35t/h 熱風(fēng)沖天爐煙氣脫硫技術(shù)探索及應(yīng)用

林 彤，張銀濤，馬 輝，王艷杰，趙永生，馬振航，孫明虎

（濰柴（濰坊）材料成型制造中心有限公司，山東濰坊 261199）

0 引言

2019 年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)重污染天氣應(yīng)對(duì)夯實(shí)應(yīng)急減排措施的指導(dǎo)意見》，對(duì)鑄造企業(yè)的大氣污染物排放、重污染天氣下的應(yīng)急減排提出了要求，其中明確規(guī)定：非A 級(jí)鑄造企業(yè)在重污染天氣時(shí)涉及工序強(qiáng)制停產(chǎn)，因此沖天爐煙氣中SO2的排放處理迫在眉睫。

1 沖天爐煙氣污染物來源

沖天爐是將主要原材料（生鐵、廢鋼、回爐料）、焦炭、輔料（石灰石、硅鐵、錳硅合金）等分批次加入爐內(nèi)，經(jīng)風(fēng)嘴吹入高溫空氣，最終熔化出鐵液的設(shè)備。沖天爐在熔煉過程中，因焦炭的燃燒、金屬爐料的預(yù)熱、熔化等過程會(huì)排放出大量氣體及固體有害物質(zhì)的煙塵，沖天爐大氣污染廢氣主要包括粉塵和SO2、NOx等有害氣體。大氣污染物主要來源見表1，大氣污染物排放限值要求見表2。

表1 大氣污染物主要來源

表2 工業(yè)爐窯（沖天爐）大氣污染物排放限值

2 沖天爐煙氣脫硫技術(shù)探討及應(yīng)用

2.1 煙氣脫硫工藝探討

目前煙氣脫硫技術(shù)種類達(dá)幾十種，按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。

EC&S 35t/h 熱風(fēng)沖天爐于2007 年投產(chǎn)使用，現(xiàn)場(chǎng)布局比較緊湊，煙氣中SO2濃度低，并且沖天爐系統(tǒng)本身自帶除塵器，通過表3 比較各種脫硫方法以及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，綜合考慮選用“SDS鈉基干法脫硫”干法脫硫工藝。

表3 煙氣脫硫工藝比較

2.2 SDS 鈉基干法脫硫工藝介紹

SDS 鈉基干法脫硫工藝是目前國內(nèi)應(yīng)用于超低排放非常先進(jìn)的技術(shù)，也是較為成熟的主流SDS 干法煙氣脫硫技術(shù)。該工藝采用NaHCO3作為脫硫劑，脫硫劑在高溫?zé)煔獾淖饔孟录せ顭岱纸?，煙氣中的SO2與激活的脫硫劑充分接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被去除。

完成的主要化學(xué)反應(yīng)為：

SDS 鈉基干法脫硫工藝優(yōu)點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工藝流程緊湊，操作維護(hù)方便，運(yùn)行成本低；（2）無脫硫塔，占地面積??；（3）無脫硫廢水產(chǎn)生，節(jié)省污水處理費(fèi)用；（4）原材料來源豐富。

SDS 鈉基干法脫硫工藝缺點(diǎn)：

（1）SO2濃度超過1000 mg/Nm3時(shí)，脫硫效果差；（2）溫度要求較嚴(yán)格，最佳熱解效率的溫度區(qū)間為140～250 ℃，低于該溫度脫硫效率大幅度下降；（3）脫硫過程中產(chǎn)生固體副產(chǎn)物，需要增設(shè)除塵系統(tǒng)。

2.3 沖天爐煙氣脫硫工藝應(yīng)用

沖天爐煙氣脫硫系統(tǒng)主要由脫硫劑制備系統(tǒng)、氣力輸送系統(tǒng)、電氣儀表控制系統(tǒng)等組成。工藝流程（見圖1）：沖天爐煙氣→冷卻器→袋式除塵器→引風(fēng)機(jī)→煙囪排放。干法脫硫生成的粉塵經(jīng)過現(xiàn)有的袋式除塵器過濾收集，廢氣通過引風(fēng)機(jī)從煙囪排放。

