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烧结烟气半干法选择性脱硫新技术应用 李奇勇 福建省三钢集团安全环保处, 福建三明 365000 摘要 烧结工艺排放的 SO2量约占钢铁生产的 60, 传统上采用低硫原料配入、高烟囱扩散稀释等控制方法, 已不能 适应脱硫减排新形势。 福建三钢在 CFB-FGD 半干法脱硫工艺基础上大胆创新, 在设计上采用了双大烟道、双主抽风 机工艺配置的烟气选择性脱硫技术方案, 为解决钢铁行业烧结脱硫难题提供了参考。 关键词 烧结 半干法脱硫 减排 1 烧结烟气的特点 钢铁生产中 ,烧结烟气是烧结混合料点火随台车 运行 ,在高温烧结成型中产生的含尘废气 [ 1] , 其主要 特点 漏风率高 40～ 50 , 生产 1t 烧结矿产生 4 000～ 6 000 m 3 烟气; 烟气温度随工艺操作状况在 120～ 180 ℃变化 ; 烟气携带粉尘多, 粉尘主要由金 属、 金属氧化物或不完全燃烧物质等组成 ,一般含量 达10 g m 3 ; 含湿量大, 水分含量在 10左右; 含有 HCl 、 SOX、NOX、HF 等腐蚀性气体, 以及重金属、二 英类等污染物; SO2浓度随原燃料波动而变化, 在 1 000～ 6 000 mg m 3 , 机头各个风箱的 SO2浓度差异 很大。2007 年 3 月, 福建三钢 1 180 m2 烧结机头各 个风箱进行了 4 次监测,取平均值见表 1。 表 1 烧结机头各风箱 SO2监测数据 风箱号 SO2排放浓度 mgm-3 标况风量 m3h- 1 烟尘浓度 mgm- 3 温度 ℃ 风速 ms- 1 SO2排放量 kgh- 1 110610 09279. 2110812. 421 . 06 210735 01886. 2410713. 443 . 74 316436 83661. 3810615. 46 . 04 417428 00284. 28938. 894 . 88 51 99825 61481. 65918. 9451 . 18 63 37724 234101. 51938. 7181 . 84 74 46724 188198. 77866. 24108 . 04 87 45917 704315. 16947. 76132 . 06 99 84816 144332. 791089. 37158 . 98 108 63816 778375. 671609. 72144 . 92 117 07622 518385. 5429813. 01159 . 34 125 60320 596418. 8139515. 36115 . 40 133 05119 634351. 4440911. 6159 . 90 1498819 470264. 0337214. 7619 . 24 1567330 052249. 2331722. 7220 . 22 现场测试分析得出 烧结机大烟道中, 烟气 SO2 平均浓度为3 076 mg m 3 ; 烧结机 15 个风箱的 SO2浓 度呈现头尾两端低 、中间高的特点 , 即 1 ～ 4 、 14 及 15 头 尾 两 端 的 风 箱 SO2平 均 浓 度 仅 为 346. 1 mg m 3 ,风量占总风量的 46,排放量占总排放 量的 5. 17; 5 ～ 13 中间风箱的 SO 2浓度高, 平均 浓度为5 398. 2 mg m 3 ,风量占总风量的 54, 排放量 占总排放量的 94. 83。 2 全烟气脱硫与选择性脱硫两种工艺方案的比较 2. 1 方案一 全烟气脱硫工艺不改变烧结机原有的工艺流程, 在烧结机主抽风机加入烟气脱硫装置。脱硫前 SO2 平均浓度为3 076 mg m 3 , 脱硫效率设定为 85, 脱硫 后SO2排放浓度为461 mg m 3 。 2. 2 方案二 根据各风箱 SO2排放浓度的特点 ,考虑仅将排放 浓度较高的 5 ～ 13 风箱中烟气引出脱硫,脱硫效率 设定为 90, 脱硫后 SO2排放浓度为 450 mg m 3 。而 排放浓度较低的 1 ～ 4 、 14 及 15风箱烟气不经脱 硫,SO2浓度为 346 mg m 3 , 只经单独电除尘净化后排 入大气。 2. 3 工艺方案比较 两种方案比较, 全烟气脱硫比选择性脱硫投资高 出185 万元, 运行费用 包括前端主抽引风机及电除 尘系统 则高出 679万元。在施工难度及场地要求方 面,采用选择性脱硫工艺虽有一定的困难 ,但可以克 服。综合各方面因素 , 决定采用选择性脱硫创新 工艺 。 7 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 表 2 两种烟气脱硫方案比较万元 比较项目全烟气脱硫 选择性烟气脱硫 投资费用合计3 2303 045 土建费 设备费 其它费用 料仓、水泵等公用设备基础4040 主抽风机、加压风机基础4015220 脱硫塔、旋风分离等设备基础10080 电除尘、布袋除尘等设备基础50 7040250 料仓、水泵等公用设备7070 脱硫塔、旋风分离等设备900700 烟道系统200250 电除尘、布袋除尘300 6002002400 主抽风机、加压风机110 3002002 75 烟气监测、电气及自动化控制450450 运行费用合计 万元a - 1 2 6802 001 电费 石灰费用 主抽风机电耗 kwh4 2003 000 加压风机电耗 kwh800450 机头电除尘电耗 kwh250300 电费合计 万元2 3601 687 石灰用量 ta - 1 15 12014 800 费用 万元302296 人工费 共 5 人, 每人每年3. 6 万元1818 对建设工程进度影响没影响有影响, 能克服 建设场地能否满足工艺要求能满足能满足 3 循环流化床脱硫工艺及操作控制 3. 1 工程概况 三钢 2 180 m2 烧结机采用龙净环保公司 CFB- FGD 半干法技术 。2007 年 3 月 26 日开工建设, 2007 年10 月 18日投入运营 。脱硫工艺流程 烧结机烟气 经烟道分别进入两台电除尘器及 2 、3 引风机 ,SO 2 浓度较高部分烟气经 2 引风机自脱硫塔的底部进入 吸收塔,烟气经吸收塔底文丘里结构加速后与消化石 灰发生脱硫反应。烟气从吸收塔顶部侧向下行进入 布袋除尘器,进行气固分离。经除尘器捕集下来的固 体颗粒 ,通过脱硫灰再循环系统, 返回吸收塔继续参 加循环反应, 脱硫除尘后的烟气通过烟囱排放。