半干法煙氣脫硫工藝在球團(tuán)豎爐的應(yīng)用
本文結(jié)合工程實(shí)踐，詳細(xì)介紹了半干法煙氣脫硫在鑌鑫特鋼材料有限公司球團(tuán)豎爐中的應(yīng)用，半干法脫硫工藝脫硫效率高、系統(tǒng)簡單、運(yùn)行阻力低，操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。半干法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行后，大大降低了SO2的排放濃度，減少了環(huán)境污染，達(dá)到節(jié)能減排，改善廠區(qū)環(huán)境的目的，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
近年來，鋼鐵企業(yè)污染排放一直較為嚴(yán)重，球團(tuán)豎爐生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的粉塵及SO2等有害物質(zhì)，對環(huán)境造成污染，其污染治理一直是鋼鐵企業(yè)污染治理的重點(diǎn)。為減少球團(tuán)豎爐生產(chǎn)過程中粉塵及SO2的排放，滿足環(huán)保要求，鑌鑫特鋼材料有限公司對現(xiàn)有豎爐增設(shè)一套煙氣脫硫設(shè)施。
根據(jù)豎爐煙氣的特點(diǎn)，在球團(tuán)豎爐主抽風(fēng)機(jī)煙道出口，設(shè)置一套半干法脫硫系統(tǒng)。筆者作為該工程的主要設(shè)計(jì)人，對脫硫系統(tǒng)做出了詳圖設(shè)計(jì)。
1 半干法脫硫工藝原理
1.1 工藝原理
石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)以生石灰(CaO)作為吸收劑，生石灰經(jīng)過消化后制成熟石灰漿液(Ca(OH)2)。作為脫硫劑，熟石灰漿液經(jīng)過泵輸送的吸收塔頂部的噴淋層，在吸收塔噴淋層內(nèi)對煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，使煙氣中的SO2反應(yīng)生成CaSO3，同時(shí)向吸收塔內(nèi)的漿液鼓入空氣，使CaSO3轉(zhuǎn)化為CaSO4，脫硫劑的最終產(chǎn)物為石膏(CaSO4˙2H2O)。脫硫后的煙氣經(jīng)高效除霧器除去霧滴后，由塔頂煙囪排放，SO2的脫硫率可高達(dá)97%以上。該工藝的反應(yīng)機(jī)理為：
SO2被霧滴吸收：
SO2(g)→SO2(l)+H2O→H++HSO3-→H++SO32-
SO2+Ca(OH)2→CaSO3+H2O
部分SO2完成如下反應(yīng)：SO2+1/2O2+ Ca(OH)2→CaSO4+H2O
氧化：HSO3-+1/2O2→SO32-+H+
SO32-+1/2O2→SO42-
結(jié)晶：Ca2++SO32-+1/2H2O→CaSO3˙1/2H2O(s)
Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4˙2H2O(s)
1.2 工藝流程
煙氣由抽引風(fēng)機(jī)引入吸收塔，在吸收塔內(nèi)，煙氣從吸收塔下部進(jìn)入塔體，吸收劑從上向下分幾層噴淋，煙氣與石灰漿液快速接觸后被迅速吸收，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，除去煙氣中的SO2、SO3及HCl等酸性氣體。吸收塔上部設(shè)有除霧器，除去煙氣中夾帶的水滴后，經(jīng)脫硫塔直排煙囪達(dá)標(biāo)排放。
2 工程概況
本工程對兩座2×12m2球團(tuán)豎爐配套合建一套脫硫系統(tǒng)，處理煙氣量為54×104m3/h(工況)，采用石灰—石膏噴淋塔煙氣脫硫工藝，脫硫效率在95%以上，SO2排放濃度不超過80mg/標(biāo)m3，粉塵濃度不超過30mg/標(biāo)m3，煙氣含水率不超過60mg/標(biāo)m3。
