濕法脫硫效能提升改進(jìn)實(shí)踐

曹志云

摘要：目前我國(guó)鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，需要采取有效的措施，解決環(huán)境保護(hù)方面的問(wèn)題。本文針對(duì)新疆天山鋼鐵巴州公司80萬(wàn)噸球團(tuán)線配套的濕法脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題現(xiàn)狀，并且針對(duì)這些現(xiàn)狀提出了具體的解決措施，改造實(shí)踐后脫硫效率提升較大，取得明顯效果。

關(guān)鍵詞：濕法脫硫、改進(jìn)、脫硫效率提升

引言

新疆天山鋼鐵巴州公司80萬(wàn)噸球團(tuán)線配套的脫硫工程建成于2013年投入使用，系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，在原煙道安裝旁通閥將煙氣引入脫硫吸收塔，吸收塔前設(shè)置增壓引風(fēng)機(jī)。近幾年環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)，環(huán)保設(shè)施達(dá)標(biāo)企業(yè)才能生存，球團(tuán)脫硫從建成投用后小問(wèn)題不斷，不能穩(wěn)定保證環(huán)保數(shù)據(jù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，制約球團(tuán)生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏。脫硫煙道部分腐蝕嚴(yán)重?zé)煔馔饴?個(gè)石灰制漿罐不能滿足生產(chǎn)需求，易造成供漿不及時(shí)數(shù)據(jù)超標(biāo)，脫硫塔外部沒(méi)有保溫措施，生產(chǎn)過(guò)程中的溫差造成脫硫的防腐容易脫落，除霧器頂部局部防腐層脫落;現(xiàn)場(chǎng)的除霧器部分變形嚴(yán)重，不能保證除霧效果。

1現(xiàn)狀

1.1設(shè)備參數(shù)現(xiàn)狀

新疆天山鋼鐵巴州公司80萬(wàn)噸球團(tuán)生產(chǎn)配套脫硫裝置原設(shè)計(jì)采用北京中科創(chuàng)新園環(huán)境技術(shù)有限公司濕式石灰-石膏煙氣脫硫工藝，與生產(chǎn)線配套運(yùn)行，能處理從回轉(zhuǎn)窯排出的100%的煙氣量，脫硫效率≥95%，它包括下列子系統(tǒng)：（1）煙氣系統(tǒng);（2）SO2吸收系統(tǒng);（3）漿液制備系統(tǒng);（4）副產(chǎn)物處理系統(tǒng);（5）工藝水系統(tǒng)。

脫硫主要設(shè)計(jì)指標(biāo)及性能保證值（如圖1所示）

1.2工況原料現(xiàn)狀

新疆天山鋼鐵巴州公司80萬(wàn)噸球團(tuán)生產(chǎn)線地處新疆內(nèi)陸天山南麓，球團(tuán)生產(chǎn)用鐵精粉礦主要為本地精粉（如圖二所示）。精粉中硫含量變化大，含量高。

1.3脫硫運(yùn)行現(xiàn)狀

從建設(shè)到投入運(yùn)行后，脫硫數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，精粉原料中硫含量變化后脫硫數(shù)據(jù)很難控制，數(shù)據(jù)出現(xiàn)超標(biāo)情況，脫硫工藝運(yùn)行不穩(wěn)定，漿液中毒，脫石膏困難。脫硫噴淋、除霧器堵塞嚴(yán)重（如圖三所示），現(xiàn)場(chǎng)下白色石膏雨等情況發(fā)生，球團(tuán)線被迫停機(jī)檢修。

2改進(jìn)方案

2.1改進(jìn)原則

利用球團(tuán)線年檢時(shí)間，改造施工時(shí)間控制在20天以內(nèi)完成。

適應(yīng)球團(tuán)產(chǎn)能提升要求窯尾主抽風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)已經(jīng)處于滿負(fù)荷狀態(tài)，改造方案充分考慮盡量減少阻損，確保改造后的風(fēng)量不減少，不影響球團(tuán)產(chǎn)量。

本次改造考慮經(jīng)濟(jì)合理，達(dá)到滿足現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2改造方案

2.2.1噴淋系統(tǒng)（含循環(huán)泵、管道、噴嘴等）改造，提高液氣比，噴嘴覆蓋率達(dá)到200%以上，滿足入口煙氣二氧化硫含量4000mg/m3脫硫排放達(dá)標(biāo)。新增一臺(tái)流量1400m3/h，揚(yáng)程25m循環(huán)泵;改一臺(tái)900 m3/h循環(huán)泵為1400m3/h，提高系統(tǒng)液氣比，達(dá)到8.4左右。

