付朝云 賀志國(guó) 齊向紅

( 安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

0 前言

削減SO2排放量，減少SO2及顆粒物對(duì)環(huán)境的污染是近年國(guó)家節(jié)能減排和環(huán)境治理工作的重點(diǎn)。在鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)工序中，燒結(jié)工序排放的SO2占鋼鐵企業(yè)排放總量的70% ～90%。減少燒結(jié)工序SO2排放，對(duì)于減少鋼鐵工業(yè)SO2排放總量具有重要意義。為此，安鋼對(duì)2#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行煙氣脫硫處理，該項(xiàng)目于2012年8月完成調(diào)試工作，期間實(shí)現(xiàn)了與2#燒結(jié)機(jī)的同步生產(chǎn)，凈化后煙氣二氧化硫含量降低至 85 mg/Nm3，顆粒物含量降低至40 mg/Nm3，脫硫效率達(dá)到了≥93% 的性能要求。同時(shí)副產(chǎn)品硫酸銨品質(zhì)滿足GB535 －1995 合格品品質(zhì)要求，取得了較好的銷(xiāo)售業(yè)績(jī)，為2#燒結(jié)機(jī)煙氣SO2達(dá)標(biāo)排放奠定了基礎(chǔ)。但在運(yùn)行過(guò)程中也暴露出一定問(wèn)題，如隨著原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，工況參數(shù)調(diào)整頻繁，燒結(jié)煙氣量波動(dòng)范圍大，導(dǎo)致脫硫裝置煙氣處理負(fù)荷增加、流速加快，形成嚴(yán)重的溶液夾帶流失現(xiàn)象，影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

1 燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工藝流程

安鋼2#燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫裝置采用氨—硫酸銨工藝，系統(tǒng)配置2 臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)與燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理煙氣量240 萬(wàn)m3/h( 工況) 。2#燒結(jié)機(jī)脫硫工藝流程如圖1 所示。

圖1 燒結(jié)機(jī)脫硫工藝流程

燒結(jié)機(jī)來(lái)的煙氣經(jīng)XKD300X4/2 靜電除塵器除塵，2248AZ/1790 主抽風(fēng)機(jī)抽出之后，再經(jīng)脫硫增壓風(fēng)機(jī)加壓進(jìn)入脫硫副塔塔體頂部，煙氣經(jīng)降溫增濕后通過(guò)噴淋層進(jìn)入塔徑10 m 的脫硫副塔內(nèi)，而后進(jìn)入塔徑12．5 m 的主塔內(nèi)與高度霧化的氨水進(jìn)行反應(yīng)，煙氣中 SO2被吸收生成亞硫酸銨( ( NH4)2SO3) ，亞硫酸銨溶液與噴入的富裕氨水一起自流至脫硫塔底部的集液池內(nèi)，在一級(jí)、二級(jí)脫硫循環(huán)泵( 型號(hào)為L(zhǎng)C400/560) 的作用下進(jìn)行循環(huán)脫硫，提高亞硫酸銨( ( NH4)2SO3) 的百分含量，同時(shí)與氧化風(fēng)機(jī)通入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸銨( ( NH4)2SO4) 。煙氣與脫硫液接觸、洗滌過(guò)程中，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)。其反應(yīng)式如下:

亞硫酸銨被鼓入的氧化空氣氧化成硫酸銨，其反應(yīng)式為:

2( NH4)2SO3+O2=2( NH4)2SO4

當(dāng)溶液濃度達(dá)到19%后，通過(guò)稀硫銨輸送泵將其送至副塔內(nèi)，副塔循環(huán)泵泵入經(jīng)霧化噴嘴霧化的硫酸銨溶液，再次充分接觸高溫原煙氣，進(jìn)一步進(jìn)行溶劑蒸發(fā)增濃，副塔容池內(nèi)PH 值保持在4 ～5;通過(guò)調(diào)節(jié)氨水流量加以控制，當(dāng)副塔內(nèi)循環(huán)溶液的密度達(dá)到1．18 g/cm3時(shí)，開(kāi)啟濃縮液輸送泵到沉淀罐。濃縮液進(jìn)入沉淀罐沉淀7 h ～12 h 后，上部清液由輸送泵輸送至脫硫磺槽進(jìn)行脫硫磺處理，過(guò)濾和脫硫磺后的清液經(jīng)清液輸送泵到硫銨溶液儲(chǔ)罐。下部沉淀物由氣動(dòng)隔膜泵輸送到板框壓濾機(jī)，壓榨后的污泥由汽車(chē)運(yùn)至原料場(chǎng)。

