攀鋼燒結煙氣脫硫探討

攀 鋼 技 術 25 攀鋼燒結煙氣脫硫探討 蘭昌敏 （ 新鋼釩煉鐵廠 ） 摘 要： 簡要敘述了攀鋼燒結煙氣的基本情況及燒結煙氣脫硫方法，通過對氨硫銨法、氣固懸浮循環(huán)脫硫法及離子液循環(huán)吸收法 3 種脫硫技術進行分析比較，發(fā)現(xiàn)離子液循環(huán)吸收法具有脫硫效率高，不產(chǎn)生任何二次污染，可回收大量的高純 合攀鋼燒結煙氣的工藝要求。 關鍵詞： 燒結；煙氣；脫硫 0 引言 鋼鐵企業(yè)是 燒結過程的 0% 60%1。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和環(huán) 保要求的提高，開展燒結煙氣脫硫治理對于鋼鐵企業(yè) 善大氣質(zhì)量和區(qū)域性酸雨控制具有積極意義。 攀鋼是攀西地區(qū) 圍又緊鄰攀枝花主要生活區(qū)，人口稠密。直接排放 直接危害植被及周圍農(nóng)作物，并且對工業(yè)設備腐蝕較大。因此為了攀鋼的長遠發(fā)展，對攀鋼燒結煙氣進行脫硫勢在必行。 1 攀鋼燒結煙氣的基本情況 臺燒結機煙氣排放情況 攀鋼現(xiàn)有 6 臺燒結機，其中 3 臺 130 2 臺145 1 臺 175 在還正在新建一臺 360 臺燒結機 產(chǎn)生的煙氣約為 40 萬 m3/h。目前沒有脫硫裝置，煙氣通過多管式除塵器除塵后經(jīng)直徑 3 m 的引風機由煙囪排入大氣。表 1 為每臺燒結機煙氣排放情況。表 1 每臺燒結機煙氣排放情況 煙氣流量 10 4/（ h 1） 煙氣溫度 / （ m 3） 積分數(shù) )/% 積分數(shù) )/% 煙塵 / （ m 3） （ m 3） （ m 3） 32 52 85 130 1 876 4 625 7 10 12 16 94 160 92 236 2 500 5 006 結煙氣含硫基本情況 攀鋼煉鐵廠燒結機燒結混合料由 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，其組份見表 2。 表 2 燒結混合料組成及原料含硫量 占混合料 /% 含硫量 /% 精礦粉 灰石粉 礦 購白灰 焦炭粉 加粉 煙煤粉 渣粉 加粉 表 2 可知，攀 鋼燒結煙氣中的硫主要來源于高硫的鐵精礦，鐵精礦又占燒結混合料的 根據(jù)原料平衡可計算出燒結煙氣中 攀鋼現(xiàn)有燒結生產(chǎn)能力計算，燒結機混合原料用量 850 萬 t a 左右 ,平均含硫 年產(chǎn)燒結礦800 萬 t 左右，燒結礦平均含硫 由此可計算出每年外排 燒結混合原料中含硫量： t/a 燒結礦中含硫總量： t/a 外排 量：（ 64/32=t/a 2 燒結煙氣脫硫 方法 26 2009 年第 32 卷第 1 期 目前對燒結煙氣的控制方法主要有：低硫原料配入法、高煙囪擴散稀釋法、煙氣脫硫法 2。攀鋼高爐冶煉的是高鈦釩鈦磁鐵礦，屬國內(nèi)獨有，主要使用的釩鈦磁鐵礦原料含硫較高，降低含硫量難度相當大；攀鋼地形特殊，處于大峽谷之中，煙氣難以迅速擴散，而且我國對大氣污染實行的是總量控制，所以低硫原料配入法與高煙囪擴散稀釋法在攀鋼都不適用。 因此，控制燒結煙氣中 前世界上已有 200 多種脫硫方法，進入商業(yè)應用的有 10 余種 3。我國燒結煙氣脫硫尚處于起步階段的， 2005 年之前還沒有一臺燒 結機實施煙氣脫硫。近年來，隨著環(huán)保要求的日趨嚴格，節(jié)能減排已成為當前宏觀調(diào)控的重點，很多企業(yè)逐漸開始實施或?qū)⒁獙嵤Y煙氣脫硫。攀鋼也在積極尋求適合自身情況的煙氣脫硫方法，下面具體介紹三種燒結煙氣脫硫方法。 硫銨法煙氣脫硫 氨硫銨法是日本鋼管公司研發(fā)的燒結煙氣脫硫技術， 1976 年得到了工業(yè)應用。國內(nèi)柳鋼投資了3 500 萬元實施了此項脫硫工程，處理煙氣量為 65 000 h,每年減排 t，系統(tǒng)不間斷連續(xù)穩(wěn)定運行，取得了很好的環(huán)保效果。 