高硫球團(tuán)礦鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯煙氣脫硫工程實踐

賴志強 李朝陽 李 峰 艾 華

(中國重型機(jī)械研究院股份公司，陜西710032)

球團(tuán)生產(chǎn)工藝是一種通過高溫氣體焙燒過程把細(xì)磨的鐵精礦粉人工制成球團(tuán)的方法。球團(tuán)焙燒的主要設(shè)備有帶式焙燒機(jī)、鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯和豎爐三種。球團(tuán)生產(chǎn)工藝的物料在研磨烘干、混合、焙燒、冷卻、破碎、篩分、儲運等生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的污染物主要有SO2，也產(chǎn)生少量的氮氧化物和二噁英等有害物質(zhì)[1]。川東地區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候類型。秋季多雨，冬季多霧是四川盆地的顯著氣候特點，不利于污染物的擴(kuò)散，因此，選擇適合的脫硫工藝有效控制SO2的排放顯得十分重要。

作者簡介：賴志強(1987—)，男，工程師，從事大氣污染控制技術(shù)設(shè)計研究工作。

1 三種煙氣脫硫工藝的比較

1.1 干法脫硫

干法脫硫工藝始于20世紀(jì)80年代初，用于電廠煙氣脫硫，傳統(tǒng)的干法脫硫工藝主要有干法噴鈣脫硫工藝、電子束照射法、吸附法等[2]。干法噴鈣脫硫工藝技術(shù)主要是利用磨細(xì)的石灰石粉，通過氣力噴入爐膛中，爐內(nèi)溫度為900～1250℃，在爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)包括石灰石的分解和煅燒，SO2、SO3與生成的CaO之間反應(yīng)。干法脫硫技術(shù)工藝簡單，投資少，設(shè)備占地面積小，且不存在腐蝕和結(jié)露，副產(chǎn)品是固態(tài)，無二次污染，在缺水地區(qū)優(yōu)勢明顯。但是脫硫效率很低，一般脫硫效率只能達(dá)到70%左右，難以滿足高硫球團(tuán)礦燒結(jié)煙氣脫硫排放要求。

1.2 半干法脫硫

半干法脫硫是把脫硫過程和脫硫產(chǎn)物處理分別采用不同的狀態(tài)反應(yīng)，在濕狀態(tài)下脫硫，在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的一種煙氣脫硫工藝[3]。從鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯出來的含有粉塵和SO2的煙氣從脫硫塔的底部經(jīng)過文丘里管上升，進(jìn)入塔內(nèi)。生石灰在消化器內(nèi)加水消化后，在消石灰倉儲存。將一定量的消石灰粉和水從文丘里喉口上端加入，在脫硫塔內(nèi)與煙氣混合流動，并與煙氣中的SO2反應(yīng)，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。煙氣循環(huán)流化床法脫硫效率高，對高硫煤(含硫3%以上)也能達(dá)到90%以上的脫硫效率，目前，在半干法等類脫硫技術(shù)中單塔處理能力最大、脫硫綜合效益最優(yōu)越。主要缺點是對鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯負(fù)荷變化的適應(yīng)性差，脫硫和除塵相互影響，脫硫系統(tǒng)之后必須再加除塵設(shè)備，運行控制要求較高。

1.3 濕法脫硫

石灰(石)-石膏濕法脫硫技術(shù)是將石灰石粉加水制成漿液，作為吸收劑泵入吸收塔，與煙氣充分接觸混合，煙氣中的SO2與漿液以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏[4]。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)，與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95%。單塔處理脫硫量大，適用于任何含硫量煤種的煙氣脫硫，對窯爐的適應(yīng)性強，但是系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備龐大，一般適用于大煙氣量窯爐。不同的工況選擇不同的脫硫方法，要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境條件，選擇對環(huán)境污染最小、最符合的脫硫方法才會得到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。濕法煙氣脫硫技術(shù)是指吸收劑為液體或漿液的脫硫技術(shù)，反應(yīng)速度快、脫硫效率高，是目前技術(shù)中最成熟的煙氣脫硫技術(shù)。綜上所述，同時結(jié)合高硫球團(tuán)礦煙氣的特點，可以看出石灰(石)-石膏濕法脫硫工藝是一種較為適宜于脫除高硫球團(tuán)礦燒結(jié)煙氣中的SO2的方法。

