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北極星大氣網訊:摘要：為減少燒結生產過程中S0 2、粉塵的排放,從而滿足環保要求,提出了 SDA旋轉噴霧半乾法脫硫系統.介紹了該脫硫系統的方案選擇、工藝流程、設計參數、設備選型、運行情況等,為燒結機煙氣脫硫工藝路線的選擇與應用提供借鑑.
由GB 28662—2012鋼鐵燒結、球團工業大氣汙染排放標準和GB9078—1996可知，前者比後者對鋼鐵燒結煙氣中的大氣汙染物的排放做出了更加嚴格的規定，燒結機頭煙氣中二氧化硫排放濃度須小於200 mg/Nm3，粉塵排放濃度須小於50 mg/Nm3[1]。為滿足環保要求，加大控塵控霾治理力度，華菱湘潭鋼鐵公司投資三千多萬元，對105 m2 燒結機進行脫硫改造。前期經過與傳統石灰石一石膏溼法脫硫方案的對比與論證，決定採用SDA旋轉噴霧半乾法脫硫工藝。噴霧乾燥法煙氣脫硫是20世紀7 0 年代中後期發展起來的，是美國JOY公司和丹麥NiroAtomizer公司聯合研製出的新工藝[2]。2015年5 月份，105 m2 燒結機煙氣脫硫工程成功投運，運行後煙效果良好，粉塵、二氧化硫排放均低於國家標準。
1 煙氣脫硫工藝選擇
現階段燒結機煙氣脫硫工藝的主流是石灰石一石膏溼法煙氣脫硫，湘鋼180 m2 燒結機、360 m2 燒結機均採用溼法脫硫工藝。旋轉噴霧脫硫作為國內比較受關注的一種半乾法脫硫技術，近年來一直在發展[3]。
1.1 石灰石— 石膏溼法煙氣脫硫工藝
1.1.1 工藝原理及流程
石灰石一石膏法的吸收劑是石灰石粉(Ca(X)3) ，脫硫副產物是石膏(CaSO4 -2H2O)。石灰石一石膏法主要化學反應方程式如下：
C a CO 3 + S O2 + 2 H 2 O+ l / 2 O 2 — C a SO 4 2 H 2O+ C O 2
1 . 1 . 2 工藝技術優勢
1) 脫硫效率高，脫硫率能達到95% 以上，對進口煙氣二氧化硫濃度的適應性強，系統穩定可靠。
2 ) 副產物石膏可用於石膏板、水泥添加劑及環保磚的製作等，在當地有廣泛的市場，有較高的利用價值。
1 . 1 . 3 工藝技術劣勢
1) 脫硫後的煙氣經除霧器後通過塔頂煙排放，雖然除霧器可捕捉煙氣中的液滴，減少煙氣帶水，但仍難避免有部分石膏顆粒被帶出，在監測部門手工取樣時對顆粒物濃度造成幹擾，導致顆粒物外排無法達標。若除霧器出現堵塞時，還會出現「石膏雨」事故，影響周邊環境。
2 ) 淨化能力單一，不能去除親水性差的顆粒物，燒結煙氣粉塵密度小，親水性差，若機頭除塵器除塵效果不佳，脫硫進口粉塵濃度較高，出口粉塵濃度難以達標。
3 ) 有大量廢水產生，廢水中COD、氨氮等有害物質的含量均超出國家標準數倍，必須增設有效的廢水處理系統方能外排。
4 ) 存在吸收塔腐蝕、噴嘴堵塞等問題，必須定期維護。
1 .2 S D A 旋轉噴霧半乾法煙氣脫硫工藝
1.2.1 工藝原理
脫硫過程中主要化學反應為：
S〇2 被霧滴吸收:S02 +C a(0H )2—CaS03 +H20
部分CaS03進一步氧化成CaS04;
