钢厂烧结烟气湿式脱硫的工程实践
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钢厂烧结烟气湿式脱硫的工程实践
Content abstract: The flue gas desulphurization had many kinds of methods, combined with sintering gas characteristic the wet limestone-gypsum flue gas desulphurization response's absorption mechanism were expounded in this paper, the desulphurization technological process and the equipment select were introduced. This paper had important reference value for the sintering desulphurization.
Key word: &sintering gas, wet desulphurization, practice
&&& (SO2)30%()SO2SO21t20~40kgSO23600~4300m3SO2300~2000mg/m3
--(CaCO3)(CaSO4·2H2O)
CaCO3+ SO2+2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2+H2O
&&& CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O
⑷ H2SO3扩散，通过液滴表面的液膜进入液滴内部。
⑸ 在液滴内部H2SO3解离成H+和HSOH2SO3OHHSOH2O
⑺ CaOCa(OH)2
⑻ Ca(OH)2或CaCO3在固体表面液膜内溶解。
⑼ Ca(OH)2或CaCO3与HCa2
⑽Ca2SOCaSO3, SOSOCa2SOCaSO4
PHPH2①~④与图1中的历程相对应。①是气膜内物质移动速度；②是液膜内物质移动速度；③是HSO④(50μm5%)SO22860mg/m3③④PH5.5PH5.5③H2SO3的离解速度所控制，当PH&5.5时，石灰石粉末的溶解速度则起主要控制作用。
随着吸收反应的进行，在CaCO3颗粒表面生成CaSO3。如表2所示，PH值升高，CaSO3的熔解度明显下降，造成CaSO3在CaCO3表面沉淀，形成一层外壳，使得CaCO3颗粒纯化，抑制化学反应的进行，同时将引起结垢和堵塞故障。
从整个Ca-SO2-SO3-H2O体系吸收液与SO2的平衡分压的关系来看(见图3 )，PH值降低，SO2的平衡分压增大。例如PH=5时，PSO2为287mg/m3；而PH=5.8时，PSO2为28.7mg/m3。所以，若要获得较高的脱硫效率，须用较高的PH值吸收液。操作中控制吸收液PH值为6左右，而吸收塔出口处则要求PH值高于6。
①、②、③、④-- PSO2为2860mg/m3；1′、2′、3′-- PSO2为286mg/m3
2&& PHCaSO3·1/2 H2OCaSO4·2 H2O(50℃)
3&&& CaO-SO2-SO3-H2O
SO250~70μm
SO2H2SO3CaCO3Ca(OH)250~60℃SO24
5PH=7(L/V)15100%
CaSO3CaSO4以外，还含有少量未反应的CaCO3。为了使之全部转变成石膏。一般吸收液送入氧化塔时的PH值控制在3.0~4.5
&&&&&&&&&&
-- O2g/(h·m2)；
&&&& VL--液体流速，m3/(m2·h)；
&&&& --t/50，其中t为溶液的平均温度；
&&& S/C--硫与“有效碱”的摩尔比；
&&&& --溶液密度，kg/m3；
--溶液粘度，Pa·S。
另外，若溶液中Mn2+ 或Fe3+ 催化剂存在，也可以加速氧化过程的进行。
4、工艺流程及设备选择
4.1湿式石灰石--石膏法脱硫工艺流程
工艺流程见图6。约90~150℃50~60℃PH
Ca(OH)2CaCO3CaSO3CaSO4从溶液中结晶析出，石膏“晶种”沉积在设备表面并生长，形成结垢堵塞。为防止固体沉积，特别是防止CaSO4的结垢，除使吸收器应满足持液量大、气液相同相对速度高、有较大的气液接触表面积、内部构件少、压力降小等条件外，还可以采用控制吸收液过饱和和使用添加剂等方法。
4.2 主要工艺技术参数
主要工艺技术参数如下：
处理烟气量&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 90×104Nm3/h
