攀成鋼105m2燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、攀成鋼105m2燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)介【摘 要】本文對(duì)攀成鋼105m2燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣脫硫系統(tǒng)原理及工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)該系統(tǒng)試運(yùn)行三個(gè)月以來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)和剖析?！娟P(guān)鍵詞】燒結(jié)煙氣 脫硫 工藝原理1.前言隨著近年來(lái)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，大量廢氣、廢水、廢渣的排放對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。特別是SO2的大量排放，使我國(guó)成為世界上第三大酸雨區(qū)和大氣環(huán)境污染最嚴(yán)重的國(guó)家之一，因此對(duì)冶金企業(yè)SO2排放的治理顯得尤其緊迫。我廠105m2燒結(jié)機(jī)于2003年8月建成投產(chǎn)，到目前已連續(xù)生產(chǎn)了近6年時(shí)間。設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)考慮了在燒結(jié)機(jī)機(jī)頭預(yù)留脫S場(chǎng)地。 2008年，公司決定在105m2燒結(jié)機(jī)上煙氣脫S工程。經(jīng)對(duì)

2、比大量國(guó)內(nèi)、國(guó)際同行的先進(jìn)技術(shù)以及對(duì)國(guó)內(nèi)同行的考察，認(rèn)為煙氣氨法脫硫技術(shù)比較適合我廠105m2燒結(jié)機(jī)：一是可以充分利用毗鄰的四川化工股份公司大量的廢氨水，以廢治廢，變廢為寶，具有先天優(yōu)勢(shì)；二是氨法脫S技術(shù)脫S效率高，脫硫副產(chǎn)品硫酸氨是農(nóng)業(yè)緊缺的化肥之一，可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益；三是氨法脫硫工藝在脫硫的同時(shí)又可脫氮，對(duì)減少溫室氣體起到非常重要的作用。因此氨法脫硫技術(shù)是一項(xiàng)較適應(yīng)攀成鋼實(shí)際情況的、完全資源化的、適應(yīng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的、更環(huán)保的脫硫技術(shù)。攀成鋼105m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫S工程由中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司總包，由湖南碧綠環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司承建。本項(xiàng)目于2008年5月20日開(kāi)始建設(shè)，2009年3月

3、2日建成開(kāi)始系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)試，2009年5月產(chǎn)品達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)投運(yùn)正常后，每年可減少二氧化硫排放9020噸，回收粉塵1200噸。2.工廠規(guī)模及產(chǎn)品方案2.1 工廠規(guī)模2.1.1 系統(tǒng)處理風(fēng)量：額定風(fēng)量66萬(wàn)m3/h2.1.2 煙氣溫度：平均100（一般80130）2.1.3 粉塵濃度：150mg/m3（瞬時(shí)最大400 mg/m3 ）2.1.4 SO2濃度：4502400 mg/m3（瞬時(shí)最大2900 mg/m3）2.1.5 NOx濃度：260 mg/m32.2 產(chǎn)品方案2.2.1 脫硫效率：96 %2.2.2 除塵效率：90 %2.2.3 粉塵排放濃度：50mg/Nm32.2.4 煙氣中SO2

4、排放濃度：100mg/Nm32.2.5 脫除SO2量：1.16t/h2.2.6 消耗20%的氨水量：3.1t/h2.2.7 副產(chǎn)物硫酸銨產(chǎn)量：2.39t/h3.脫硫、除塵系統(tǒng)原理3.1 除塵原理燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含塵二氧化硫煙氣，通過(guò)規(guī)流塔的內(nèi)煙道，向下進(jìn)入規(guī)流塔下部，煙氣中的大顆粒向下對(duì)塔底的液面進(jìn)行沖擊，大部分大顆粒的粉塵被初步脫除下來(lái)。煙氣中的小顆粒粉塵進(jìn)入規(guī)流床，由于除塵水的加入將填料球表面潤(rùn)濕，在規(guī)流床上煙氣與除塵水接觸，伴隨有熱、質(zhì)的傳遞過(guò)程，在填料球上形成液膜，煙氣在填料球上發(fā)生慣性碰撞、擴(kuò)散、粘附、凝集等作用，使塵粒和水滴接觸而被捕集，經(jīng)過(guò)洗滌使塵粒和氣體分離，同時(shí)，填料球