藝原理 該工藝脫硫原理為噴霧吸 收法，它利用焦化廠的氨氣將燒結煙氣中的 除，霧化的氨水和燒結中的 接接觸進行氣氣換熱和瞬時化學反應。 反應式為： 22O (2(22 2(2 工藝流程 氨硫銨法工藝流程圖 4如圖 1 所示。圖氨硫銨法工藝流程 該工藝流程由吸收、氧化和后處理三部分組成。經(jīng)稀釋的氨水由噴嘴泵打入 吸收塔進行霧化吸收，塔底吸入壓縮空氣進行氧化，塔底的硫酸銨溶液抽出后經(jīng)濃縮、結晶、分離、干燥等過程后制成可利用的副產(chǎn)物 硫酸銨化肥，純度為 96%以上。 藝特點 優(yōu)點： （ 1）本工藝具有濕法所共有的脫硫效率高，脫硫劑利用高的優(yōu)點，脫硫率達 90%以上。 （ 2）利用了焦化廠的廢氣 廢為寶。 （ 3）脫硫副產(chǎn)品為硫氨化肥，經(jīng)濟價值高。 缺點： （ 1）脫硫劑難以安全穩(wěn)定供應，氨的產(chǎn)量很難與燒結脫硫所需的氨量保持平衡。 （ 2）脫硫過程中容易形成氣溶膠，致使 成二次污染。 固懸浮循環(huán) 半干法脫硫工藝 氣固懸浮循環(huán)半干法脫硫工藝是中國科學院工程研究所與大連綠諾環(huán)境工程科技有限公司共同研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的新型煙氣脫硫技術。該工藝以循環(huán)流化床氣懸浮吸收法為基礎，其特點是反應器內(nèi)煙塵和脫硫劑處于流化狀態(tài)，固體顆粒從氣流中分離后返回吸收塔，使反應器流化床的固粒平均濃度為傳統(tǒng)的噴霧干燥法的 100 倍以上，大大提高了反應器的傳熱、傳質(zhì)和化學反應強度，由于脫硫劑反復循環(huán)使用，得到了最大程度的利用。國內(nèi)邯鋼投資 4 600 多萬元實施此項工程，目前還在建設當中，效果還有待于投產(chǎn)以后進一步觀察。 攀 鋼 技 術 27 藝原理 本工藝利用生石灰熟化為石灰漿液 (H)2)作為脫硫吸收劑，在脫硫塔中吸收煙氣中的 氣體，生成固態(tài)狀的亞硫酸鈣及硫酸鈣。 主要反應式 : 2O H)2 H)2+2O H)2+2 工藝流程 氣固懸浮循環(huán)煙氣脫硫工藝流程如圖 2 所示。圖 2 氣固懸浮循環(huán)煙氣脫硫工藝流程 燒結煙氣進入吸收反應塔底部，在塔底氣流分布板作用下均勻向 上流動 ,進入反應塔的文丘里管。煙氣在文丘里加速，促進噴槍噴入的吸收劑漿液和冷卻水的霧化，同時與從回料裝置返回的大量固體顆粒接觸，形成了氣、固、液三相之間的充分混合。煙氣被冷卻的同時，水和漿液迅速蒸發(fā)，在液滴附膜中的吸收劑最大程度地吸附 充分反應的煙氣與固體顆粒從反應塔頂排出，通過旋風分離器分離出的固體顆粒一部分經(jīng)回料裝置進入反應塔循環(huán)利用，另一部分作為副產(chǎn)品處理。從旋風分離器出來的煙氣再經(jīng)過布袋除塵器除塵，經(jīng)引風機進入煙囪排放，同時從引風機出口引出循環(huán)煙氣進入反應塔再利用。 藝 特點 優(yōu)點： (1) 脫硫效率高達 93%。 (2) 工藝流程簡單，占地面積小，初期投資與運行成本低。 (3) 脫硫和除塵分開，不影響除塵器性能，不需要預除塵。 (4) 屬于半干法脫硫，無廢水排放，不會對周邊的環(huán)境產(chǎn)生二次污染。 (5) 吸收劑內(nèi)外多次循環(huán)，延長接觸時間，提高了脫硫效率和吸收劑利用率。 缺點： 脫硫產(chǎn)物為固態(tài)的 用困難，容易造成新的固體污染。 子液循環(huán)吸收法 “離子液循環(huán)吸收法”是成都華西研究所開發(fā)的一種新穎的離子液體技術與傳統(tǒng)的“吸收再生”氣體凈化工藝的完 美結合。為驗證該技術實驗室模擬試驗結果，早日實現(xiàn)工業(yè)化，成都華西研究所在攀鋼建立了一套 1 000 h 循環(huán)吸收法燒結機頭煙氣脫硫工業(yè)化中間試驗裝置，經(jīng)過長時間的連續(xù)試驗，確認了本脫硫工藝對攀鋼燒結煙氣的良好適應性。 