部分S0 2 完成如下反應：
S02 +1/202 +G a(0H )2—CaS04 +H20
與其他酸性物質(如S03，HF，HC1)的反應：
2HGl + Ga(OH)2—CaCl2 +H20
2HF + Ga(OH)2—GaF2 +H20
1 . 2 . 2 工藝流程
生石灰加水配置成石灰(Ca( OH) 2)漿液，通過霧化器霧化成霧滴(吸收劑)噴入吸收塔內，迅速與煙氣發生化學、物理反應，在脫除S0 2 及其他酸性介質的同時，脫硫產物經煙氣乾燥，形成幹固體粉狀料，由袋式除塵器捕集，淨化氣體通過增壓風機至現有煙囪排放，除塵器收集的粉塵由輸灰系統送到脫硫灰倉內儲存。
工藝流程圖見圖1。
1 . 2 . 3 工藝技術優勢
的適應性強，煙塵排放濃度低且穩定，煙囪目視效果佳。
2 ) 系統簡單，運行維護方便。
3 ) 無廢水產生，無需增設廢水處理系統。
4 ) 脫硫煙氣出口溫度髙於酸露點，對設備無腐蝕，設備無需防腐處理。
1 . 2 . 4 工藝技術劣勢
1) 脫硫率略低於溼法脫硫( 9 0 % 以上)，進口煙氣二氧化硫濃度不宜過高，一般不宜大於2 000 mg/Nm3。
2 ) 副產物為CaS0 3 和CaS0 4 的混合物，利用價值不高，需落實副產物利用途徑。
1 . 3 方案對比選擇
105 m2 燒結機機頭除塵器採用多管除塵器，除塵效率低，出口粉塵濃度在200 m^/Nm3 左右，若採用石灰石一石膏溼法脫硫，脫硫出口粉塵濃度難以達標，石灰石一石膏溼法脫硫工藝不適用。
105 m2 燒結機煙氣進口二氧化硫濃度在1 000 mg/Nm3 1 500 mg/Nm3 之間，最大值2 000 mg/Nm3，SDA旋轉噴霧脫硫工藝適用。
105 m2 燒結機煙氣量720 000 m3/ h ，二氧化硫濃度按1 200 mg/Nm3 計算，副產物年產12 136 t。與周邊的華興水泥廠聯繫，取同類型燒結機SDA脫硫副產物試驗，可按1 % 的比例用於礦渣微粉中，對礦渣微粉的性能未產生影響。副產物的利用途徑落實後，決定選擇SDA旋轉噴霧脫硫工藝。
2 項目設計
2.1 主要設計參數
主要設計參數見表1。
2 . 2 系統組成及設備選擇
SDA脫硫工藝主要由以下系統組成:煙氣系統、脫硫塔系統、除塵系統、工藝水系統、吸收劑製備和供應系統、脫硫灰儲存、輸送和外排系統。
2 . 2 . 1 煙氣系統
煙氣系統由煙道、增壓風機、脫硫裝置入口煙道擋板、出口煙道擋板、旁路擋板、連通煙道切換擋板及補償器等構成。
從燒結主抽風機出口混凝土煙道頂面引出原煙氣，經煙道從上部進入旋轉噴霧吸收塔，經煙氣分配器在塔體內部形成旋流，與從塔頂霧化器噴出的石灰漿液霧滴充分接觸並發生反應，吸收S0 2 後的含乾燥固體顆粒的煙氣從脫硫塔灰鬥排出，進入袋式除塵器除塵後，由脫硫增壓風機曳引，從原煙氣接出口後部回到燒結主抽風機出口混凝土煙道內，進入現有煙囪排入大氣。
脫硫島與燒結煙氣相對獨立，自成體系。脫硫系統引起的煙氣壓力損失由新增增壓風機補償。在原煙道、脫硫系統的入口煙道、增壓風機的出口煙道上均設有關斷擋板。在燒結機開啟初期煙氣溫度較低時，短時間內打開原煙道擋板(旁路擋板)，關閉脫硫進口擋板、出口擋板;當脫硫系統正常運行後，打開進口擋板、出口擋板，並立即關閉旁路擋板。
