脫硫劑方面均具有自身獨特優勢。
3.1北京晨晰CMB工藝特點
（1）建議使用工況：低塵低硫工況，用於焦爐煙氣超淨排放項目中時需在脫硫塔後設置高效布袋除塵器，確保煙塵排放濃度滿足超低排放要求；
（2）脫硫系統能耗低、無廢水等二次汙染物產生，無「白煙」現象，下遊設備無腐蝕現象；
（3）脫硫劑為自主研發的產品，且具有自己的生產基地，確保短時間內為業主提供質量可靠、性價比高的脫硫劑；
（4）與現有噴煤系統的廢氣煙道做必要的壓力流量監測、聯鎖，以確保煙氣量的相互平衡，既保證噴煤制粉用熱風廢氣，亦保證幹法脫硫的達標排放；
（5）可根據場地設計不同規模不同結構的裝置模塊單元，佔地面積小；
（6）脫硫系統簡單，維護管理方便，所需定員少；
（7）脫硫效率高達95%以上，脫硫過程中壓降在2.0kPa左右，基本沒有降溫；
（8）脫硫後的脫硫劑，是含有較多石膏的中性硬化物，穩定，易進行填埋處理，也可用在汙泥處理和除臭方面；
（9）為確保任何情況下都不影響熱風爐的正常生產，系統設有旁路系統，在脫硫系統檢修時，煙氣直接進入現有煙囪。
3.2脫硫劑特點
CMB移動床幹法脫硫中影響脫硫效及運行經濟性的關鍵是脫硫劑，北京晨晰所用脫硫劑由北京晨晰聯合西南院、齊齊哈爾大學聯合研發具有如下特點：
（1）脫硫劑成分主要為消石灰、黏合劑等；
（2）Ca(OH)2利用率高；
（3）高強度、高硫容；
（4）溫度適應性廣（80~350℃）
4.典型業績1-星原鋼鐵集團有限公司煉鐵廠蓄熱式熱風爐煙氣脫硫工程
4.1 工程建設情況總說明
星原鋼鐵集團有限公司為嚴格執行環境保護政策，達到最新煉鐵煙氣大氣汙染物排放標準及公司環保要求，需對煉鐵廠3座550m3高爐配套熱風爐進行煙氣脫硫處理。使汙染物排放水平達到以下限值：煙塵<10mg/Nm3，SO2<35mg/Nm3。
本工程按照每座高爐設置一套脫硫裝置考慮，設增壓風機，處理後煙氣回原煙囪。脫硫除塵系統的設計最大瞬時煙氣量按照10.5萬標方/小時考慮。
本項目為交鑰匙工程，包括設計、供貨、施工以及調試移交，於4月10日土建開工，經過100天的緊張施工，7月下旬投運，已通過第三方驗收。相關技術數據如下：
4.2運行畫面及運行數據
實時運行數據
8h的CEMS曲線
24h的CEMS曲線
4.3運行成本分析（8760h）
根據1#、2#脫硫裝置投運8個月以來的數據分析，單座550m3高爐配套熱風爐的年運行成本計算如下表。
5.典型業績2--山東隆盛鋼鐵有限公司高爐熱風爐煙氣超低排放工程
山東隆盛鋼鐵有限公司高爐熱風爐煙氣超低排放工程於2019年9月份開始投料試車，經過一個月的調試運行進入正式運行階段，至今已連續運行6個月，脫硫除塵效果可靠，可連續、穩定地達到超低排放要求，優於設計指標。
168h聯動試運行報告、脫硫工程全貌、DCS畫面、熱風爐脫硫入口、熱風爐脫硫在線監測工藝參數表分別如下圖：
在線監測數據
6.結論
北京晨晰鈣基移動床（CMB）幹法煙氣脫硫工藝在星原鐵廠高爐熱風爐脫硫工程、山東隆盛鋼鐵有限公司高爐熱風爐煙氣超低排放工程的成功應用表明該工藝具有如下突出優勢：
（1）施工方面：施工速度快、工人操作簡單、勞動強度低、安全可靠。
（2）運行穩定性：通過半年多的運行，在熱風爐幾次工況波動，煙氣超溫的情況下，仍然能保證排放達標和安全運行。
通過實踐總結，晨晰環保的鈣基移動床（CMB）幹法煙氣脫硫工藝是適應高爐熱風爐煙氣脫硫工況的首選技術，值得廣泛的推廣應用。
綜上所述，CMB移動床幹法脫硫工藝在高爐熱風爐煙氣淨化工程的建設和成功運行說明，本工藝完全適應熱風爐煙氣工況特點，不但可確保系統連續、穩定地滿足超低排放標準要求，而且具有脫硫效率高、煙氣排放無白煙、副產物容易處置等優點。北京晨晰環保工程有限公司在多個熱風爐脫硫工程中成功實踐，為高爐熱風爐煙氣超低排放提供了一條切實可行的脫硫除塵技術路線和寶貴的工程經驗。
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