硫銨溶液儲(chǔ)罐通過(guò)漿液泵把硫酸銨溶液送入到升膜蒸發(fā)器和結(jié)晶罐內(nèi)實(shí)現(xiàn)固液分離，含有結(jié)晶體的過(guò)飽和溶液通過(guò)離心機(jī)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)液固分離( 選出的晶體含水分＜2%) ，經(jīng)離心機(jī)脫水后的晶體由干燥機(jī)進(jìn)一步干燥( 干燥后的硫酸銨含水分＜0．2 %) ，成品硫酸銨由自動(dòng)包裝機(jī)包裝入庫(kù); 離心機(jī)分離出的母液溢流到母液罐內(nèi)，依次反復(fù)循環(huán)，完成硫酸銨產(chǎn)品的回收。

2 燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫存在問(wèn)題及分析

2012年8月16日安鋼2#燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行熱負(fù)荷調(diào)試，2012年10月23日順利通過(guò)省、市環(huán)保驗(yàn)收。運(yùn)行過(guò)程煙氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及副產(chǎn)品硫酸銨質(zhì)量分析結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

由表1、表2 可以看出，2#燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，脫硫煙氣凈化值和硫酸銨副產(chǎn)品質(zhì)量基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)一年多的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)在脫硫系統(tǒng)中還存在一些問(wèn)題:

表1 2#燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫進(jìn)出口SO2 檢測(cè)情況

表2 燒結(jié)煙氣脫硫副產(chǎn)硫酸銨質(zhì)檢分析報(bào)告

1) 由于燒結(jié)煙氣負(fù)荷增加，副塔出口煙道煙氣流速達(dá)到7．5 m/s，超出設(shè)計(jì)控制流速范圍，導(dǎo)致煙氣夾帶大量噴淋溶液液滴流出進(jìn)入主塔。

2) 主塔、副塔系統(tǒng)液位失衡嚴(yán)重。生產(chǎn)高峰期統(tǒng)計(jì)副塔溶液損失量為70 m3/h，主塔溶液增加量為38 m3/h。為保障連續(xù)生產(chǎn)，操作中被迫采取加大稀硫銨溶液泵返送液體流量的方法加以緩解，但存在溶液成分變化快、濃度不均勻、氧化不充分的情況，影響吸收反應(yīng)速率及硫銨制備原料溶液品質(zhì)，增加吸收劑氨源消耗。

3) 由于副塔煙氣入口與出口夾角呈90 °設(shè)計(jì)，煙氣入塔后急速旋轉(zhuǎn)，夾帶液滴及泥塵在離心力作用下拋向外緣，造成立式除霧器迎風(fēng)面一側(cè)邊緣結(jié)垢堵塞嚴(yán)重，通道受阻，煙氣流速繼續(xù)抬升，主副塔液位失衡現(xiàn)象進(jìn)一步惡化，裝置無(wú)法連續(xù)運(yùn)行。立式除霧器堵塞情況如圖2 所示。

圖2 立式除霧器堵塞情況

3 燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫技術(shù)改造

為確保脫硫裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合主塔、副塔及立式除霧器配置現(xiàn)狀，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列優(yōu)化改造工作。

3．1 立式除霧器漏隙填充

脫硫副塔后煙道立式除霧器為波紋板模塊拼裝填充設(shè)計(jì)，受結(jié)構(gòu)組成及填充方式限制，模塊充盈度不足，通道截面漏隙率超過(guò)8%，尤其是除霧器頂端裝入口處，其門(mén)型設(shè)計(jì)方式導(dǎo)致該處除霧器模塊上沿與頂蓋空間高度達(dá)到300 mm，隨著煙氣氣流沖擊，模塊位移，上層空間形成短路現(xiàn)象，致使煙氣及夾帶液滴未經(jīng)捕集分離直接帶出。通過(guò)在該處增加FRPP 材料制作成型的“擋帽”封堵頂部漏隙空間，同時(shí)定制非標(biāo)波紋板填料模塊，填充除霧器迎風(fēng)面填料與支撐桿間隙，增加填料充盈密度，直接降低漏隙率6%;為提高煙氣夾帶液滴經(jīng)立式除霧器后的匯集導(dǎo)硫效率，防止捕集液槽引下困難，溶液溢流產(chǎn)生二次夾帶現(xiàn)象，沿立式除霧器橫向增加數(shù)根捕集液槽引下管，加大排液量。