脫硫系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：脫硫塔及附屬設(shè)備、脫硫漿液制備及供給系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)公輔設(shè)備、電控及儀表控制系統(tǒng)。
脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備選型：
(1)脫硫塔。脫硫塔規(guī)格：φ8.0m×φ7.2m，臨時(shí)煙囪φ3.4m，煙塔合一總高度60m，碳鋼材質(zhì)，厚度不小于18mm，內(nèi)襯玻璃鱗片，漿液池有效容積390m3。(2)循環(huán)漿液泵。吸收塔系統(tǒng)主要包括3臺循環(huán)泵、3層漿液噴淋層，采用單元制，即每臺循環(huán)泵對應(yīng)一層漿液噴淋層，流量：2050m3/h，壓頭：17.0/18.8/20.6m。(3)增壓風(fēng)機(jī)。靜葉可調(diào)，流量：54×104m3/h，壓頭：1500Pa，配變頻電機(jī)。(4)氧化風(fēng)機(jī)。升壓：88.2kPa，風(fēng)量：20.8m3/min，功率45kW。(5)真空皮帶脫水機(jī)。處理量：2.6t/h，(石膏含水≤10%)，脫水面積3.0m2。(6)石膏漿液旋流器。處理量：12m3/h。(7)降塵降溫裝置。處理煙氣量：540000m3/h，過濾面積：7.2m2，氣流均布系數(shù)≤0.25，出口濃度≤10mg/Nm3。
降塵降溫裝置安裝在豎爐煙氣煙道上，可有效捕集二次飛揚(yáng)后少量趨向煙道的粉塵及比電阻值高的細(xì)微顆粒物，減少了振打二次飛揚(yáng)效率損失，提前對煙氣進(jìn)行先期的預(yù)脫硫處理，可大大提高除塵效率。
由于脫硫大多都是負(fù)壓運(yùn)行，為了避免負(fù)壓對每塊濾料的壓力作用，在每塊環(huán)形濾料的中部加裝抗負(fù)壓裝置，有效避免了負(fù)壓所帶來的影響。
3 PH值對脫硫效果的影響
SO2的吸收反應(yīng)大部分在煙氣與噴淋漿液接觸的瞬間已經(jīng)完成，脫硫漿液的PH值是指吸收完SO2的漿液與新鮮漿液混合后的PH值，其具體值與PH計(jì)的安裝位置有關(guān)。
在工程實(shí)踐中，必須嚴(yán)格控制好循環(huán)漿液的PH值。在實(shí)踐中循環(huán)漿液的PH值主要依靠增減循環(huán)漿液中的石灰石來進(jìn)行控制。PH值的高低對SO2的吸收及Ca的析出有決定性的影響。提高循環(huán)漿液的PH值，有利于SO2的吸收，脫硫效率提高;但是當(dāng)PH值大于5.8后，伴隨著H+濃度的降低，不利于Ca的析出，SO2的吸收和Ca的析出兩者在一定范圍內(nèi)相互對立。所以應(yīng)嚴(yán)格控制漿液的PH值在合理的范圍內(nèi)，既不能太高，也不能太低。
另一方面，如果漿液的PH值過高，漿液中存在比較多的CaCO3，將造成整個(gè)系統(tǒng)的漿液泵、閥門及管道系統(tǒng)結(jié)垢阻塞，影響脫硫系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。但是如果漿液的PH值過低，則影響系統(tǒng)的脫硫效率。
理論分析表明，漿液PH值低于2.2時(shí)基本上無脫硫作用;PH值大于5.8時(shí)，脫硫效率基本不在增加。經(jīng)驗(yàn)表明，漿液PH值控制在5.5～5.7時(shí)，脫硫效率在90%以上。一般情況下，綜合脫硫效率、石膏的結(jié)晶、廢水處理等因素，控制吸收塔漿液的PH值在5.2～5.6，可以獲得較為理想的脫硫效果。
4 結(jié)語
本工程設(shè)計(jì)因地制宜，大大降低了球團(tuán)豎爐SO2的排放濃度，減少了環(huán)境污染，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
