燒結煙氣脫硫技術現(xiàn)狀與應用分析

1、攀鋼技術1燒結煙氣脫硫技術現(xiàn)狀與應用分析燒結煙氣脫硫技術現(xiàn)狀與應用分析邱正秋（攀鋼集團研究院有限公司）摘要：要：介紹了當前燒結煙氣脫硫中應用較為普遍的鈣法、氨法、活性炭法及可循環(huán)再生法等四種煙氣脫硫技術的基本情況、投運裝置的運行情況及存在的問題，并針對脫硫技術在工程實踐中存在的問題提出了建議。關鍵詞：關鍵詞：鈣法；氨法；活性炭法；可循環(huán)再生；燒結煙氣；脫硫0引言引言由于燒結煙氣的復雜性和特殊性，直到20世紀70年代，燒結煙氣脫硫才開始進

2、入工業(yè)化應用。日本于1974年11月建成世界首套燒結煙氣脫硫裝置，至今日本共建成18套燒結煙氣脫硫裝置，1套在建，煙氣處理能力合計約1800萬m3h[1]。我國燒結煙氣脫硫最早可追溯到20世紀50年代，當時包鋼從蘇聯(lián)引進噴淋塔除氟脫硫工藝，脫氟的同時附帶脫除30%的SO2。真正意義上的燒結煙氣脫硫始于2005年，標志是2005年12月包鋼建成投產(chǎn)的ENS裝置。2007年前，脫硫燒結機最大面積是180m2；2008年后，先后啟動了馬鋼（3

3、00m2）、武鋼、南鋼、湘鋼（360m2）、梅鋼、邯鋼（400m2）、太鋼（450m2）等大型燒結機配套脫硫工程的建設。燒結機煙氣脫硫由中小型向大型燒結機演變。近年來，為適應國家節(jié)能減排環(huán)保政策，各企業(yè)冒著投資、技術、高運行費用等風險，加快了燒結脫硫工程的建設。據(jù)不完全統(tǒng)計，至今已建成和在建的燒結煙氣脫硫裝置有50臺套以上，燒結機總面積近10000m2。采用的脫硫工藝有雙堿法、氧化鎂法、氨－硫銨法、石灰石－石膏濕法、SDMLGCanso

4、lv有機胺法、離子液法、循環(huán)流化床法（LJS）、密相干塔法、旋轉噴霧法（SDA）、活性炭吸附法、MEROS、NID、GSCA、ENS等十多種。其中前6種屬于濕法脫硫工藝，其余為干法、半干法脫硫工藝。目前，國內燒結煙氣脫硫裝置采用的工藝技術種類繁多，但投運時間都較短，多數(shù)仍處于試運行狀態(tài)，其中相當一部分脫硫裝置運行效果不理想，部分裝置是邊運行邊改造。如何按照循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展要求，開發(fā)出適合燒結工況的經(jīng)濟運行的煙氣脫硫工藝技術

5、，是鋼鐵行業(yè)迫切而重大的課題。1燒結煙氣的特點燒結煙氣的特點燒結煙氣是燒結混合料點火后隨臺車運行，在高溫燒結成型過程中產(chǎn)生的含塵廢氣，具有煙氣排放量大、SO2排放濃度低且波動范圍寬、SO2排放總量大等特點。具體表現(xiàn)在以下幾個方面[2]。1）煙氣量大、含氧量高。燒結過程是在完全開放及富氧環(huán)境下進行的，過量的空氣通過料層進入風箱，進入廢氣集氣系統(tǒng)經(jīng)除塵后排放。噸燒結礦大約產(chǎn)生4000～6000m3煙氣。燒結機頭煙氣含氧量為12%~15%。2

6、）SO2濃度相對較低，大部分燒結煙氣中SO2含量為400~1500mgNm3。3）煙氣粉塵濃度高。煙塵中含有大量的鈉、鉀、氯及其化合物，還含有硅、鈣等鐵礦伴生成分，因使用不同的原料還可能含有微量重金屬元素。這些成分進入脫硫體系，對不同類型的脫硫系統(tǒng)有不同的影響，增加了燒結煙氣SO2治理的難度。4）含濕量大且含有害氣體。為提高燒結混合料的透氣性混合料在燒結過程中須加適量的水制成小球，由此造成燒結煙氣中含水量達10%～12%（體積分數(shù)），煙

7、氣飽和溫度高。同時煙氣中含有SO2、HCl、HF等腐蝕性氣體，一旦煙氣降溫會產(chǎn)生強酸性冷凝水而帶來嚴重的腐蝕問題。攀鋼技術3投產(chǎn)石灰石石膏法裝置，已投產(chǎn)近2年，脫硫效率較高、運行可靠性較高、能適應風量和SO2濃度波動大的煙氣條件、吸收劑廉價且利用率高（鈣硫比小于1.1）。存在的主要問題：除霧器堵塞；風機及煙道腐蝕；脫硫塔內結瘤；廢水需處理后排放、煙囪排煙溫度低（煙囪雨、腐蝕周圍設備等）、副產(chǎn)物石膏色偏紅且無更高的應用附加值。由于燒結煙氣