3．2 立式除霧器主塔側(cè)積液管道改造

立式除霧器主塔側(cè)煙道底面為沿?zé)煔饬飨蛳聝A式設(shè)計(jì)，并在主塔接口煙道底面設(shè)置溶液收集引流管，積液通過(guò)塔外導(dǎo)流裝置排入主塔。為此，通過(guò)改造塔外導(dǎo)流管，切斷入主塔溶液池通道，加裝DN200引流管，架橋跨接至副塔溶液池的措施，實(shí)現(xiàn)了煙氣夾帶溶液返送副塔的目的。在立式除霧器后臨近除霧器煙道底部，沿底面增加高度為200 mm 的擋液堰板，阻止立式除霧器迎風(fēng)側(cè)液體在煙氣推力作用下，貼煙道底面帶入脫硫主塔。

3．3 副塔出口煙道增加擋液板

為了緩解副塔出口煙氣因急速轉(zhuǎn)向夾帶大量泥塵液滴堵塞除霧器的情況，結(jié)合運(yùn)行階段實(shí)際堵塞位置及分布區(qū)間變化，補(bǔ)充一級(jí)分離措施，即在副塔出口煙道轉(zhuǎn)角外向1/2 幅面處，沿?zé)煹揽v向增加2組擋液板，其布置方式為交錯(cuò)分布，實(shí)現(xiàn)煙氣出副塔后的碰撞捕集分離，防止了對(duì)立式除霧器模塊造成的直接沖擊堵塞。

4 運(yùn)行效果

通過(guò)以上改進(jìn)措施的實(shí)施及一年多的運(yùn)行實(shí)踐表明，不僅有效地緩解了主、副塔液位失衡現(xiàn)象，而且延長(zhǎng)了立式除霧器檢修周期，由初期的每月一次延長(zhǎng)為每季度一次，實(shí)現(xiàn)了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。使2#脫硫裝置能夠較好的適應(yīng)2#燒結(jié)機(jī)的工況變化和調(diào)整節(jié)奏。脫硫吸收劑的利用率得到較大提高，氨逃逸減少，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，由于延長(zhǎng)了亞硫酸銨氧化反應(yīng)所需時(shí)間，優(yōu)化了硫銨溶液成分組成，改善了硫銨成品品質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)安鋼2#燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)存在的煙氣溶液夾帶，主、副塔液位不平衡，立式除霧器一側(cè)邊緣堵塞等問(wèn)題原因逐一分析，進(jìn)行了立式除霧器漏隙填充，立式除霧器主塔側(cè)積液管道改造以及副塔出口煙道增加擋板等系列優(yōu)化工作，實(shí)現(xiàn)了脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，副產(chǎn)品硫銨品質(zhì)滿足了技術(shù)質(zhì)量要求，對(duì)同行業(yè)煙氣氨－硫酸銨法脫硫生產(chǎn)具有借鑒意義。

［1］李繼蓮．煙氣脫硫?qū)嵱眉夹g(shù)．北京:中國(guó)電力出版社，2008:50－58．

［2］李博．氨法煙氣脫硫技術(shù)在南鋼360 m2燒結(jié)機(jī)上的應(yīng)用． 燒結(jié)球團(tuán)，2012，37(2) :67 －70．

［3］王維興．燒結(jié)煙氣脫硫脫銷(xiāo)技術(shù)點(diǎn)評(píng)． 長(zhǎng)沙: 中國(guó)設(shè)備管理協(xié)會(huì)編．永清杯全國(guó)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫脫銷(xiāo)技術(shù)交流會(huì)論文集，2012:116 －126．