燒結(jié)煙氣中二氧化硫的脫除技術(shù)

燒結(jié)煙氣中二氧化硫的脫除技術(shù)燒結(jié)煙氣中二氧化硫的脫除技術(shù)燒結(jié)煙氣中二氧化硫的脫除技術(shù)xxx公司燒結(jié)煙氣中二氧化硫的脫除技術(shù)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計，管理制度燒結(jié)煙氣中二氧化硫的脫除技術(shù)摘要：燒結(jié)煙氣脫硫是鋼鐵行業(yè)污染減排的重點，減排形勢日趨嚴峻。而燒結(jié)工序是二氧化硫的主要排放源，因此也是煙氣脫硫技術(shù)研發(fā)的主要領(lǐng)域。本文主要介紹了石灰-石膏法、循環(huán)流化床法、密相干塔法三種脫硫技術(shù)原理及優(yōu)缺點，并論述了燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的選定原則與發(fā)展方向。關(guān)鍵字：燒結(jié)煙氣，二氧化硫，脫硫Abstract：Sinteringgasdesulfurizationisemphasizedinironandsteelemissionreductionwasserious.Themainoriginofthesulfurdioxidewassinterprocess,soitisthemain

research

field

of

fluegas

desulfurizationtechnology.Thispapermainlyintroducestheprocessprinciples,advantageanddisadvantageofsomesinteringgasdesulphurizationtechnologiessuchaslimestone/lime-plaster,CFB,denseflowabsorber.Andtheselectprincipleanddevelopmenttrendofsinteringfluegasdesulphurizationtechnologyaredemonstrated.Keywords：sinteringfluegas，sulfurdioxide，desulfurization1引言眾所周知鋼鐵企業(yè)作為國家的支柱性產(chǎn)業(yè)，為國家建設(shè)做出了突出的貢獻。但同時其產(chǎn)生的污染也是不可忽視的，鋼鐵行業(yè)在其生產(chǎn)和加工過程中消耗大量的燃料和礦石，同時排放出大量的空氣污染物。統(tǒng)計表明我國鋼鐵行業(yè)SO2排放量僅次于電力行業(yè)居第2位。鋼鐵生產(chǎn)包括焦化、燒結(jié)、煉鐵和軋鋼等工藝過程，其中燒結(jié)工序是鋼鐵生產(chǎn)中SO2減排的重點工序。燒結(jié)過程排放的SO2占鋼鐵工業(yè)年排放量的60%以上[1]。因此，燒結(jié)煙氣脫硫已成為SO2污染控制的重點。目前國家已經(jīng)從排放總量與排放濃度兩個方面對燒結(jié)煙氣SO2排放進行了控制，標(biāo)準(zhǔn)非常嚴格，無論是現(xiàn)有企業(yè)還是新建企業(yè)都應(yīng)建設(shè)煙氣脫硫裝置，才能達到SO2排放國家標(biāo)準(zhǔn)。由于燒結(jié)煙氣具有自身的特殊性，燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展緩慢。目前世界上燒結(jié)煙氣脫硫應(yīng)用的主要技術(shù)有石灰石-石膏法、硫酸銨法、旋轉(zhuǎn)噴霧干法、循環(huán)流化床半干法等[2]。我國在這方面已投入運行的燒結(jié)煙氣脫硫裝置采用的主要工藝有石灰-石膏法、密相干塔法、循環(huán)流化床法半干法、ENS半干法等。但投入運行中還存在諸多問題需要進一步研究改善。2燒結(jié)煙氣的來源及特點燒結(jié)煙氣的來源以攀鋼燒結(jié)原料來代表說明，攀鋼煉鐵廠燒結(jié)機燒結(jié)混合料由29種原料組成，其中鐵精礦5種、富礦9種、熔劑6種、燃料3種、輔料4種，其它鐵料2種[3]。其組分見表表燒結(jié)混合料組成及原料含硫量名稱占燒結(jié)混合料質(zhì)量百分（%）含硫量（%）精礦粉石灰石粉澳礦外購白灰—焦炭粉高加粉無煙煤粉鋼渣粉中加粉由表中可以看出鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣中SO2主要來源于含硫量較高的鐵精礦，其他原料如焦炭粉、高加粉也對煙氣中SO2的產(chǎn)生有一定貢獻。除了表中的來源燃料中硫的氧化反應(yīng)也會產(chǎn)生不少的SO2。除了鐵礦石和固體燃料中硫含量的影響，燒結(jié)過程中SO2的產(chǎn)生還受鐵礦石粒度和品位、燒結(jié)礦堿度和添加物性質(zhì)、燃料及返礦的用量的影響。可見從源頭控制使用含硫量低的鐵礦石和燃料能有效的減少SO2的產(chǎn)生，但是由于受到資源、成本等多種條件的限制。就目前原料短缺的現(xiàn)狀來看，此法難以全面推廣應(yīng)用。燒結(jié)煙氣的特點①產(chǎn)生的煙氣量大：每生產(chǎn)1t燒結(jié)礦大約產(chǎn)生4000～6000m3煙氣。