攀成钢105m2烧结机机头烟气脱硫系统简介
【摘 要】本文对攀成钢105m2烧结机机头烟气脱硫系统原理及工艺进行了简单介绍，并对该系统试运行三个月以来的问题进行了改进和剖析。
【关键词】烧结烟气 脱硫 工艺原理
1.前言
随着近年来钢铁产业的飞速发展，大量废气、废水、废渣的排放对环境造成了严重的影响。特别是SO2的大量排放，使我国成为世界上第三大酸雨区和大气环境污染最严重的国家之一，因此对冶金企业SO2排放的治理显得尤其紧迫。
我厂105m2烧结机于2003年8月建成投产，到目前已连续生产了近6年时间。设计建设时考虑了在烧结机机头预留脱S场地。 2008年，公司决定在105m2烧结机上烟气脱S工程。经对比大量国内、国际同行的先进技术以及对国内同行的考察，认为烟气氨法脱硫技术比较适合我厂105m2烧结机：一是可以充分利用毗邻的四川化工股份公司大量的废氨水，以废治废，变废为宝，具有先天优势；二是氨法脱S技术脱S效率高，脱硫副产品硫酸氨是农业紧缺的化肥之一，可产生一定的经济效益；三是氨法脱硫工艺在脱硫的同时又可脱氮，对减少温室气体起到非常重要的作用。因此氨法脱硫技术是一项较适应攀成钢实际情况的、完全资源化的、适应长远发展的、更环保的脱硫技术。
攀成钢105m2烧结机烟气脱S工程由中冶长天国际工程有限责任公司总包，由湖南碧绿环保产业发展有限公司承建。本项目于2008年5月20日开始建设，2009年3月2日建成开始系统负荷调试，2009年5月产品达到国家标准。系统投运正常后，每年可减少二氧化硫排放9020吨，回收粉尘1200吨。
2.工厂规模及产品方案
2.1 工厂规模
2.1.1 系统处理风量：额定风量66万m3/h
2.1.2 烟气温度：平均100℃（一般80～130℃）
2.1.3 粉尘浓度：～150mg/m3（瞬时最大400 mg/m3 ）
2.1.4 SO2浓度：450～2400 mg/m3（瞬时最大2900 mg/m3） 2.1.5 NOx浓度：～260 mg/m3 2.2 产品方案
2.2.1 脱硫效率：96 % 2.2.2 除尘效率：90 %
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2.2.3 粉尘排放浓度：≤50mg/Nm
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2.2.4 烟气中SO2排放浓度：≤100mg/Nm2.2.5 脱除SO2量：1.16t/h
2.2.6 消耗20%的氨水量：3.1t/h 2.2.7 副产物硫酸铵产量：2.39t/h
3.脱硫、除尘系统原理
3.1 除尘原理
烧结机生产过程中产生的含尘二氧化硫烟气，通过规流塔的内烟道，向下进入规流塔下部，烟气中的大颗粒向下对塔底的液面进行冲击，大部分大颗粒的粉尘被初步脱除下来。烟气中的小颗粒粉尘进入规流床，由于除尘水的加入将填料球表面润湿，在规流床上烟气与除尘水接触，伴随有热、质的传递过程，在填料球上形成液膜，烟气在填料球上发生惯性碰撞、扩散、粘附、凝集等作用，使尘粒和水滴接触而被捕集，经过洗涤使尘粒和气体分离，同时，填料球的有规则的运动以及除尘水不断的加入，对填料球表面附着的尘粒进行冲洗，不断更新填料球表面的液膜，如此循环除尘。
由于规流塔内的填料球比表面积较大，增加了气液的传质面积，使气体和液体的接触几率大大增强，强化了气液传质过程，在塔中有液滴的捕尘作用，但主要是通过填料所形成的液网、液膜对尘粒进行捕集，因此对液滴雾化效果无过高要求。同时对液气比、空速等运行条件有较宽的操作弹性。
该设备对颗粒污染物也有很好的捕集效果。其优点是结构简单、气液接触效果好、压力损失小。除尘
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后的废水进入废水处理部分，通过沉淀浓缩，沉淀后的清水进入清水池循环利用。
同时在规流塔底部设置了搅拌器，对塔的底部除尘灰水进行搅拌，防止除尘后的灰水在塔的底部沉淀。 3.2 SO2吸收原理