2.2.2將石灰漿液加入改到氧化池。這樣改造后，就形成了2個(gè)循環(huán)池，一個(gè)循環(huán)池PH值6—6.5左右，對(duì)應(yīng)最上層噴淋，脫硫反應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)，主要負(fù)責(zé)保證脫硫效果，一個(gè)循環(huán)池PH值5.5—6左右，保證亞硫酸鈣能夠很好的氧化成硫酸鈣，確保石膏排除正常工作。這樣的改造，實(shí)質(zhì)上形成了“單塔雙循環(huán)”流程，將大大提高脫硫效率。

2.2.3解決目前脫硫塔截面煙氣分布不均勻問(wèn)題，在煙氣進(jìn)口處，增加一個(gè)煙氣均布器。

（1） 原理：由于脫硫塔直徑偏小，煙氣流速高，進(jìn)入脫硫后，沒(méi)有足夠的空間來(lái)均勻分布，這樣就導(dǎo)致脫硫塔內(nèi)，煙氣進(jìn)口的對(duì)面，煙氣集中度很高，脫硫效果很差。使用煙氣均布器，在短距離內(nèi)，將煙氣的分布，做一次重新分布，達(dá)到均勻上升的目的。

（2） 煙氣均布器的結(jié)構(gòu)：目前使用效果最好的不銹鋼托盤(pán)式均布器，但由于脫硫塔直徑小，流速高，使用不銹鋼托盤(pán)式均布器至少會(huì)產(chǎn)生600-700Pa阻力，這是主抽風(fēng)機(jī)不能承受的。我們本次采用管式均布器，45°斜線安裝方式，阻力預(yù)計(jì)小于150Pa，安裝方式如圖4所示：

2.2.4解決煙氣脫硫塔側(cè)壁效應(yīng)，每層噴淋下部，增加一層煙氣導(dǎo)流環(huán)。

（1）原理：由于在噴淋層設(shè)計(jì)時(shí)，中心部分可以很好的實(shí)現(xiàn)200%以上的覆蓋，但靠近脫硫塔壁的部分，只有100%覆蓋，甚至有可能出現(xiàn)小于50%的覆蓋，這樣煙氣在上升過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)“貼壁”上行，因?yàn)榭拷诘牟糠肿枇π?。從效果上看，這部分煙氣沒(méi)有很好的脫硫而逃逸了。煙氣導(dǎo)流環(huán)設(shè)置在噴淋層下部，讓煙氣“脫離”塔壁，強(qiáng)制進(jìn)入漿液噴淋密集區(qū)。

（2） 煙氣導(dǎo)流環(huán)不僅能有效提高脫硫效率，而且阻力很小，每層僅增加50Pa左右阻力，煙氣導(dǎo)流環(huán)安裝方式如圖5所示：

2.2.5解決現(xiàn)場(chǎng)除霧器易結(jié)垢，反沖洗效果不佳等問(wèn)題。

（1） 除霧器段經(jīng)過(guò)前期改造，已經(jīng)達(dá)到直徑8m，計(jì)算流速為3.1-3.2m/s左右，適合除霧作業(yè)。但由于脫硫段流速太高，大量漿液被煙氣攜帶進(jìn)入除霧器段，給除霧器帶來(lái)極大壓力，由于漿液含固量太高，導(dǎo)致頻繁發(fā)生除霧器堵塞。

（2） 原除霧器沖洗水噴嘴設(shè)計(jì)距離除霧器表面距離太遠(yuǎn)，沖洗水達(dá)到除霧器表面已經(jīng)沒(méi)有壓力，影響沖洗效果，另外，沖洗水程序設(shè)計(jì)也有問(wèn)題，最下層除霧器是最容易堵塞的，應(yīng)該頻繁沖洗，上層除霧器不易堵塞，應(yīng)減少?zèng)_洗頻率，這樣在保證水平衡基礎(chǔ)上，最大限度防止除霧器堵塞。

（3） 關(guān)于屋脊式除霧器，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)煙氣流速有更好的適應(yīng)性，但缺點(diǎn)是，沖洗時(shí)，沖洗角度是30---45°，不如平板式除霧器容易沖洗干凈。

（4） 為了確保改造后，煙氣中煙塵含量低于或不高于原來(lái)的指標(biāo)，本次改造放棄使用屋脊式除霧器，改為使用3層平板式除霧器，在保證不堵塞的前提下，通過(guò)使用不同參數(shù)的平板除霧器，到達(dá)除霧效果。