②不穩(wěn)定性：由于燒結(jié)工況波動煙氣量、煙氣溫度、SO2濃度等經(jīng)常發(fā)生變化陣發(fā)性強。③煙氣溫度較高：隨燒結(jié)工況變化煙氣溫度一般在120～180℃。④含濕量大。為了提高燒結(jié)料層的透氣性混合料在燒結(jié)前加水制粒，因此,致使煙氣中含濕量較大，按體積比計算水分含量一般在10%左右。⑤煙氣粉塵濃度高：粉塵主要以鐵及其化合物為主，由于使用不同的原料還可能含有微量重金屬元素。⑥含有害氣體：煙氣中含有一定量的SOx、NOx、HCl和HF等，它們遇水后將形成酸雨腐蝕金屬構(gòu)件。此外，還含有對人體健康危害極大的二噁英和呋喃等[4]。⑦含SO2濃度相對較低：隨原料硫負荷等因素的變化而變化國內(nèi)企業(yè)一般在1000～3000mg/m3。3燒結(jié)煙氣的脫硫方法上面已經(jīng)分析從源頭上控制SO2的排放很難推廣，事實上從燒結(jié)過程中控制減少SO2的產(chǎn)生也不大容易進行。因為在原料、燃料結(jié)構(gòu)一定的前提下，硫的脫除和煙氣中SO2的生成主要受燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間、空氣中氧濃度、焦粉粒度等因素的影響。但通過控制燒結(jié)過程減少SO2排放的方法應(yīng)同時考慮過程控制不影響燒結(jié)礦質(zhì)量，減少的SO2排放以硫的化合物形式進入高爐，減排SO2要不影響高爐順行和不增加高爐生產(chǎn)成本等因素。所以過程中控制減少SO2現(xiàn)實也很難實施[5]。那么最好的方法也就是末端治理即過程后脫硫了，下面介紹幾種比較可行的主流的脫硫方法。石灰-石膏法石灰石-石膏法是一種典型的濕法脫硫技術(shù)，在20世紀(jì)70年代就已成為一種應(yīng)用較廣的煙氣脫硫工藝，約占已建成投產(chǎn)的煙氣脫硫裝置的84%。其原理是利用冷卻塔對燒結(jié)煙氣進行冷卻增濕，然后進入吸收塔與石灰漿液進行脫硫反應(yīng)，同時將吸收塔中的漿液鼓入空氣，氧化后的漿液再經(jīng)濃縮、脫水生成純度90%以上的石膏[6]。石灰石-石膏法煙氣脫硫的過程包括以下兩步：首先，氣液傳質(zhì)和水合過程。即煙氣中SO2分子與水接觸時溶解在水中并與水分子水合為亞硫酸；其次，H2SO3與溶解在水中的堿性脫硫劑作用。該工藝采用的脫硫劑是石灰，其主要成分是氧化鈣。石灰-石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)采用5%～10%的漿液脫硫以保證煙氣脫硫效率。主要反應(yīng)過程如下：CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O燒結(jié)煙氣經(jīng)煙道進入煙氣換熱器，與從吸收塔排出的低溫?zé)煔鈸Q熱降溫后進入吸收塔，經(jīng)過均流孔板上行，與多層霧化噴淋下來的洗滌液進行充分混合，SO2被吸收液洗滌吸收。含有細液滴水氣的煙氣經(jīng)過水幕式噴淋洗滌液時，煙氣中的細小液滴被較大液滴吸收分離，再經(jīng)過上部多層脫水除霧裝置進一步除霧后經(jīng)管道排出吸收塔外，進入煙氣換熱器，與進口高溫?zé)煔鈸Q熱升溫后經(jīng)引風(fēng)機進入煙囪高空排放。洗滌液吸收煙氣中的SO2后落入吸收塔下部的氧化池，SO2與石灰反應(yīng)生成亞硫酸鈣，被均布在池底的氧化裝置送入的空氣進一步氧化成穩(wěn)定的硫酸鈣。石灰-石膏法脫硫效率高，在Ca/S比小于的時候，脫硫效率可高達90％以上；吸收劑利用率高，可達到90％；吸收劑資源廣泛，價格低廉；適用于高硫燃料，尤其適用于大容量燒結(jié)煙氣處理；副產(chǎn)品為石膏，高品位石膏可用于建筑材料。但該工藝的缺點是：系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大；造價高，一次性投資大；運行問題較多副產(chǎn)品CaSO4易沉積和粘結(jié)，所以，容易造成系統(tǒng)積垢，堵塞和磨損；運行費用高，高液氣比所帶來的電、水循環(huán)和耗量非常大。循環(huán)流化床法循環(huán)流化床法是在循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)，以鈣基物質(zhì)或其它堿性物質(zhì)作為吸收劑和循環(huán)床料脫除二氧化硫的方法。其將生石灰消化后引入脫硫塔內(nèi)，在流化狀態(tài)下與通入的煙氣進行脫硫反應(yīng)。煙氣脫硫后進入布袋除塵器除塵，再由引風(fēng)機經(jīng)煙囪排出，布袋除塵器除下的物料大部分經(jīng)吸收劑循環(huán)輸送槽返回流化床循環(huán)使用。由于循環(huán)流化使脫硫劑整體形成較大反應(yīng)表面，脫硫劑與煙氣中的SO2充分接觸，脫硫效率較高[7]。主要有以下化學(xué)反應(yīng)：CaO+H2O→Ca(OH)2SO2+H2O→H2SO3Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3·H2O+H2OCaSO·3H2O+O2+H2O→CaSO4·2H2O循環(huán)流化床法的脫硫劑是石灰，副產(chǎn)物是亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合干粉。