烟气温度(主排烟风机出口)&&&&&& 90~120℃
瞬时高温(主排烟风机出口)&&&&&& 15℃
SO2入口浓度&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &1500mg/Nm3
SO2出口浓度&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ≤100mg/Nm3
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ≥90%
粉尘入口浓度&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ≤100mg/Nm3
粉尘排放浓度&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ≤30mg/Nm3
钙硫比&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ≤1.03
脱硫剂&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 石灰石粉(CaSO3≥90%)
脱硫剂粒度&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 90%通过250目
副产物石膏品位&&&&&&&&&&&&&&&&& 纯度&90%(含水率&10%)
4.3 设备选择
⑴ 增压风机。为克服脱硫装置增加压力，置冷却器之前，补偿脱硫装置的压力损失，型式多为静压可调轴流风机。
⑵ 冷却器。冷却器的作用--是降低排烟温度，以提高吸收塔的脱硫效率；二是除去影响石膏质量的粉尘、氟(F)、氯(CI)等物质。冷却水可使用一般工业用水，也可以使用与吸收系统相同的吸收液。冷却器的形式为二级冷却。冷却器的除尘性能与操作时液气比(L/G)有关。冷却塔腐蚀、磨损较严重，因而设计时采取加衬里等措施。
⑶ 吸收塔。吸收塔是脱硫关键，吸收塔的型式与吸收液的性状和系统的流量有关，各厂商都有各自的特点。
⑷ 石膏脱水机。型式为真空式过滤器，能力1.5t/h，过滤面积2m2，共2套。
&&& 随着环保要求的不断提高，我国烧结厂废气治理技术通过实验研究、生产实践和学习国外先进技术。在不断改进原料条件、生产工艺使废气原始污染物减少的同时，除尘脱硫技术装备水平和效果也在逐步实施，烧结厂脱硫技术的实践，必将推动钢铁企业脱硫技术的进展。
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持续不断的雾霾天气让人苦不堪言，环境治理迫在眉睫。当前我国经济增长面临结构性调整，增加电能在终端能源消费中的比例，既有经济性和可行性，又能在很大程度上减少污染，保护环境，为我国推进生态文明建设，实现绿色发展和循环发展，提供强有力的保障。在导致空气污染的主要来源中，煤炭位列第一。在我国，煤炭在一次能源
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石灰―石膏湿法脱硫工艺在钢厂的应用
　　[摘 要]介绍了球团厂竖炉烟气采用石灰-石膏湿法脱硫的基本原理和工艺路线，结合投入运行的系统进行总结，给出了针对采用石灰作为脱硫剂的湿法工艺的主要设计参数的选择。 中国论文网 /1/view-7466946.htm　　[关键词]球团；烟气脱硫；石灰-石膏法；设计参数 　　中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：X（3-01 　　1、前言 　　近年来随着我国城市雾霾等极端天气增多，大气污染物排放已得到广泛关注。钢铁行业能耗以煤和煤炭为主，是我国大气污染物的排放大户，其中球团过程造成的SO2排放占钢铁生产全流程的50%以上，与烧结同为是钢铁企业SO2控制的重点[1-4]。我国颁布了较为严格的政策和标准来控制钢铁行业的大气污染物。目前，国内大、小型钢厂已经逐步上马了一系列脱硫装置，主要有石灰/石灰石―石膏法以其脱硫效率高，运行稳定等优点在钢铁行业中占有重要的份额。 　　本文通过设计唐山银水球团石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺，该工程的成功运行表明，此工艺适合球团烟气的脱硫、除尘。 　　2、项目设计 　　唐山银水实业集团球团厂为消减2-8m2竖炉烟气中的SO2排放量，新建烟气脱硫装置，采用石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺，该工程已运行一年，脱硫效率≥95%，各项指标均达到环保要求。 　　2.1 工艺原理 　　从竖炉排出的含硫原烟气经过电除尘器除尘后引入吸收塔。