5、的有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)以及除塵水不斷的加入，對(duì)填料球表面附著的塵粒進(jìn)行沖洗，不斷更新填料球表面的液膜，如此循環(huán)除塵。由于規(guī)流塔內(nèi)的填料球比表面積較大，增加了氣液的傳質(zhì)面積，使氣體和液體的接觸幾率大大增強(qiáng)，強(qiáng)化了氣液傳質(zhì)過(guò)程，在塔中有液滴的捕塵作用，但主要是通過(guò)填料所形成的液網(wǎng)、液膜對(duì)塵粒進(jìn)行捕集，因此對(duì)液滴霧化效果無(wú)過(guò)高要求。同時(shí)對(duì)液氣比、空速等運(yùn)行條件有較寬的操作彈性。該設(shè)備對(duì)顆粒污染物也有很好的捕集效果。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣液接觸效果好、壓力損失小。除塵后的廢水進(jìn)入廢水處理部分，通過(guò)沉淀濃縮，沉淀后的清水進(jìn)入清水池循環(huán)利用。同時(shí)在規(guī)流塔底部設(shè)置了攪拌器，對(duì)塔的底部除塵灰水進(jìn)行攪拌，防止除塵后的灰水

6、在塔的底部沉淀。3.2 SO2吸收原理根據(jù)氨法脫硫后的產(chǎn)物進(jìn)行分類，主要有氨酸法、氨肥等。本方案采用氨肥法脫硫工藝，其脫硫后的產(chǎn)物送至制備硫酸銨產(chǎn)物。氨的水溶液呈堿性，也是SO2的吸收劑，能夠吸收煙氣中的SO2，而達(dá)到煙氣脫硫的目的，吸收過(guò)程中是利用(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液對(duì)SO2的循環(huán)吸收、凈化煙氣，然后以不同的方式處理吸收液的過(guò)程。處理方法不同，獲得的副產(chǎn)物也不同。其吸收工業(yè)原理如下：NH3+H2O+SO2 NH4HSO32NH3+H2O+SO2 (NH4)2SO3亞硫酸銨對(duì)SO2有更強(qiáng)的吸收能力，是氨法中的主要吸收劑。 (NH4)2SO3+ H2O+SO2 2 NH4HSO

7、3在循環(huán)吸收過(guò)程中，隨著亞硫酸氫銨比例的增大，吸收能力降低，需要補(bǔ)充氨水將亞硫酸氫銨轉(zhuǎn)化成亞硫酸銨。 NH4HSO3+ NH3 (NH4)2SO3燒結(jié)煙道廢氣當(dāng)中O2濃度較高，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：2(NH4)2SO3O22(NH4)2SO42NH4HSO3+ O22NH4HSO4 最后得到較純潔的(NH4)2SO4溶液。4.脫硫除塵系統(tǒng)工藝流程氨法脫硫除塵工藝流程圖見(jiàn)圖1。4.1 煙氣系統(tǒng)從燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)后的總煙道上引出的煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)進(jìn)行濕法除塵與脫硫凈化后，經(jīng)塔頂煙囪排入大氣。在燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)后的主煙道和進(jìn)脫硫除塵系統(tǒng)的煙道上設(shè)置擋板門。當(dāng)脫硫除塵系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)脫硫

8、除塵系統(tǒng)煙道上的擋板門打開(kāi)，主煙道上的旁路擋板門關(guān)閉，燒結(jié)煙氣進(jìn)入脫硫除塵系統(tǒng)進(jìn)行脫硫除塵；當(dāng)脫硫除塵裝置檢修停運(yùn)時(shí)，進(jìn)脫硫除塵系統(tǒng)煙道上的擋板門關(guān)閉，主煙道上的旁路擋板門打開(kāi)，煙氣由主煙道經(jīng)煙囪排放。4.2 濕法除塵系統(tǒng)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含塵含SO2煙氣，通過(guò)規(guī)流塔的內(nèi)煙道，向下進(jìn)入規(guī)流塔下部，煙氣中的大顆粒向下對(duì)塔底的液面進(jìn)行沖擊，大部分大顆粒的粉塵被初步脫除下來(lái)。煙氣中的小顆粒粉塵進(jìn)入第一層規(guī)流床，由于除塵水的加入將填料球表面潤(rùn)濕，在填料球上形成液膜，煙氣在填料球上發(fā)生慣性碰撞、擴(kuò)散、粘附、凝集等作用，使塵粒和水滴接觸而被捕集，經(jīng)過(guò)洗滌使塵粒和氣體分離，同時(shí)，填料球的有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)以及