8、的特殊性，燒結粉塵中的Al、F生成AlF3包裹吸收劑會造成脫硫效率降低、無法結晶等問題[4]；燒結煙氣含氧量高，粉塵中鐵、釩等起催化劑作用將部分SO2催化氧化為SO3，提高了漿液中硫酸鈣濃度，增大了脫硫系統(tǒng)堵塞的可能性，相應地腐蝕性增加。近年來，石灰石石膏法工程應用得到了較大發(fā)展，通過提高氣固液的傳熱傳質效果，增強反應速率、提高吸收劑利用率以及縮小反應器尺寸等措施，投資和運行費用大幅降低。相對其它濕法脫硫工藝，石灰石石膏法腐蝕環(huán)境相對較

9、弱，脫硫劑廉價易得，投資和運行費用也優(yōu)于其它濕法脫硫工藝甚至干法、半干法工藝，值得其它脫硫技術借鑒。2.1.3鈣基半干法運行情況2005年，包鋼最先建成投產(chǎn)鈣基半干法脫硫裝置。目前，ENS法、LJS法、NID法裝置運行狀況較好，該脫硫技術對燒結煙氣中的SO3、氯化物、氟化物等有害氣體有較高的脫除效率，且系統(tǒng)運行溫度高于露點溫度，可以避免煙氣對設備、系統(tǒng)的腐蝕；無廢水產(chǎn)生。但其脫硫效率偏低，約30%~80%；吸收劑利用率低（部分脫硫裝置副

10、產(chǎn)物中有時鈣含量達50%以上，CaS達2以上），脫硫劑消耗量大，副產(chǎn)物多，且未消化成Ca(OH)2的脫硫劑CaO易在除塵器、脫硫塔內吸水放熱后結塊或粘結，目前國內已投產(chǎn)的多套裝置均存在粘結堵塞等問題[5]。由于燒結煙氣含氧量高、含強酸性氣體濃度偏高、含濕量大，因此應進一步提高濾袋材質、上箱體的防腐能力以及系統(tǒng)的保溫措施等。對進口濃度SO2較高的脫硫系統(tǒng)，露點溫度、系統(tǒng)操作溫度也應在實踐中進一步摸索。2.2“氨硫氨”法脫硫工程建設及運行情

11、況國內已建或在建“氨硫氨”法脫硫工程的約有9家企業(yè)，燒結機11臺套，燒結機面積約1500m2，設計減排SO2約8萬ta，詳見表2。表2國內已建和在建“氨國內已建和在建“氨硫氨”法燒結煙氣脫硫工程硫氨”法燒結煙氣脫硫工程企業(yè)燒結機m2計劃減排SO2(ta1)副產(chǎn)硫酸銨(ta1)運行效果技術單位邢鋼198800018008中鋼設備柳鋼2x835850武漢都市柳鋼1102651170024000一般武漢都市杭鋼150830017000改造半年

12、武漢都市南鋼36040578000武漢都市日鋼618026757武漢都市昆鋼玉溪290中冶設備院攀成鋼105910018600理想長天長沙碧綠合計1448737642007年，柳鋼最先建成投產(chǎn)“氨—硫氨”法脫硫裝置，脫硫效率高，可靠性高，但存在設備腐蝕；硫銨品質差、銷售難度大；脫硫劑來源受限、價格高；氨逃逸等問題[6]。因燒結煙氣含氧量高，“氨—硫氨”法脫硫裝置無需配置氧化風機及其附屬設備，副產(chǎn)物的氧化率既可達到運行要求，既節(jié)約了電耗，

13、又簡化了系統(tǒng)流程。在鋼鐵企業(yè)，“氨硫氨”法脫硫工程可把燒結煙氣脫硫與焦化廠煤氣脫氨相結合，成為一種化害為利的綜合處理工藝，但在多數(shù)鋼鐵企業(yè)中二者難以達到平衡。攀鋼集團攀成鋼公司采用“氨—硫氨”法與相鄰的川化集團公司形成循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。川化集團公司的氨水直接經(jīng)管道輸送到燒結脫硫裝置，脫硫產(chǎn)物亞硫酸銨溶液經(jīng)管道輸送到川化集團公司的硫銨生產(chǎn)裝置，企業(yè)之間形成了區(qū)域經(jīng)濟循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，變廢為寶（肥）。這種做法，在有條件的企業(yè)值得推廣[7]。以色列一