藝原理 本工藝采用的吸收劑是以有機陽離子、無機陰離子為主，添加少量活化劑、抗氧化劑組成的水溶液，該吸收劑對 脫硫機理如下 : H+ (1) R+H (2) 總反應式 :2O+R (3) 上式中 R 代表吸收劑， (3)式是可逆反應，低溫下反應 (3)從左向右進行，高溫下反應 (3)從右向左進行，該法正是利用此原理，在低溫下吸收 溫下將吸收劑中 而達到脫除和吸收煙氣中 除塵器 水 消石灰 反應器 旋風分離器 漿液罐 水 壓縮空氣 煙氣 再循環(huán) 噴嘴 回料裝置 煙囪 去處理 引風機 28 2009 年第 32 卷第 1 期 藝流程 離子液循環(huán)吸收法的工藝流程圖如圖 3 所示。 圖 3 離子液溶液循環(huán)吸收法 煙氣首先進入水洗冷卻塔，在塔內(nèi)除塵降溫后進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)與脫硫 劑逆流接觸脫除化后的煙氣符合環(huán)保標準，送回煙道排空。吸收了 的富液經(jīng)富液泵加壓后進溶液換熱器，與熱貧液換熱后進入再生塔上部，并經(jīng)再沸器加熱再生為熱貧液。熱貧液經(jīng)換熱后進貧液泵加壓，再經(jīng)貧液冷卻器冷卻后進入吸收塔，循環(huán)吸收 從再生塔解吸出來的 離后純度達到 99%以上，可作為硫酸、液體 藝特點 優(yōu)點： （ 1）脫硫效率高，可達 且脫硫效率可靈活調(diào)節(jié)。 （ 2）適應范圍寬，在煙氣含硫從 5%的范圍內(nèi)運行成本穩(wěn)定 ,對各類 煙氣無限制。 （ 3）變廢為寶，實現(xiàn) 成 99%以上 以用于制造硫酸、含硫化工產(chǎn)品或硫磺的原料。 （ 4）環(huán)境友好，脫硫裝置無新生固體，氣體排放，無強噪聲，少量廢水經(jīng)處理后排放，不產(chǎn)生二次污染。 （ 5）經(jīng)濟性好，能耗低，采用廢熱實現(xiàn)吸收液解吸再生。 （ 6）工藝流程短，設備少，自動化程度高，系統(tǒng)運行可靠，開停車方便。 缺點： 投資費用相對來說要高些，對攀鋼 6 號燒結機煙氣進行脫硫需投資 9 000 萬元。 3 適合攀鋼燒結煙氣脫硫的方法探討 攀鋼燒結煙氣脫硫的技術要 求，必須符合高效化、資源化、經(jīng)濟化的特點，基于目前國內(nèi)外煙氣脫硫技術及攀鋼燒結煙氣的現(xiàn)狀，攀鋼燒結煙氣脫硫技術起點要高，必須達到“高效化”、“資源化”和“經(jīng)濟化”。通過采用“高效化”的脫硫劑、脫硫裝置，減少設備投資及原料費用；通過將脫硫產(chǎn)物“資源化”，以減少二次污染，同時用脫硫產(chǎn)品的收益沖抵部分脫硫費用，最終實現(xiàn)脫硫裝置投資和運行費用“經(jīng)濟化”。 通過對前面三種燒結煙氣脫硫工藝的介紹中，可以得出： (1)氨硫銨法雖然可以利用焦化廠的廢氣 攀鋼焦化廠產(chǎn)生的氨量僅夠一臺燒結機進行煙氣脫硫，不能保證焦化廠 的氨量與燒結脫硫所需氨量保持平衡，因此無法在攀鋼進行全面實施，而且脫硫過程中容易形成氣溶膠，致使 成二次污染。 (2)氣固懸浮循環(huán)脫硫技術雖然比傳統(tǒng)的石灰石膏法具有脫硫效率高，投資省，占地少等優(yōu)點，但在國內(nèi)石膏資源豐富，此法的副產(chǎn)物毫無競爭優(yōu)勢，而且攀鋼廠區(qū)面積小，交通運輸不便，副產(chǎn)物的處理是一件相當困難的事情。 (3)離子液循環(huán)吸收法符合“高效化”、“資源化”和“經(jīng)濟化”的要求，該法雖然投資高一些，但脫硫劑耗量少，每年只需 18 t，運行成本低，且脫硫產(chǎn)物為工業(yè)上廣泛應用的硫酸，可以帶來高效的 經(jīng)濟效益。而且針對攀鋼燒結煙氣的特點做了大量的工業(yè)試驗，對攀鋼燒結煙氣量大、 度高、變化范圍大有很好的適應性。 4 結語 攀鋼燒結煙氣具有煙氣含量大、 度高、變化范圍大等特點，成都華西研究所研發(fā)的離子液循環(huán)吸收法脫硫效率高、適應范圍廣且副產(chǎn)物可用作制造硫酸、含硫化工產(chǎn)品或硫磺的原料，對攀鋼燒結煙氣有良好的適應性。攀鋼燒結煙氣如果應用此法可以減排 2 000 t/a，最大增產(chǎn)硫酸