而 SO2浓度极低部分烟气 , 则经 3 引风机送入电除尘 净化后达标排放 。系统采用炉后旁路布置,当脱硫系 统不运行时 ,烟气经机头电除尘器处理后 ,通过主抽 风机排至烟囱。脱硫系统与烧结机的主机系统相对 独立 ,便于管理与维护。 3. 2 工艺原理 以循环流化床为基理 ,通过物料在吸收塔内的内 图 1 烧结机烟气脱硫工艺布置示意图 循环和高倍率外循环 ,使得床内的 Ca S 比高达 50 以 上,从而强化了脱硫剂与烟气中 SO2、 SO3、 HF 和 HCl 等气体传热传质性能 。在文丘里出口扩管段设有喷 水装置 , 使烟温降至 71 ～ 80 ℃ 高于烟气露点 15 ～ 20 ℃ ,并延长脱硫剂与烟气接触时间 , 使系统脱硫 率达到90以上 [ 2] 。主要化学反应如下 [ 3] CaO H2OCa OH2 Ca OH2 SO2CaSO3 1 2H2O1 2H2O Ca OH2 SO3CaSO4 1 2H2O1 2H2O CaSO31 2H2O 1 2O2CaSO41 2H2O Ca OH2 CO2CaCO3 H2O 2Ca OH22HClCaCl2Ca OH22H2O 120 ℃ Ca OH2 2HFCaF22H2O 3. 3 脱硫系统试运行技术参数 系统试运行技术参数见表 3。 表 3 技术参数 项目名称工况 1工况 2工况3工况 4 入口烟气量 m3h- 1346 456336 218369 496331 256 入口SO2浓度 mgm- 34 7723 8964 2365 061 出口SO2浓度 mgm- 3389372361421 出口粉尘浓度 mgm- 3 30. 0429 . 8631 . 5634 . 69 吸收塔入口温度 ℃142. 72144 . 59147 . 01139 . 09 吸收塔出口温度 ℃76. 7274 . 5977 . 0174 . 09 烟气负荷 89. 1183 . 9680 . 8684 . 02 吸收塔床层压降 kPa1 2061 0561 2511 306 脱硫率 91. 8490 . 4591 . 4891 . 68 3. 4 工艺运行注意事项 3. 4. 1 吸收塔出口温度 从反应热力学角度分析, 脱硫反应是放热反应, 相对较低的操作温度对脱硫过程有利 。从反应动力 学角度分析 ,SO2与 Ca OH2的反应是离子反应, 操 作温度越接近于水 酸 露点 , 有利于提高脱硫效 8 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 率 [ 4] 。实践运行中 ,出口温度控制在 75～ 80 ℃ 一般 稳定在 1 ℃ 。 如果温度过低 ,会给系统安全运行带 来影响。 3. 4. 2 Ca S 比 Ca S 比是影响系统脱硫效率和经济运行的重要 因素 。系统中 SO2排放浓度可以在 DCS 中用手工输 入,其目的是用来调节生石灰的加入量 。运行中, Ca S比控制在 1. 2～ 1. 3,可达到最佳的脱硫效果 。 3. 4. 3 吸收塔压降 吸收塔的床层压降可以有效反映塔内流化床的 脱硫灰循环量, 直接影响流化床的建立 、烟气的冷却 水能否及时完成蒸发 。维持最佳吸收塔性能的压降 约为 1. 0～ 1. 3 kPa 。 3. 4. 4 脱硫剂质量 生石灰的活性直接影响吸收剂的耗量 , 活性越 好,Ca S 也越低, 生石灰的耗量也相对减少 。生石灰 品质一般要求 T60≤4 min,纯度≥ 80,粒度 100≤ 2 mm, 否则生石灰的耗量将会急剧增加。消化后的 消石灰粉,含水可控制在 1范围内 ,其平均粒径 10 μ m 左右 ,比表面积可达 20 m 2 g 以上。 3. 4. 5 布袋除尘器的选择 由于脱硫灰料的不断循环 ,使得布袋除尘入口粉 尘浓度 高 达 600 ～ 1 000 g m 3 , 除 尘效 率 要达 到 99. 99 以上,运行关键是防止糊袋以及选择合理的 气布比。系统选用德国 LLAG 的低压旋转脉冲喷吹 式布袋除尘器, 相当于固定床反应器 可以延时进行 脱硫反应 , 其中脱硫率可达到总脱硫率的 15～ 30。 3. 4. 6 脱硫灰渣处理 半干法脱硫产 生的脱硫灰渣成 分以 CaSO3 1 2H2O和 CaSO41 2H2O 为主 , 用于建材掺合料。脱 硫塔内布袋除尘器灰斗下的脱硫灰采用浓相正压仓 泵气力输送方式至脱硫灰库。 4 脱硫综合效果分析 1 系统经济技术指标 。经济技术指标见表4 。 2 三钢采用选择性脱硫创新工艺, 对烧结风箱 中高浓度 SO2的烟气进行集中处理, 克服了传统上大 排量、低浓度 SO2烧结烟气的治理难题, 对烧结工况 变化的适应能力强 ,能达到稳定运行要求 ,具有工程 投资省、 运行费用低等优点。 表 4 经济技术指标 项目名称数值备注 工程投资 万元约 3 000含电除尘及土建、安装 CaO 耗量 th- 1 1. 5～ 1 . 7生石灰成本 200 元 t 工艺水耗量 th- 126. 4工业水成本 0 . 22 元 t 电耗 kWh1 138不含主抽风机,电价0 . 45元 kWh 脱硫效率 85～ 93 年运行费用 万元980含折旧、检修及人工费用 3 钢铁行业往往普遍没有预留烧结脱硫场地。 利用循环流化床技术在布置上的灵活性 ,系统旁路布 置,吸收塔架空在厂区主干道上, 跨度为 8 m , 净空 5. 5 m 以上,脱硫除尘器占地面积 17. 2 m 28. 2 m ,能 满足厂内交通、消防 、 设备检修维护的需要。 4 循环流化床工艺符合目前国内脱硫国产化发 展实际技术水平 ,脱硫灰渣不会形成二次污染, 具有 资源化、 经济化的特征。排烟温度始终控制在高于露 点温度20 ℃以上 ,因此烟气不需要再加热, 系统无废 水产生,也无须防腐处理 。 5 2007 年 10 月 , 三钢 180 m 2 烧结机烟气脱硫 系统顺利通过 240 h 的 试运行, SO2平均排放浓 度 400 mg m 3 , 脱硫效率稳定在 90 以上, 粉尘排放 浓度50 mg m 3 。 证明该工艺技术成熟、经济适宜, 对 烧结行业当前急待解决的烟气脱硫具有很好的示范 作用 。 参考文献 [ 1] 岑望来. 烧结烟气脱硫技术现状. 工业安全与环保, 2007,7 33 27 -29 [ 2] 贺亮. 半干法烟气脱硫技术研究现状及进展, 天津化工, 2007, 3 21 18 -20 [ 3] 林驰前. 