圖1 沖天爐尾氣脫硫工藝流程圖

煙氣脫硫系統(tǒng)（見圖2）具備手動(dòng)與自動(dòng)模式，自動(dòng)模式下能夠與沖天爐設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，與沖天爐設(shè)備同步啟停。在沖天爐控制室設(shè)置遠(yuǎn)程控制及報(bào)警顯示裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控脫硫設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

圖2 沖天爐煙氣脫硫系統(tǒng)操作界面

煙氣脫硫系統(tǒng)具有在線自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，依據(jù)在線檢測(cè)系統(tǒng)SO2濃度實(shí)時(shí)調(diào)整NaHCO3噴入量和噴入時(shí)間。

煙氣脫硫系統(tǒng)具有煙氣溫度檢測(cè)裝置，一般情況下，煙氣溫度在140～250 ℃之間，NaHCO3吸附劑的活性較高，在冷卻器進(jìn)出口管道選取兩個(gè)點(diǎn)作為NaHCO3加入位置，根據(jù)各種工況下煙氣實(shí)時(shí)溫度，自動(dòng)選擇脫硫劑噴入點(diǎn)，確保煙氣脫硫效果。

2.3.1 脫硫劑制備系統(tǒng)

研磨機(jī)是脫硫劑制備系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其選型及配置直接關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)的脫硫效率、脫硫劑的消耗量及系統(tǒng)達(dá)標(biāo)運(yùn)行的穩(wěn)定性。由于運(yùn)輸和儲(chǔ)存的原因，NaHCO3原料通常是粗顆粒，如果要保證較高的反應(yīng)活性，脫硫劑必須有較大的比表面積，因此需將NaHCO3研磨到800 目以上（20 μm以下），然后由噴射系統(tǒng)將NaHCO3噴入煙氣管道中，脫硫效率可以達(dá)到95%以上。

研磨機(jī)設(shè)有主電機(jī)和分級(jí)磨機(jī)，其中分級(jí)磨機(jī)為變頻電機(jī)，可控制出口物料粒度。NaHCO3大顆粒物料經(jīng)過旋轉(zhuǎn)閥均勻進(jìn)入研磨機(jī)，磨機(jī)研磨盤和分級(jí)輪在電機(jī)帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，NaHCO3物料受到高速旋轉(zhuǎn)的研磨盤撞擊之后粉碎，符合要求的物料經(jīng)分級(jí)輪進(jìn)入下游系統(tǒng)中，大顆粒通過特制氣流導(dǎo)向環(huán)作用重新進(jìn)入研磨區(qū)再次粉碎，直至粒徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

NaHCO3脫硫劑為一次使用，不需循環(huán)利用。脫硫劑噴入量按NaHCO3與SO2摩爾比為2:1，噴入量可根據(jù)出口SO2濃度實(shí)時(shí)調(diào)整。

2.3.2 氣力輸送系統(tǒng)

合格的NaHCO3采用氣力輸送系統(tǒng)輸送到管道中與煙氣進(jìn)行混合接觸，吸收凈化后的含粉塵的煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行處理。

2.3.3 智能控制系統(tǒng)

沖天爐煙氣脫硫設(shè)備智能控制系統(tǒng)采用組態(tài)王上位機(jī)、西門子S7-200SMART 系列PLC、西門子變頻器、稱量系統(tǒng)及智能儀表等組成；該控制系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)引風(fēng)管道的溫度情況智能識(shí)別NaHCO3的加入位置，根據(jù)SO2濃度智能調(diào)節(jié)NaHCO3加入多少，并且通過程序控制，實(shí)現(xiàn)多個(gè)故障及報(bào)警提示。

3 結(jié)論

通過煙氣脫硫系統(tǒng)，根據(jù)沖天爐煙氣中SO2實(shí)時(shí)濃度和煙氣溫度，自動(dòng)控制NaHCO3噴入量和噴入點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)低成本的運(yùn)行，并且滿足煙氣環(huán)保排放指標(biāo)的要求。