增壓風機選擇F 型雙吸雙支承離心風機，風機流量72 x104 m3/ h ，壓頭 4 000 Pa，電機功率 1 120 kW。
2 . 2 . 2 吸收塔系統
煙氣在吸收塔內完成脫硫。吸收塔的核心設備及部件是煙氣分布器和旋轉霧化器。
煙氣分配器採用屋脊煙氣分布器，煙氣由脫硫塔頂部旋流進入塔內，在脫硫塔內均勻分布，停留時間約12 s，以保證完成吸收反應所需的時間。塔體直徑13.2 m，塔體高度約40 m，塔內煙氣流速小於2 m/ s。
旋轉霧化器，由丹麥NIRO公司製造，根據煙氣量和進出口二氧化硫濃度，選擇F3 5 0 的霧化器，噴漿量為32 t/ h。噴入塔內的石灰漿液是極細的霧滴，完成反應後的脫硫產物也是極細的顆粒，因煙氣溫度較高，反應完成的同時脫硫產物即迅速乾燥，保證整套脫硫裝置在幹態下運行。
脫硫塔內產生的飛灰和反應產物固體，約有5 % 1 0 % 的粗顆粒(石灰粉帶入的泥沙或不溶性石灰)沉入塔底定期外排。
2 . 2 . 3 除塵系統
除塵採用長袋低壓脈衝除塵器，中進中出，雙排8 室。除塵器過濾速度不大於0.9 m/ min，設備阻力不大於1 500 Pa，過濾面積13 333 m2 ,濾袋規格選擇<|)160 x 8 000,材質選用亞克力+ PTFE浸漬處理。除塵器清灰採用壓縮空氣脈衝清灰方式，清灰根據時間或差壓進行自動控制，離線清灰及檢修。
2 . 2 . 4 工藝水系統
工藝水系統包括工藝水箱，衝洗水泵、冷卻水泵、管路、閥門檢測儀表等，主要用於石灰消化、石灰漿液製備、循環灰漿液製備、霧化器冷卻等。此外，還用於漿液系統的衝洗。
2 . 2 . 5 吸收劑製備及供應系統
包括石灰漿液製備系統和循環灰漿液製備系統。
1)石灰漿液製備系統。
石灰製漿系統由石灰粉倉、計量螺旋給料機、消化罐、振動篩、石灰漿液罐、石灰漿液泵、漿液管道和閥門等組成。脫硫劑為外購生石灰粉(要求粒徑不大於1 mm， CaO純度不小於8 5 % ，活性度大於3 5 0 ) ，用密封罐車氣力輸送至石灰粉倉內存放。
2 )循環灰漿液製備系統。
由於脫硫灰中含有未反應的脫硫劑，為提高吸收劑的循環利用率，降低石灰耗量，降低Ca/ S，提高脫硫效率，設置循環灰漿液製備及供給系統。循環灰製漿系統由計量螺旋給料機、循環灰漿液罐、循環灰漿液泵、循環漿液管道和閥門等組成。
3 運行情況
項目於2 0 1 4年1 2 月開工建設，2 0 1 5年5 月份竣工，投運以來運行穩定高效，至今已半年多，同步運行率大於9 9 % 。市環保局多次手工監測，S0 2 排放濃度不大於150 m^/Nm3,粉塵排放濃度不大於30 rn^/Nm3，各項指標均優於國家標準。
4結語
SDA旋轉噴霧半乾法煙氣脫硫工藝的顯著特點是超低粉塵排放、較高脫硫效率、煙囪視覺良好，無廢水排放。若副產品回收利用途徑進一步拓廣，SDA煙氣脫硫工藝在燒結煙氣脫硫技術選擇中將具有更大優勢。
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