燒結煙氣高效脫硫制酸系統(tǒng)設計

陳羽中

（攀枝花攀鋼集團設計研究院有限公司，四川攀枝花617023）

燒結煙氣高效脫硫制酸系統(tǒng)設計

陳羽中

（攀枝花攀鋼集團設計研究院有限公司，四川攀枝花617023）

根據(jù)攀鋼燒結煙氣SO2含量高的特性，采用高效循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術進行系統(tǒng)設計，通過脫硫液對燒結煙氣中SO2的吸收與解析，得到90%以上純度的SO2氣體并生產濃硫酸，同時燒結煙氣達標排放，在脫硫過程中無二次污染物產生，脫硫率達93%以上；攀鋼燒結系統(tǒng)技術改造（三期）工程實踐證明該脫硫系統(tǒng)運行良好。

高含硫煙氣；脫硫；清潔生產

1 引言

由于攀枝花地區(qū)釩鈦磁鐵礦含硫量高，導致攀鋼燒結煙氣中SO2含量較高，最高值約8600 mg/m3、平均值約7360 mg/m3，現(xiàn)在成熟應用除石灰石石膏濕法以外的各類脫硫工藝無法高效地脫除如此高濃度的含硫煙氣；同時由于攀枝花地處山區(qū)，若采用石灰石石膏濕法工藝脫硫，將產生大量無法利用的脫硫石膏，需選擇場地填埋，帶來二次污染問題；鑒于以上原因，應用攀枝花鋼釩有限公司開發(fā)的高效循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術進行系統(tǒng)設計，可靠地解決了高效脫硫同時不產生二次污染的問題。

2 國內外脫硫工藝發(fā)展概況

國內外燒結煙氣脫硫采用的主要工藝方法（按使用的脫硫劑劃分）有石灰-石膏法、氨-硫銨法、氧化鎂法、活性焦、亞硫酸鈉法等[1]。國外燒結煙氣脫硫治理工作在20世紀70年代左右已經(jīng)基本完成，國內燒結煙氣脫硫治理工作從“十一·五”才真正開始，國內外采用的工藝方法以石灰-石膏法、氨-硫銨法兩種居多，其他方法用得較少。在使用較為普遍的兩種脫硫方法里，石灰－石膏法產生難以利用的二次污染物——燒結紅石膏，氨－硫銨法則產生氣溶膠從脫硫塔頂逃逸污染大氣環(huán)境，兩種方法都存在難以克服的弊端，煙氣污染治理急待開發(fā)新型高效且無二次污染的脫硫技術。

3 裝置技術指標

攀鋼燒結系統(tǒng)技術改造（三期）工程循環(huán)吸收法煙氣脫硫裝置設計技術指標如下：

裝置處理煙氣能力：850000 m3/h；

脫硫效率≥92%；

脫硫前煙氣中SO2＞6000 mg/m3；

脫硫前煙氣溫度～150℃；

脫硫后煙氣中SO2≤550 mg/m3；

與燒結機同步運行率＞95%。

從以上指標可看出攀鋼燒結系統(tǒng)技術改造（三期）工程脫硫前燒結煙氣中SO2含量高，需采用高效的脫硫工藝才能有效脫除攀鋼燒結煙氣中所含SO2，因此攀鋼開發(fā)了循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術以解決該技術難題。

4 循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術工藝原理

該工藝采用的脫硫劑是以有機陽離子為主；脫硫劑對氣體中SO2具有良好的吸收和解析能力；循環(huán)吸收法是在低溫下采用脫硫劑吸收煙氣中的SO2，高溫下將脫硫劑中的SO2再生出來，并送往制酸系統(tǒng)生產濃硫酸，從而達到脫除和回收煙氣中SO2的目的。

5 循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術工藝流程

5.1 吸收系統(tǒng)

SO2吸收系統(tǒng)是煙氣脫硫系統(tǒng)的核心。

從主抽風機出來的燒結煙氣，進入增壓風機，經(jīng)增壓風機升壓后進入吸收塔下部洗滌段洗滌，將煙氣中的粉塵和部分SO3等雜質洗滌下來，煙氣溫度被降低至約48℃后進入吸收塔中部吸收區(qū)，與從吸收塔上部進入的脫硫貧液逆流接觸，氣體中的SO2被吸收。凈化后的煙氣經(jīng)塔頂煙囪排放。