烟气循环流化床干法脱硫系统的设计与调试. 中国环 保产业, 2007 6 49-52 [ 4] 赫继锋. 烧结烟气脱硫技术基本工艺参数的试验研究. 烧结球 团, 2006,3 31 1 -3 作者通信处 李奇勇 365000 福建省三明市三钢 集团 有限责任 公司安环处 电话 0598 8205173 E -mail lqy1224sina. com 2007- 10-31 收稿 9 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 NEW TECHNIQUE OF DESULPHURATION OF SINTERING FLUE GAS BASED ON SEMI-DRY PROCESSLi Qiyong7 Abstract The amount of SO2from sintering process is over 60 of iron and steel production. The traditional control s are not suitable for the new situation of desulphuration and reduction of pollution. A new technique of desulphuration of flue gas, where double -flue and twin suction fan are used, is developed by Fujian Sanming Steel Group, based on CFB-FGD semi-dry process, which provides a new example for solving the difficult problem of sintering desulfuration in iron and steel industry. Keywords sinter, desulfuration by semi -dry process and reduction of pollution JET BUBBLING TOWER WITH PNEUMATIC AGITATION FOR DESULFURIZATION AND DUST REMOVALWu Ting Yang Chunping Gan Haiming et al 10 Abstract A jet bubbling tower was improved with pneumatic agitation for desulfurization and dust removal on the basis of the patented device of pierced cylindrical gas distribution systems.There were two gas distribution systems in the desulphurization tower, which avoid the disadvantage of uneven distribution of gas streams in the center of a tower with a large diameter of about 4 meters.The upper portion of a pneumatic agitating device was installed in the circular channel of the tower and was driven by the air stream passing through the channel.The running results showed that the absorption tower distributed gas streams far more even and that the gas, liquid and solid phases in the tower were agitated and contacted more intensively. The efficiency of dust removal achieved 95. The desulfurization efficiency was stably higher than 97 when the pH of the absorption solution for desulfurization slurry was larger than 5. Keywords absorption tower, flue gas desulfurization, gas distribution system, ring bar and pneumatic agitation device DISCUSSION ON DUST REMOVAL BY FRAME VENTILATION AND DEDUSTING EQUIPMENTChai Yusheng Zhang Qi Zhao Jiage 13 Abstract There isoften dust pollutionin environmentsof coal mining , cement production, flour processing and pharmaceuticalfactory etc. In order to improve dust control, a patented frame ventilation and dedusting equipment is used. Through determining the concentration of indoor inhalable particulates, it is shown that the equipment is effective in dust removal. Keywords dust pollution, frame ventilation dedusting equipment, concentration of inhalable particulates and deposition rate SYNTHESIS OF AN AMIDOCYANOGEN COTTON FIBER FOR FGD Feng Jian Zhu