9、除塵水不斷的加入，對(duì)填料球表面附著的塵粒進(jìn)行沖洗，不斷更新填料球表面的液膜。在吸收塔底配有除塵循環(huán)水池，用于循環(huán)除塵，為防止除塵水的沉淀，同時(shí)配有側(cè)進(jìn)式攪拌機(jī)。塔內(nèi)部采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可將煙氣中的粉塵一次性除塵降低到50mg/Nm3以下。除塵后的灰水在塔底部灰水斗內(nèi)沉積，然后定期用泵抽走一部分的灰漿至壓濾機(jī)過(guò)濾，濾液返回至灰池循環(huán)除塵，濾餅為除塵灰可以送往燒結(jié)或料場(chǎng)進(jìn)行配料。4.3 脫硫系統(tǒng)經(jīng)過(guò)除塵后的煙氣進(jìn)入第二層規(guī)流床，亞硫酸銨吸收劑通過(guò)脫硫循環(huán)泵從脫硫循環(huán)罐送至塔內(nèi)SO2吸收區(qū)（第二層規(guī)流床），與煙氣發(fā)生反應(yīng)吸收煙氣中的SO2，脫硫后生成的亞硫酸氫銨與亞硫酸銨達(dá)到設(shè)定的濃度后排出到塔外氧

10、化罐內(nèi)進(jìn)行氧化，氧化后送入PH值調(diào)節(jié)罐，進(jìn)行PH值的調(diào)整，補(bǔ)充一定量的氨水使之變成硫酸銨溶液。然后將硫酸銨溶液泵入脫硫副產(chǎn)物制備系統(tǒng)。圖1 脫硫除塵系統(tǒng)工藝流程圖根據(jù)試運(yùn)行的具體情況，氨水在脫硫循環(huán)罐中反復(fù)循環(huán)吸收煙氣中SO2的過(guò)程中，由于煙氣氧氣含量較高，將大部分生成的亞硫酸氨和亞硫酸氫氨已氧化成硫酸氨和硫酸氫氨，因此氧化罐就沒(méi)有起到氧化的作用，因此將氧化罐改作為沉淀池，將下部沉淀后的灰漿水輸送壓濾機(jī)過(guò)濾。4.4 逃逸氨及氣溶膠吸收系統(tǒng)根據(jù)規(guī)流床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)其布液裝置沒(méi)有霧化要求，因而采用環(huán)形布液裝置，一層規(guī)流床配一層布液裝置，且不必配置噴嘴，而非噴淋塔當(dāng)中的噴嘴布液。每一層規(guī)流床配備一臺(tái)循

11、環(huán)水泵。布液裝置的作用：填料球的自旋行星運(yùn)動(dòng)，漿液不斷在填料球上形成液膜，同時(shí)，漿液的不斷加入，使液膜不斷更新，促進(jìn)氣液兩相間的反應(yīng)。氨水脫硫中，氨的二次污染及氣溶膠污染是一個(gè)重要問(wèn)題。由于規(guī)流填料塔的液氣比小、采用非霧化布液裝置，減少了氨的逃逸。同時(shí)配備有逃逸氨及氣溶膠吸收系統(tǒng)，進(jìn)一步減少了氨及氣溶膠的二次污染。逃逸氨吸收系統(tǒng)利用氨易溶于水，同時(shí)利用規(guī)流填料塔的高傳質(zhì)性能，用水吸收脫硫后逃逸的氨及氣溶膠，吸收下來(lái)的氨用于脫硫系統(tǒng)，提高氨的利用率。在試運(yùn)行時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，將逃逸氨吸收系統(tǒng)改造為第二層SO2吸收系統(tǒng)，并將吸收后的硫酸氨溶液輸送到氧化罐（沉淀池），提高了SO2吸收效果，進(jìn)一步凈化