在吸收塔煙囪段設置煙氣捕霧器一套，捕集煙氣中夾帶的水分及脫硫劑。

從吸收塔洗滌段出來的熱水送到洗滌水冷卻器，經(jīng)循環(huán)水降溫后返回洗滌段，重新冷卻煙氣。洗滌水因SO3等酸性氣體積累，水質呈酸性，應連續(xù)排出部分酸性水，送污水處理站處理，以維持洗滌水pH值的穩(wěn)定。

5.2 再生系統(tǒng)

吸收了SO2的脫硫液稱為富液，從吸收塔吸收區(qū)底部出來的富液（約50℃）進入富液槽緩沖，然后經(jīng)富液泵打入貧富液換熱器升溫至約90℃，進入再生塔上部，經(jīng)再沸器加熱再生。從再生塔底部出來的脫硫半貧液經(jīng)貧液泵加壓，進入貧富液換熱器換熱、貧液冷卻器冷卻后，大部分進入吸收塔吸收SO2，小部分送溶液凈化裝置，以除去溶液中的粉塵和熱穩(wěn)定性鹽。

從再生塔上段頂部出來約125℃的水蒸汽和SO2氣體，經(jīng)一級冷凝器換熱后，進入氣液分離器，SO2氣體送至制酸系統(tǒng)。

從氣液分離器分離出的液體，經(jīng)回流泵增壓后回流至再生塔上段頂部。

5.3 脫硫劑凈化系統(tǒng)

煙氣中含有少量SO3、氯、氟等物質，在吸收過程中這些雜質進入脫硫液中生成硫酸鹽等雜質；這些化合物和脫硫液反應生成不能再生的鹽類（熱穩(wěn)性鹽）。隨著熱穩(wěn)定性鹽的不斷累積，會引起如下一些問題：

①脫硫液吸收SO2的能力下降；②起泡引起脫硫液大量損耗；③腐蝕加劇。

貧液從再生塔出來后溫度約為90℃，經(jīng)貧富液換熱器與貧液冷卻器降溫到53℃后，一部分進入吸收塔，另一部分進入凈化系統(tǒng)進行除雜。

（1）石灰乳脫SO42-、F-工藝流程

采用石灰沉淀法脫鹽工藝可以從脫硫液中去除熱穩(wěn)鹽同時將與熱穩(wěn)鹽結合的無用脫硫液轉化為可用脫硫液。

外購的石灰漿液裝入石灰漿槽，經(jīng)石灰漿泵進入中和沉降槽與脫硫液中硫酸根、氟等反應，生成硫酸鈣，氟化鈣等沉淀，反應一定時間后，反應物經(jīng)壓濾泵進入廂式壓濾機，濾液進入中間槽沉降后泵回貧液冷卻器出口。濾餅經(jīng)水洗、空氣吹掃壓干回收脫硫液后，打開壓濾機卸料。然后再進行下一次操作。

（2）冷凍結晶脫SO42-工藝流程

45℃的貧液通過新建冷凍結晶裝置除去脫硫液中的SO42-。

（3）離子交換脫Cl-工藝

貧液經(jīng)脫鹽前冷卻器冷卻后，進入雙塔離子交換脫鹽裝置以除去系統(tǒng)中的Cl-。凈化后的脫硫液進入地下槽，以便進入系統(tǒng)繼續(xù)使用。

5.4 工藝流程簡圖

工藝流程簡圖如圖1。

6 工藝技術創(chuàng)新點

6.1 應用了攀鋼開發(fā)的燒結煙氣脫硫劑

應用了由攀鋼開發(fā)的用于燒結煙氣循環(huán)吸收脫除SO2的有機胺脫硫劑，該脫硫劑配方經(jīng)過四輪工業(yè)應用試驗后，生產實踐證明能夠很好地適應燒結煙氣特有的氣體組成復雜、粉塵含量高的惡劣環(huán)境，具有選擇吸收性能強、容易解析、不易揮發(fā)、耐高溫氧化、抗雜質污染等優(yōu)良性能，長期連續(xù)工業(yè)生產情況下的脫硫率達到93%以上。

