凌忠敏

（天津天鐵冶金集團(tuán)第二煉鐵廠，河北涉縣056404）

天鐵燒結(jié)煙氣脫硫生產(chǎn)實(shí)踐

凌忠敏

（天津天鐵冶金集團(tuán)第二煉鐵廠，河北涉縣056404）

針對天鐵第二煉鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)噴嘴堵塞、霧化率不高，影響燒結(jié)煙氣處理效果的問題，通過更換噴嘴、完善控制系統(tǒng)、優(yōu)化生石灰配加量等措施，使系統(tǒng)實(shí)際脫硫效率大于94%，年可減少SO2排放量9 000余噸，煙氣出口SO2排放濃度達(dá)到國家環(huán)保要求，大幅度降低了燒結(jié)煙氣對周邊環(huán)境的危害。

煙氣脫硫；燒結(jié)；環(huán)保；石灰石膏濕法脫硫

1 引言

天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司第二煉鐵廠擁有一條350 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)線，采用抽風(fēng)燒結(jié)技術(shù)，年生產(chǎn)燒結(jié)礦400萬t。公司注重環(huán)境保護(hù)，嚴(yán)格遵守國家環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律，按照相關(guān)政策要求，積極投入，配套了燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)，加強(qiáng)對燒結(jié)煙氣脫硫處理和污染物排放的控制。在實(shí)際生產(chǎn)中，該系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生噴嘴堵塞、霧化率不高、吸收劑吸收效率較低等問題，嚴(yán)重影響對燒結(jié)煙氣的處理效果。第二煉鐵廠針對此問題，結(jié)合燒結(jié)煙氣實(shí)際特點(diǎn)和脫硫系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，積極改進(jìn)，妥善處置，很好地解決了該問題。

2 第二煉鐵廠燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)

第二煉鐵廠燒結(jié)生產(chǎn)使用的混合料種類多，混勻料配比變化較為頻繁，燃料產(chǎn)地分布較廣，造成燒結(jié)煙氣與其它廠的煙氣既有共性，又有其自身特點(diǎn)[1]：

2.1 煙氣量大，粉塵量大，含濕量大

據(jù)計算，第二煉鐵廠正常生產(chǎn)情況下，每生產(chǎn)1 t燒結(jié)礦約產(chǎn)生4 200 m3的煙氣，含塵量一般在80～100 mg/m3左右。

2.2 煙氣溫度較低，氧含量高

第二煉鐵廠煙氣溫度波動范圍一般在140～200℃，O2濃度在15%左右。

2.3 含有腐蝕性氣體

在點(diǎn)火及燒結(jié)過程中，均產(chǎn)生一定量的SOx、NOx、HCI、HF、H2S等，這些物質(zhì)遇水后會形成酸，對環(huán)境造成污染。

2.4 SO2濃度較低

由于第二煉鐵廠使用原燃料品種繁多，因此，燒結(jié)煙氣SO2含量波動較大，一般在800～1 500 mg/m3，但由于煙氣量大，所以排放總量大。

3 燒結(jié)煙氣濕法脫硫系統(tǒng)

3.1 石灰-石膏濕法脫硫工藝原理

天津天鐵冶金集團(tuán)第二煉鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰-石膏濕法脫硫工藝，該工藝是將生石灰加入水中形成石灰乳，再通過噴淋裝置使石灰乳液中的Ca（OH）2與燒結(jié)煙氣中的SO2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而將SO2吸收脫除，最終產(chǎn)物為石膏。整個系統(tǒng)的工藝過程可分為吸收、溶解、中和、氧化、結(jié)晶五部分，原理如下[2]：

吸收：

3.2 石灰-石膏濕法脫硫工藝

3.2.1 石灰-石膏濕法脫硫工藝流程組成

第二煉鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫工程系統(tǒng)按硬件設(shè)施可分為六大系統(tǒng)，包括脫硫塔系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石灰漿液制備系統(tǒng)、脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng)、電氣及自動控制系統(tǒng)、公輔系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。按功能流程可分為煙氣氣路、脫硫水路、石灰漿液水路、脫硫副產(chǎn)物處理和脫硫廢水處理五大流程，見圖1。

圖1 煙氣脫硫系統(tǒng)工藝流程圖

3.2.2 燒結(jié)煙氣處理

煙氣脫硫系統(tǒng)煙氣處理流程是在引風(fēng)機(jī)和煙道合適位置開三通，經(jīng)過電除塵后的燒結(jié)煙氣由三通出口經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)匯合進(jìn)入脫硫塔，煙氣自下而上流動，脫硫劑自上而下噴射，在噴淋段發(fā)生劇烈氣液逆流接觸，進(jìn)行充分的傳質(zhì)、傳熱反應(yīng)，使脫硫效率達(dá)90%以上，脫硫后的煙氣以一定的速度流經(jīng)除霧器的彎曲通道，煙氣被快速、連續(xù)改變運(yùn)動方向，在離心力和慣性的作用下，煙氣內(nèi)的霧滴撞擊到除霧器葉片上，被捕集下來，霧滴匯集形成水流，在重力的作用下，下落至漿液段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了氣液分離，使得煙氣含水量＜75 mg/Nm3后，分離后的廢氣由脫硫塔上部煙囪排入大氣。