12、了煙氣。4.5 除霧器本裝置采用旋流板脫水裝置。由于采用環(huán)形布液裝置，而不是噴淋塔當(dāng)中的噴嘴布液，水滴沒(méi)有霧化，煙氣不帶水，因此，規(guī)流填料塔采用旋流板除霧器，即可滿足脫水要求。當(dāng)濕煙氣進(jìn)入旋流脫水裝置后，由于脫水除霧裝置的旋流導(dǎo)向板葉片數(shù)量少，葉片間隙及開(kāi)孔率大，上旋力小、離心力大。因此脫水除霧功能強(qiáng)，可創(chuàng)造液氣分離的最佳條件。在脫水板的作用下，液滴被離心加速力甩向塔壁，進(jìn)入環(huán)形集液槽內(nèi)，沿溢流水槽返流至下方的規(guī)流床，可有效遏制水分被煙氣帶走。除塵脫硫后的煙氣再經(jīng)過(guò)規(guī)流床對(duì)逃逸氨的回收、除霧器對(duì)液滴的捕集后，使凈煙氣的液滴含量不超過(guò)30mg/Nm3(干態(tài))。4.6 脫硫吸收劑制備系統(tǒng)氨水由罐裝

13、車從川化輸送至氨水貯罐，氨水根據(jù)煙氣中的SO2濃度的變化，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)通過(guò)計(jì)量泵送入脫硫循環(huán)罐，與脫硫循環(huán)罐內(nèi)的循環(huán)液和少量工藝補(bǔ)充水的混合，然后經(jīng)脫硫循環(huán)泵送至吸收塔脫硫。脫硫用氨水采用的是氨水罐裝車直接輸送至氨水貯罐，貯罐規(guī)格按裝置所需的1天（按24小時(shí)計(jì)）氨水耗量設(shè)計(jì)。4.7 硫酸氨制備系統(tǒng)氨法脫硫所產(chǎn)生的副產(chǎn)物（亞硫酸銨、硫酸銨）進(jìn)入一套硫酸銨制備系統(tǒng)，生產(chǎn)硫酸銨肥料。脫硫出來(lái)的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的混合溶液進(jìn)入氧化罐內(nèi)被氧化成硫酸銨和硫酸氫銨，再進(jìn)入pH調(diào)節(jié)罐，調(diào)節(jié)產(chǎn)品的pH值，使硫酸氫銨反應(yīng)成硫酸銨，再用硫酸銨輸送泵打入三效蒸發(fā)濃縮器，通過(guò)蒸發(fā)濃縮之后送入脫水機(jī)、烘干機(jī)，然后包裝銷

14、售。硫酸銨的制備主要是指硫酸銨漿液的蒸發(fā)和結(jié)晶。硫酸銨制備裝置采用三效真空連續(xù)蒸發(fā)，三效分離結(jié)晶器。三效蒸發(fā)器采用強(qiáng)制循環(huán)濃縮方式，提高了傳熱效率，循環(huán)力度大，蒸發(fā)速度快，受熱時(shí)間短，物料不易結(jié)焦與結(jié)垢，便于清洗。本工程采用國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的蒸發(fā)與結(jié)晶工藝技術(shù)，能使物料直接在蒸發(fā)器內(nèi)熱結(jié)晶。原料液進(jìn)入預(yù)熱器，加熱后進(jìn)入第I效蒸發(fā)器，經(jīng)第I蒸發(fā)器均勻地在蒸發(fā)管內(nèi)壁上從下向上形成液膜，加熱后部分水分蒸發(fā)，進(jìn)入第I效分離室完成汽、液分離，初步濃縮的料液進(jìn)入第效蒸發(fā)器，加熱后部分水分蒸發(fā)，第效分離室完成汽、液分離，然后進(jìn)入第效，達(dá)到所需濃度后，由第效結(jié)晶器下出料口排出。將壓力0.4Mpa以上的蒸汽經(jīng)調(diào)壓閥

15、使之進(jìn)入第效蒸發(fā)器的加熱器。第效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入第效加熱器作為熱源，第效產(chǎn)生的蒸汽作為第效加熱源，第效產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝成水排出。各效蒸發(fā)器，分離室的壓力由冷凝器串連的水環(huán)式真空泵控制。第一效為常壓，但在初始開(kāi)車階段可以連入真空以便于快速濃縮。蒸汽進(jìn)入第效蒸發(fā)器冷凝放熱后成冷凝水，由于冷凝水溫度還較高（約90以上），為回收余熱，將效蒸汽產(chǎn)生的冷凝水引入預(yù)熱器對(duì)原料液進(jìn)行預(yù)加熱。第效蒸發(fā)器加熱夾套中產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入第效蒸發(fā)器加熱夾套中，通過(guò)閃蒸產(chǎn)生蒸汽，回收部分余熱。第效蒸發(fā)器加熱夾套中的冷凝水進(jìn)入汽水分離罐分離出汽體后，冷凝水經(jīng)水泵排出。蒸汽冷凝后的冷凝水、二次蒸汽冷凝水可直接作