Xiaofan Hou Xiandeng et al 16 Abstract A synthetic of cottonfibers containing amine functionalgroupwas studied. And various effects on the preparation process such as reagent concentration, reaction time and temperature were investigated. The ethylenediamine as an better amine reagent was chosen. And the adsorption of SO2by several amine -functional cotton fibers was also studied, showing the ethylenediamine -functional cotton fiber had the best adsorption perance with the maximum saturated capacity of SO2amounting up to 4. 29 mg g dry fiber with the average N -content of 0. 43. Keywords cotton fiber, amine reagent, ethylenediamine, adsorption and SO2 PURIFICATION OF WASTER GAS CONTAINING TOLUENE WITH WASTE ENGINE OIL ABSORBENTChen Dingsheng Cen Chaoping Fang Ping et al 20 Abstract The purification of organic waste gas containing toluene withwaste engine oil absorbent hasbeen carried out in structured packing columns. The effects of height of structured packing, inlet concentration, the gas flow velocity, and ratio of volume of liquid to gas on absorption efficiency were systematically investigated, and the optional operation condition was established.The test results show that under the optimal condition, the removal rate of toluene in the exhaust gas can be up to 95～ 98. Keywords waste engine oil, absorption, toluene and waste gas DESIGN OF DEASHING AIR SOURCE AND RESEARCH ON DIAPHRAGM VALVE OF BAGHOUSE FILTERQu Xiaoyan Shen Henggen 23 Abstract Cleaning air source is the key link of pulse deashing system of baghouse filter, the capability of diaphragm valve effects the result of pulse deashing directly . This article researches the volume of header tank and the installation of fittings of air source from the design, compares the perance of diaphragm valves, introduces the means and gists of how to select diaphragm valve from the actual use. Keywords baghouse filter, diaphragm valve and deashing ANALYSIS OF THE AFFECTING FACTORS OF WASTE GAS DISCHARGE FROM A LONG TUNNEL SHAFTZhang Rongpeng Zhang Xu Wang Jun et al 26 Abstract It is calculated the waste gas discharge from a long tunnel shaft with the Mobile model and Gauss model theory, the primary diffusion concentration on the plane near the floor is got.A dilute -air factor is defined to uate the environmental effect, and then the notabilities of four main affecting factors are analyzedwith the orthogonal test and notability analysis, showing that a great emphasis should be laid on the control of the waste gas source to abate the environmental effect by the tunnel shaft. Keywords tunnel shaft, waste gas discharge, Mobile model, Gauss model, orthogonal test and notability analysis 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 2,Apr. ,2008