2 實踐應(yīng)用分析

2.1 脫硫系統(tǒng)概況

達(dá)州某爐料廠鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石膏濕法脫硫工藝，主要由煙風(fēng)系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、脫硫劑制備及輸送系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。達(dá)州某爐料廠年產(chǎn)60萬t球團(tuán)的鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯最大出口煙氣量約56萬m3/h，出口煙氣溫度約為150℃，煙氣含濕量約為8.8%，煙氣含氧量約為17%～18%，煙氣SO2濃度約3.5 g/Nm3。煙氣脫硫系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)為：

吸收塔塔釜：直徑?9 m，高度6 m

吸收塔塔體：直徑?7.5 m，高度34.2 m

液氣比：15 L/Nm3

噴淋循環(huán)量：5544 m3/h

煙氣流速：3.5 m/s

煙氣有效停留時間：8.74 s

氧化風(fēng)機(jī)：羅茨風(fēng)機(jī)，流量90 m3/min，全壓60 kPa

脫硫塔選型主要是根據(jù)煙氣風(fēng)速計算的，煙氣風(fēng)速選值具有一定的范圍，流速過快導(dǎo)致煙氣中的SO2還未來得及與漿液充分反應(yīng)即排出，無法達(dá)到脫硫的目的；流速過慢，根據(jù)氣液反應(yīng)的雙膜理論和實際工程經(jīng)驗，煙氣無法沖破液膜，SO2無法融入液體并發(fā)生脫除反應(yīng)，也無法達(dá)到脫硫的目的，因此本項目方案煙氣風(fēng)速選擇3.5 m/s。根據(jù)確定的煙氣風(fēng)速計算后，脫硫塔選型尺寸為：塔釜內(nèi)徑?9 m，高6 m；塔體內(nèi)徑?7.5 m，高34.2 m。煙氣進(jìn)入脫硫塔后以一定流速上升，經(jīng)過上部交叉布置的5層噴淋裝置，每層噴淋裝置的覆蓋率都在200%～300%，保證煙氣在吸收段沉浸在噴淋所布置的氣液交換區(qū)內(nèi)，沒有煙氣能逃脫這一氣液交換段，保證了最大的脫硫效果。在第五層噴淋裝置上方，設(shè)一整套脫水除霧系統(tǒng)。除霧器形式為屋脊式脫水裝置，整套脫水除霧裝置有效降低了煙氣含濕量，煙氣中含水率大大降低，確保設(shè)備正常運行。

2.2 運行效果分析

煙氣脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，可從脫硫煙氣進(jìn)出口在線自動監(jiān)測CEMS系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)。實際運行狀態(tài)為：從下往上分別為1、2、3、4、5層噴淋，運行時開了1，3，4，5層，通過控制pH值在4.8～5.36之間，此時出口SO2濃度在36.7 mg/m3～125 mg/m3之間。整套系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，入口煙氣溫度為117.9℃，出口煙氣溫度為50.6℃，出口煙氣含氧量為17.8%，入口壓力為465.9 Pa，出口壓力為92.6 Pa，塔釜液位為4.906 m。由以上運行數(shù)據(jù)可以看出，該脫硫系統(tǒng)運行良好，出口SO2達(dá)標(biāo)排放，對于入口煙氣SO2濃度較高的鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯，煙氣石灰石膏法脫硫工藝是一種理想的選擇。

3 結(jié)論與建議

高硫球團(tuán)礦燒結(jié)煙氣脫硫必須選擇適合的脫硫工藝，有效控制SO2排放。通過理論對比及實踐分析，可以看出石灰(石)-石膏法脫硫工藝是一種適合于處理高硫礦燒結(jié)球團(tuán)煙氣SO2的方法。采用濕法脫硫工藝可以有效脫硫煙氣中污染物濃度含量較高的SO2，使其達(dá)標(biāo)排放，同時也考慮對于川東地區(qū)秋季多雨、冬季多霧這種氣候特點，脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后，脫硫后的煙氣溫度通常在50℃左右，與未脫硫的原煙氣直排相比，濕法脫硫后的凈煙氣在抬升高度及擴(kuò)散能力方面相對較差，因此當(dāng)脫硫后煙氣從煙囪排出時，煙溫與環(huán)境溫度相差較大，煙氣來不及擴(kuò)散，煙氣排放溫度與環(huán)境溫度相差越大，容易形成“白霧”拖尾現(xiàn)象。建議今后應(yīng)加大對濕法脫硫后的煙氣“白霧”現(xiàn)象解決方法的研究，減少濕法脫硫后煙氣對周邊環(huán)境及人群的影響。