16、為工業(yè)循環(huán)水利用。各效分離室液可安裝液位控制閥，控制閥安裝在分離室內(nèi)部，當(dāng)液面超過(guò)設(shè)定高度時(shí)，浮球上升，帶動(dòng)閥芯上升，閥芯與閥體相吻合，封閉進(jìn)料口，達(dá)到全自動(dòng)控制液位的作用。4.8 脫水、烘干及包裝銷售經(jīng)過(guò)結(jié)晶后的液體首先通過(guò)離心脫水機(jī)脫水，離心后的母液返回PH調(diào)節(jié)罐備下次蒸發(fā)時(shí)使用，硫氨晶體送入流化床烘干機(jī)去除水分后，再通過(guò)打包機(jī)按固定重量打包，然后堆放銷售。5.脫硫除塵系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行效果5.1 運(yùn)行作業(yè)率 我廠105m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫系統(tǒng)自2009年3月2日剪彩試運(yùn)行以來(lái)，由于國(guó)內(nèi)可直接借鑒的經(jīng)驗(yàn)不足，且脫硫系統(tǒng)設(shè)備性能不穩(wěn)定，系統(tǒng)運(yùn)行狀況很不理想，經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試、整改與完善，運(yùn)行狀況逐步得

17、到提高，到2009年6月底燒結(jié)系統(tǒng)與脫硫系統(tǒng)同步作業(yè)率已達(dá)到70%以上。5.2 主要生產(chǎn)指標(biāo)脫硫系統(tǒng)投用后，通過(guò)邊生產(chǎn)、邊摸索，對(duì)系統(tǒng)的操作參數(shù)不斷優(yōu)化，使脫硫效率穩(wěn)定在較高水平，硫酸氨質(zhì)量也得到不斷提高。硫酸氨主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下表：表1項(xiàng)目指標(biāo)攀成鋼產(chǎn)品優(yōu)等品一等品合格品外觀白色結(jié)晶，無(wú)可見(jiàn)機(jī)械雜質(zhì)白色結(jié)晶無(wú)可見(jiàn)機(jī)械雜質(zhì)無(wú)可見(jiàn)機(jī)械雜質(zhì)無(wú)可見(jiàn)機(jī)械雜質(zhì)氮（N）含量（以干基計(jì)）20.621.021.020.5水分（H2O）1.60.20.31.0游離酸（H2SO4）含量0.120.030.050.20鐵（Fe）含量*0.007砷（As）含量*0.00005重金屬（以Pb）計(jì)含量*0.005水不溶物含

18、量*0.016.存在的問(wèn)題及不足6.1 除塵系統(tǒng)的腐蝕、磨蝕問(wèn)題由于燒結(jié)煙氣中含有HF、HCl、SO2等強(qiáng)酸性氣體以及重金屬離子粉塵，這些物質(zhì)溶于水后會(huì)形成強(qiáng)酸并使?jié){液中氯離子和重金屬離子富集， 我廠運(yùn)行24小時(shí)后測(cè)得氯離子含量高達(dá)6.5萬(wàn)單位每毫升，對(duì)系統(tǒng)管網(wǎng)會(huì)造成較嚴(yán)重的腐蝕。我廠根據(jù)實(shí)際情況采取的主要措施有：6.1.1 對(duì)除塵循環(huán)管道采用了非金屬防腐的塑鋼管道；6.1.2 定期對(duì)除塵循環(huán)液進(jìn)行壓濾，對(duì)濾液嚴(yán)格控制廢水PH值和氯離子濃度，定期外排至公司污水處理站處理回收。6.2 三效蒸發(fā)器跑料的問(wèn)題三效蒸發(fā)器因設(shè)計(jì)的富余系數(shù)較少，而我廠實(shí)際使用的氨水濃度較小，增加了硫酸銨制備系統(tǒng)的負(fù)荷，為使生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行，提高了三效的真空度和蒸發(fā)