烟气与来自吸收塔上部喷淋层的浆液逆流接触，发生传质和吸收反应，烟气中的SO2及HCl、HF等酸性气体被脱除。净化后的烟气经吸收塔顶部两级除雾器除去烟气中夹带的液滴后，通过塔顶返回到原烟囱排入大气。副产物为石膏。 　　主要化学反应是： 　　（1）浆液制备 　　CaO+ H2O→Ca （OH）2 　　Ca （OH）2→Ca2++2OH 　　（2）SO2吸收 　　SO2+ H2O→H2SO3 　　H2SO3→H++HSO3- 　　HSO3-→H++ SO32- 　　Ca （OH）2 + SO2 → CaSO3?1/2H2O + 1/2H2O 　　Ca （OH）2 + SO3 →CaSO4?1/2H2O + 1/2H2O 　　（3）氧化结晶过程 　　CaSO3?1/ 2H2O + 1/2O2 → CaSO4?1/2H2O 　　2.2 设计条件 　　2.2.1 设计参数 　　2.2.2 工艺流程 　　1）烟气系统 　　烟气系统将未脱硫的烟气引入脱硫装置，在吸收塔内脱硫净化。由于原引风机余压可克服脱硫装置系统的压降，项目中不另设增压风机。 　　2）吸收剂制备及供给系统 　　生石灰粉主要成份如下：CaO≥80%，杂质<5%，粒度300。 　　由密封罐车将生石灰粉运输至脱硫区域，经气力输送至制浆区的生石灰粉仓储存。储存于粉仓中的生石灰粉在气化风机的流化下，通过旋转给料阀进入消化罐制备成浓度为30-35%的消石灰浆液，经振动筛除渣后进入浆液箱，加水配制成浓度为10-15%的消石灰浆液，然后经浆液输送泵送至吸收塔和循环泵入口。 　　3）SO2吸收系统 　　吸收塔设计为喷淋、吸收和氧化一体的单塔，吸收塔顶部建湿烟囱，烟塔合一结构。2炉一塔。待处理的烟气进入直径为6.5m的吸收塔与喷淋的石灰浆液逆流接触，3层喷淋层对应3台循环泵，单元制运行。吸收塔内部自下而上分为氧化区、喷淋区、除雾区。烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙发生化学反应后生成亚硫酸钙。亚硫酸钙被就地氧化成硫酸钙。生成的石膏通过吸收塔排浆泵排入石膏脱水系统中。净化后的烟气由塔顶湿烟囱排入大气。 　　4）石膏脱水系统 　　由吸收塔排出的石膏浆液经石膏旋流器一级脱水后，再由真空皮带脱水机进行二级脱水，得到合格的副产物成品石膏。 　　5）工艺水系统 　　工艺用水主要用于浆液制备系统的补给水、除雾器冲洗水、氧化风增湿、设备冷却水等。 　　2.3 重要设计参数选取 　　石灰-石膏法是由石灰石-石膏法演变而来，且湿法脱硫最早应用于电厂，钢铁行业的烟气具有自身湿法设计应由于脱硫剂石灰浆液为强碱性，不能完全照搬传统石灰石-石膏法在设计参数。 　　2.3.1 氧化倍率 　　钢厂竖炉中的烟气含氧量较高，自身氧化能力较强，氧化倍率可选择1.5～2。 　　2.3.2 液气比 　　由于氢氧化钙为强碱性，塔内吸收反应主要发生在液面上，且反应快[5]，液气比应低于石灰石-石膏法，可选择3～7 l/m3。 　　2.3.3 烟气接触时间 　　由于环保要求日益严格，烟气接触时间应适当延长，选择4.5～5s。 　　2.3.4 pH 　　石灰作为脱硫剂，塔内pH控制在6左右。 　　2.4 调试与运行情况 　　唐山银水球团厂竖炉烟气脱硫系统实际运行中，烟气入口温度在100～130℃之间，SO2浓度在500～1500mg/Nm3之间，粉尘浓度在80～100 mg/Nm3之间。SO2排放浓度在50～80 mg/Nm3，粉尘排放浓度30～50mg/Nm3，满足环保要求和业主要求。 　　3、结语 　　唐山银水球团厂竖炉烟气石灰-石膏法脱硫系统目前已成功运行一年，脱硫效果理想，基本达到了安全、稳定、高效的运行目的。通过运行证明，根据处理对象合理选择设计参数，该脱硫工艺可以满足竖炉烟气脱硫、除尘的需要，不仅脱硫率可达到95%以上，而且出口粉尘排放也能满足50mg/Nm3的环保要求。该脱硫工艺为石灰-法烟气技术在处理钢厂烟气脱硫中应用又一成功案例，同时也增加了湿法脱硫比选工艺。 　　参考文献 　　[1] 赵羚杰.中国钢铁行业大气污染物排放清单及减排成本研究[D].杭州，浙江大学硕士论文，2016. 　　[2] 兰国谦.钢铁行业烧结烟气脱硫技术现状和发展趋势[J].中国环保产业，-46. 　　[3] 王英杰.承钢360m2烧结机湿法烟气脱硫工艺应用[J].烧结球团，）：50-53. 　　[4] 翟鑫.烧结球团行业脱硫现状及减排对策研究[J].山东工业技术，. 　　[5] 周秀银，张志涛，闫涛.石灰-石膏法在烧结烟气脱硫中的应用[J].中国环境管理干部学院学报，）：43-46.
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