6.2 應用了攀鋼開發(fā)的脫硫溶液組合脫鹽技術

應用了由攀鋼開發(fā)的離子組合式脫鹽工藝，分別將脫硫溶液中的硫酸根離子、氯離子含量穩(wěn)定控制在較低的水平，解決了脫硫溶液pH值偏低和嚴重腐蝕設備的難題，為脫硫生產正常運行創(chuàng)造了條件。

圖1 工藝流程圖

6.3 采用了防止系統(tǒng)堵塞的技術

（1）在脫硫塔設置洗滌段對燒結煙氣進行降溫除塵，除去了煙氣中大量的粉塵；

（2）采用結構合理、材質合適、自身帶反沖洗、防止堵塞的高效過濾器除去脫硫溶液中的懸浮物；

（3）采取了適當?shù)墓に嚥僮鳁l件防止硫磺生成，另設置了硫磺過濾器，有效解決了燒結煙氣脫硫生產中粉塵和次生硫磺引起的系統(tǒng)堵塞難題，使脫硫系統(tǒng)得以連續(xù)運行，發(fā)揮正常的脫硫作用。

6.4 采用了塔內件集成專利技術

該煙氣脫硫裝置采用以下塔內件集成專利技術：

（1）具有防沖擊發(fā)泡、防液沫挾帶和防堵塞三防功能的新型槽式液體分布器。由于根除了液體分布槽中的沖擊起泡，從而杜絕了因液沫挾帶所造成的脫硫液的逃逸損失，既保證了脫硫效果，又顯著節(jié)省了脫硫劑的耗量。

（2）防止脫硫劑以液滴或霧滴形式逃逸的集液盤/氣體分布盤。無論是在脫硫塔的運行狀態(tài)或是暫時停車狀態(tài)，脫硫劑既不能以液滴濺射短路或漏液狀態(tài)，也不能以霧滴狀態(tài)穿過該集液盤/氣體分布盤逃逸到盤下的洗滌段中，堪稱“免逃逸集液盤”。

（3）復合式的進氣初始分布器與二次氣體分布盤。通過兩級氣體分布器使氣體分布均勻，確保了洗滌段的洗滌效果和降溫效果，延長了吸收段填料的使用周期。

7 實際運行情況

攀鋼燒結系統(tǒng)技術改造（三期）工程循環(huán)吸收法煙氣脫硫裝置于2012年11月18日建成，投運3天即基本達到了設計生產水平，至今已連續(xù)運行11個多月，與燒結機同步作業(yè)率達到了96%以上，脫硫率達到了93%以上且還能提高，日產硫酸70 t左右，脫硫溶液中氯離子含量小于1 g/L、硫酸根離子含量控制在50 g/L左右，噸硫酸脫硫劑消耗小于10 kg，實現(xiàn)了快速達產和長期連續(xù)穩(wěn)定高效運行。

8 結語

通過上文分析可知，高效循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術可應用于高含硫煙氣的脫硫，其脫硫效率高、對煙氣含硫量適應性強、運行穩(wěn)定、無二次污染物產生，該技術可以推廣應用于有色冶金、發(fā)電廠等進行高含硫煙氣脫硫，具有較高的推廣價值。

Design of High-efficiency Desulfurization and Acid-making System for Sintering Flue Gas

CHEN Chong
（Panzhihua Pangang Group Design and Research Institute Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan 617023,China）

According to the characteristics of high SO2content sintering flue gas at Panzhihua Steel,high-efficiency circulation absorption desulfurization technology for flue gas was adopted in system design and SO2in the sintering flue gas was absorbed and parsed with desulfurizing liquid.As a result,SO2gas with purity above 90%was obtained and sulfuric acid was produced,at the same time sintering flue gas meeting the requirement of standard was discharged.The desulfurization rate reached more than 93%without secondary pollutants in the desulfurization process.Practice at the sintering system technical transformation project of Panzhihua Steel has proved that the desulfurization system runs well.

high sulfur flue gas;desulfuration;clean production

TQ546.5

B

1006-6764(2014)05-0016-03

2014－02－18

陳羽中（1969－），男，大學學歷，高級工程師，現(xiàn)主要從事環(huán)保節(jié)能設計及工程總承包工作。