下層采用間距35mm，二通道除霧器，沖洗周期：30分鐘沖洗一次，每次2分鐘。

中層采用間距30mm，三通道除霧器，沖洗周期：2小時(shí)沖洗一次，每次2分鐘。

上層采用間距25mm，三通道帶鉤除霧器，沖洗周期：4小時(shí)沖洗一次，每次2分鐘。

2.2.6增加一個(gè)石灰漿液緩沖罐

（1） 現(xiàn)場(chǎng)有石灰漿液配制罐，由于配制系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)計(jì)計(jì)量設(shè)施，采用液位來(lái)估計(jì)配制的石灰漿液濃度，方法雖然簡(jiǎn)單，但基本滿足精度要求，由于石灰粉末受潮等原因，配制時(shí)，常出現(xiàn)不下料情況，需要處理，這樣就影響石灰的加入。

（2） 石灰加入到漿液池的過(guò)程既沒(méi)有計(jì)量，也沒(méi)有自動(dòng)控制，在脫硫系統(tǒng)能力嚴(yán)重不足、循環(huán)池容積偏小的條件下，出口SO2控制就難上加難。

（3） 設(shè)置一個(gè)石灰漿液緩沖罐，位置在原氧化池上面，用鋼結(jié)構(gòu)架空，容積為石灰配制罐容積的70%左右，（15m3）實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能：其一、配制罐有足夠的時(shí)間去配制石灰漿液;其二、緩沖罐石灰漿液自流到原氧化池過(guò)程中，增加一個(gè)電動(dòng)閥，來(lái)自動(dòng)控制石灰的加入量，確保出口SO2穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)。

2.2.7通過(guò)改造氧化風(fēng)管，提高現(xiàn)場(chǎng)漿液的氧化效果，改造完成后半水亞硫酸鈣（干基）控制在0.5%以內(nèi)。

現(xiàn)有氧化風(fēng)系統(tǒng)是在循環(huán)池下部設(shè)置了一圈曝氣管，雖然可以滿足氧化要求，但存在一個(gè)缺陷，下部的管道上的排氣孔容易堵塞，本次改造為直插式曝氣管。

關(guān)于脫硫漿液中亞硫酸鈣沒(méi)有很好的被氧化成硫酸鈣，主要是由于漿液PH值過(guò)高造成的。當(dāng)PH值>6.5時(shí)，氧化反應(yīng)基本停止，無(wú)論鼓入多少空氣，漿液中硫酸鈣含量在20—22%左右達(dá)到平衡，不再氧化，當(dāng)PH值<5.5時(shí)，反應(yīng)速率迅速增快，95%以上的亞硫酸鈣在90分鐘內(nèi)可以被氧化成硫酸鈣。這就是當(dāng)前脫硫系統(tǒng)石膏脫水時(shí)，水分偏大的原因。

2.2.8增加循環(huán)池負(fù)壓引風(fēng)機(jī)

現(xiàn)有系統(tǒng)采用塔外循環(huán)，在漿液排出脫硫塔的出口，有部分煙氣泄露，同時(shí)，由于往循環(huán)池中鼓入大量空氣，導(dǎo)致循環(huán)池周邊水汽彌漫，即影響了環(huán)境，又使周邊鋼結(jié)構(gòu)腐蝕。

設(shè)置一臺(tái)流量5000m3/h，風(fēng)壓2000Pa的風(fēng)機(jī)，將循環(huán)池上部的空間抽成微負(fù)壓，這樣就可以防止水汽外泄。

3取得效果

1、改造運(yùn)行后球團(tuán)脫硫入口硫1910㎎/立方米，出口28㎎/立方米。脫硫效率達(dá)到98.4%（不考慮其他因素）。

2、石膏生成正常連續(xù)。

3、連續(xù)運(yùn)行2月以上循環(huán)泵噴淋頭未有堵塞現(xiàn)象發(fā)生。

4、脫硫石灰石耗量、新水耗量降低40%.

4結(jié)束語(yǔ)

在鋼鐵工業(yè)發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題是非常棘手的一個(gè)問(wèn)題，同時(shí)也是一個(gè)核心性的問(wèn)題。基于當(dāng)前鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護(hù)存在的問(wèn)題，需要采取積極的解決措施，為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展提供有效的幫助，共同創(chuàng)造一個(gè)綠水青山的中國(guó)新生態(tài)環(huán)境。