優(yōu)點是系統(tǒng)阻力低、水耗、電耗小、運行費用相對較低，吸收塔占地面積小，不需要考慮防腐，投資相對較小。缺點是脫硫效率相對低于濕法脫硫工藝，脫硫副產(chǎn)物成分復(fù)雜，特別是脫硫灰中的亞硫酸鈣含量過高不好利用，基本采用拋棄、堆存處理。密相干塔法密相干塔法是利用干粉狀的鈣基脫硫劑，與布袋除塵器除下的大量循環(huán)灰一起進入加濕器進行增濕消化，使混合灰的水分體積分數(shù)保持在3%～5%之間，然后循環(huán)灰由密相塔上部進料口進入反應(yīng)塔內(nèi)。大量循環(huán)灰進入塔后，與由塔上部進入的含SO2煙氣進行反應(yīng)。含水分的循環(huán)灰有極好的反應(yīng)活性和流動性，另外塔內(nèi)設(shè)有攪拌器，不僅克服了粘壁問題而且增強了傳質(zhì)，使脫硫效率可達90%以上。脫硫劑不斷循環(huán)使用，有效利用率達98%以上。最終脫硫產(chǎn)物由灰倉排出循環(huán)系統(tǒng)，通過氣力輸送裝置送入存儲倉[8]-[9]。主要有以下化學(xué)反應(yīng)：CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2→CaSO3·H2O密相干塔法脫硫劑是石灰，副產(chǎn)物是亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合干粉。優(yōu)點是系統(tǒng)阻力低，水耗、電耗小，運行費用相對較低，吸收塔占地面積小，不需要考慮防腐，投資相對較小。缺點是脫硫效率相對低于濕法脫硫工藝，脫硫副產(chǎn)物成分復(fù)雜，脫硫劑在運行過程中可能不能完全與煙氣進行反應(yīng)，造成部分活性灰外排，對后部的除塵器要求較高[10]。特別是脫硫灰中的亞硫酸鈣含量過高不好利用，基本采用拋棄、堆存處理。4結(jié)論在眾多脫硫方法如何做出最佳的選擇，理想的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)是技術(shù)成熟可靠，投資省，脫硫劑來源廣泛，副產(chǎn)品易于處理不產(chǎn)生二次污染，能回收高質(zhì)量有廣闊應(yīng)用前景的脫硫副產(chǎn)品，運行成本低，占地面積小的符合循環(huán)經(jīng)濟理念要求的脫硫工藝。符合高效化、資源化、綜合化的要求，以達到煙氣脫硫成本經(jīng)濟化的目的。從有效性、經(jīng)濟性、安全性等方面綜合評價煙氣脫硫技術(shù)?，F(xiàn)有的各種脫硫方法各有優(yōu)缺點。石灰-石膏法脫硫是目前技術(shù)最成熟，運行狀況最穩(wěn)定的脫硫工藝。而具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的密相干塔法，投資節(jié)省，脫硫效率高，運行成本低，副產(chǎn)物可利用，也是是一種較好的燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)值得大力推廣。未來燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)該是將煙氣中SO2的脫除與NOx、二噁英、重金屬等的脫除同步實現(xiàn)。活性炭法在這方面有其獨特的優(yōu)勢，需要進一步研究推廣，日本等國家應(yīng)用活性炭法較多我國太鋼在這方面也有生產(chǎn)應(yīng)用[11]。5參考文獻[1]BiniakS,SzymanskiG,SiedledlewskiJ.etal.TheCharacterizationofActivatedCarbonsWithOxygenandNitrogenSurfaceGroups[J].Carbon,2007,35(12):1799.[2]ZHANGLi,LIUYun-yi,KUNIOofSO2byLimestoneandSomeSaltMixtureinaSemidryProcessWithPowder-ParticleSpoutedBed[J].JournalofShenyangInstituteofChemicalTechnology,2002,16(3):177.[3]胡勇,尹華強,岑望來,等.治理攀鋼燒結(jié)煙氣二氧化硫污染的對策分析[J].四川化工,2010,10(1):41-46.[4]劉征建,張建良,楊天鈞.燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的研究與發(fā)展[J].中國冶金,2009(2):19.[5]楊亞欣,馬玉香,任愛玲,郭斌,張軼潤.燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)及脫硫產(chǎn)物綜合利用研究進展[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2009,28(6):67-70[6]楊華明,楊剛.濕法脫硫技術(shù)在燒結(jié)廢氣治理中的應(yīng)用[J].湖南冶金,1995,(2):47.[7]AlexanderFleischanderl.ImprovedDry-TypeGas-CleaningProcessfortheTreatmentofSinterOffgas[J].Meta