3.2.3 脫硫副產(chǎn)物的處理

第二煉鐵廠煙氣脫硫系統(tǒng)副產(chǎn)物處理流程為：脫硫塔→石膏漿液泵→水力旋流站→真空皮帶過濾機(jī)→石膏外運(yùn)。

燒結(jié)煙氣中的SO2和脫硫劑經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后形成的脫硫漿液，經(jīng)過曝氣裝置氧化，使亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。亞硫酸鈣的氧化和石膏的結(jié)晶主要在脫硫塔底部反應(yīng)段進(jìn)行。氧化后的脫硫漿液經(jīng)石膏漿液泵送入水力旋流器，濃縮后進(jìn)入真空皮帶過濾機(jī)，形成脫硫石膏濾餅，含水率≤15%。

第二煉鐵廠煙氣脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)的脫硫副產(chǎn)物，其主要成分與天然石膏相同,均為二水硫酸鈣晶體CaSO4·2H2O，呈粉末狀，顆粒直徑主要集中在30～50 mm。脫硫石膏主要成分除CaSO4·2H2O外，還包括未完全反應(yīng)的CaSO3、少量的Ca（OH）2及其它雜質(zhì)（主要來源于煙氣中的煙塵及脫硫劑中的雜質(zhì)），因此，有時會呈黃白色或灰褐色，見圖2。

圖2 脫硫副產(chǎn)物

3.2.4 煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)備性能參數(shù)

表1為第二煉鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)目主要性能參數(shù)，該設(shè)備投產(chǎn)后，運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)設(shè)備參數(shù)達(dá)到設(shè)計要求，可滿足第二煉鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫項(xiàng)目的需要。

表1 脫硫設(shè)備性能參數(shù)

4 燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)優(yōu)化

第二煉鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)于2013年9月10日建成，在試運(yùn)行階段，設(shè)備運(yùn)行基本正常，但也存在較多問題，比較突出的有噴嘴堵塞、霧化率不高、吸收劑吸收效率較低等，嚴(yán)重影響對燒結(jié)煙氣的處理效果。第二煉鐵廠對此進(jìn)行了大量攻關(guān)工作，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備和參數(shù)，突出效益性和實(shí)用性，取得了較好的效果。

4.1 脫硫塔噴淋段改進(jìn)

脫硫塔噴淋段是決定脫硫效果的重要部分，是脫硫工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，針對噴淋段進(jìn)行了如下改進(jìn)：

4.1.1 更換噴嘴為渦流式噴嘴

這種噴嘴既可輸送大顆粒漿液，又能提高霧化效果，更有利于燒結(jié)煙氣與脫硫漿液的接觸反應(yīng)。該噴嘴的特點(diǎn)是在較低的壓降下可使噴出的漿液噴射角度精確且霧化效果好，提高了漿液的噴淋速率，同時，可有效避免阻塞現(xiàn)象，既保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性，又提高了使用壽命。

4.1.2 優(yōu)化系統(tǒng)控制系統(tǒng)

燒結(jié)主抽負(fù)壓變化會影響混合料燒結(jié)過程，負(fù)壓的變化將影響燒結(jié)煙氣SO2濃度，而SO2濃度變化將影響脫硫漿液的使用量，因此，對控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使其可以根據(jù)燒結(jié)主抽負(fù)壓的變化調(diào)整脫硫漿液噴灑量，使液氣比在5～6 L/m3之間，既保證了脫硫效果，又有利于脫硫漿液的高效利用。

4.2 脫硫劑配加量優(yōu)化

脫硫劑的添加量直接關(guān)系到脫硫系統(tǒng)的脫硫效果。脫硫劑添加量過小，會導(dǎo)致燒結(jié)煙氣SO2不能很好地被收受，達(dá)不到脫硫效果；脫硫劑添加過多，會導(dǎo)致資源浪費(fèi)，也不利于脫硫漿液霧化，而且容易堵塞噴嘴，影響正常生產(chǎn)。為優(yōu)化脫硫劑添加量，選定常用的主抽壓力12 000 Pa為不變量，根據(jù)不同脫硫劑配加量觀察脫硫效果變化。如圖3所示，可以看出，脫硫漿液密度在1 180 kg/m3以上，脫硫效果基本不變，達(dá)到94%以上，因此，最終確定最佳脫硫劑添加量為每噸水180 kg生石灰。

圖3 脫硫劑添加量與脫硫效率關(guān)系圖

5 煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行效果

第二煉鐵廠為了更加真實(shí)、有效地評價該煙氣脫硫系統(tǒng)的脫硫效果，邀請了國家環(huán)境監(jiān)察管理部門做出權(quán)威評價，同時在系統(tǒng)鋼制煙囪頂端安裝CEMS在線煙氣監(jiān)測儀，時刻監(jiān)測排放煙氣中SO2含量，監(jiān)測系統(tǒng)脫硫效果。

5.1 檢測結(jié)果

5.1.1 環(huán)境權(quán)威監(jiān)測部門（第三方）檢測結(jié)果

環(huán)境監(jiān)測部門分別對燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)口和出口廢氣進(jìn)行了時段檢測，檢驗(yàn)該系統(tǒng)的實(shí)際脫硫效果，檢測結(jié)果見表2、表3。

經(jīng)過檢測，燒結(jié)機(jī)煙氣經(jīng)過煙氣脫硫系統(tǒng)后，煙氣出口SO2排放濃度最高為86 mg/m3，脫硫效率為94.7%，符合《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。

5.1.2 煙氣脫硫系統(tǒng)在線監(jiān)測結(jié)果

煙氣脫硫系統(tǒng)在線監(jiān)測是通過在脫硫系統(tǒng)煙氣出口安裝在線監(jiān)測設(shè)備，可實(shí)時檢測脫硫后廢氣的SO2含量。表4為2013-12-01—10期間燒結(jié)煙氣脫硫系統(tǒng)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。

表2 煙氣進(jìn)口廢氣檢測結(jié)果

表3 煙氣出口廢氣檢測結(jié)果

表4 2013-12月01—10期間在線監(jiān)測結(jié)果

5.2 結(jié)果分析

分析表4可以看出：

在本區(qū)間內(nèi)該系統(tǒng)最高脫硫效率為98.03%，最低為92.02%，平均為94.09%，與第三方檢測數(shù)據(jù)相近，表明該系統(tǒng)脫硫效果突出，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

煙氣進(jìn)口SO2濃度標(biāo)準(zhǔn)差較大，表明實(shí)際生產(chǎn)過程中，煙氣負(fù)荷變化大，而脫硫效率標(biāo)準(zhǔn)差較小，為0.016%，表明該系統(tǒng)的煙氣負(fù)荷適應(yīng)性較好。

在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和國家環(huán)境權(quán)威部門測量結(jié)果偏差不大，且都在94%以上，表明數(shù)據(jù)重復(fù)性良好，系統(tǒng)脫硫效率較高、運(yùn)行穩(wěn)定。

以年運(yùn)行7 920 h計算，該系統(tǒng)脫硫效率為94.7%，投產(chǎn)前SO2排放量9 962 t/a，投產(chǎn)后年度SO2排放532 t，減少SO2排放量9 430 t/a。

6 結(jié)束語

該套燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫系統(tǒng)是第二煉鐵廠在綜合自身原材料優(yōu)勢和生產(chǎn)特點(diǎn)基礎(chǔ)上建立起來的，具有脫硫效率高、占地面積小、操作簡單、負(fù)荷適應(yīng)性好、副產(chǎn)物價值高等特點(diǎn)。投入使用后，該系統(tǒng)出現(xiàn)噴嘴堵塞、霧化率不高、吸收劑吸收效率較低等問題，第二煉鐵廠通過攻關(guān)措施，更換噴嘴、完善控制系統(tǒng)、優(yōu)化生石灰配加量等措施，很好地解決了上述問題。經(jīng)檢測，系統(tǒng)實(shí)際脫硫效率大于94%，年可減少SO2排放量9 000余噸，煙氣出口SO2排放濃度達(dá)到國家相關(guān)環(huán)保規(guī)定要求，大幅度降低了燒結(jié)煙氣對周邊環(huán)境的危害，體現(xiàn)了天鐵冶金集團(tuán)“和諧生產(chǎn)”的發(fā)展理念。

[1] 翁慶強(qiáng).煙氣脫硫技術(shù)在燒結(jié)中的應(yīng)用分析 [J].四川冶金，2011，33（1）：2.

[2] 羅海中，曾少雁.海水脫硫和石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝比較[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2010，29（15）：8.

Practice of Sintering Fume Desulphurization in Tiantie

LING Zhong-min
(Iron-making Plant 2,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

In order to solve the problems of bad fume treatment effect caused by nozzle clogging and low atomizing rate at the sintering fume desulphurization system of Tiantie Iron-making Plant 2,measures are taken of replacing nozzles,improving control system and optimizing quicklime addition.The actual desulphurization rate of the system is greater than 94%.The emission of sulfur dioxide can be reduced by over 9 000 t per year and its emission concentration at fume outtake meets national environmental protection requirement.The harm which sintering fume gives to the surrounding environment is substantially reduced.

fume desulphurization;sintering;environmental protection;lime paste wet method desulphurization

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.022

2014-06-25

2014-07-10

凌忠敏（1970—），男，工程師，主要從事高爐冶煉工作。