根据氨法脱硫后的产物进行分类，主要有氨－酸法、氨－肥等。本方案采用氨－肥法脱硫工艺，其脱硫后的产物送至制备硫酸铵产物。氨的水溶液呈碱性，也是SO2的吸收剂，能够吸收烟气中的SO2，而达到烟气脱硫的目的，吸收过程中是利用(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液对SO2的循环吸收、净化烟气，然后以不同的方式处理吸收液的过程。处理方法不同，获得的副产物也不同。其吸收工业原理如下：
NH3+H2O+SO2 → NH4HSO3 2NH3+H2O+SO2 → (NH4)2SO3
亚硫酸铵对SO2有更强的吸收能力，是氨法中的主要吸收剂。 (NH4)2SO3+ H2O+SO2 → 2 NH4HSO3
在循环吸收过程中，随着亚硫酸氢铵比例的增大，吸收能力降低，需要补充氨水将亚硫酸氢铵转化成亚硫酸铵。
NH4HSO3+ NH3 → (NH4)2SO3
烧结烟道废气当中O2浓度较高，会发生如下反应： 2(NH4)2SO3＋O2→2(NH4)2SO4 2NH4HSO3+ O2→2NH4HSO4
最后得到较纯洁的(NH4)2SO4溶液。
4.脱硫除尘系统工艺流程
氨法脱硫除尘工艺流程图见图1。 4.1 烟气系统
从烧结机主抽风机后的总烟道上引出的烟气经增压风机增压后进入吸收塔。在吸收塔内进行湿法除尘与脱硫净化后，经塔顶烟囱排入大气。
在烧结机主抽风机后的主烟道和进脱硫除尘系统的烟道上设置挡板门。当脱硫除尘系统运行时，进脱硫除尘系统烟道上的挡板门打开，主烟道上的旁路挡板门关闭，烧结烟气进入脱硫除尘系统进行脱硫除尘；当脱硫除尘装置检修停运时，进脱硫除尘系统烟道上的挡板门关闭，主烟道上的旁路挡板门打开，烟气由主烟道经烟囱排放。 4.2 湿法除尘系统
烧结机生产过程中产生的含尘含SO2烟气，通过规流塔的内烟道，向下进入规流塔下部，烟气中的大颗粒向下对塔底的液面进行冲击，大部分大颗粒的粉尘被初步脱除下来。烟气中的小颗粒粉尘进入第一层规流床，由于除尘水的加入将填料球表面润湿，在填料球上形成液膜，烟气在填料球上发生惯性碰撞、扩散、粘附、凝集等作用，使尘粒和水滴接触而被捕集，经过洗涤使尘粒和气体分离，同时，填料球的有规则的运动以及除尘水不断的加入，对填料球表面附着的尘粒进行冲洗，不断更新填料球表面的液膜。
在吸收塔底配有除尘循环水池，用于循环除尘，为防止除尘水的沉淀，同时配有侧进式搅拌机。塔内
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部采用特殊结构设计，可将烟气中的粉尘一次性除尘降低到50mg/Nm以下。除尘后的灰水在塔底部灰水斗内沉积，然后定期用泵抽走一部分的灰浆至压滤机过滤，滤液返回至灰池循环除尘，滤饼为除尘灰可以送往烧结或料场进行配料。 4.3 脱硫系统
经过除尘后的烟气进入第二层规流床，亚硫酸铵吸收剂通过脱硫循环泵从脱硫循环罐送至塔内SO2吸收区（第二层规流床），与烟气发生反应吸收烟气中的SO2，脱硫后生成的亚硫酸氢铵与亚硫酸铵达到设定的浓度后排出到塔外氧化罐内进行氧化，氧化后送入PH值调节罐，进行PH值的调整，补充一定量的氨水使之变成硫酸铵溶液。然后将硫酸铵溶液泵入脱硫副产物制备系统。
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图1 脱硫除尘系统工艺流程图
根据试运行的具体情况，氨水在脱硫循环罐中反复循环吸收烟气中SO2的过程中，由于烟气氧气含量较高，将大部分生成的亚硫酸氨和亚硫酸氢氨已氧化成硫酸氨和硫酸氢氨，因此氧化罐就没有起到氧化的作用，因此将氧化罐改作为沉淀池，将下部沉淀后的灰浆水输送压滤机过滤。 4.4 逃逸氨及气溶胶吸收系统
根据规流床结构特点，对其布液装置没有雾化要求，因而采用环形布液装置，一层规流床配一层布液装置，且不必配置喷嘴，而非喷淋塔当中的喷嘴布液。每一层规流床配备一台循环水泵。
布液装置的作用：填料球的自旋行星运动，浆液不断在填料球上形成液膜，同时，浆液的不断加入，使液膜不断更新，促进气液两相间的反应。
氨水脱硫中，氨的二次污染及气溶胶污染是一个重要问题。由于规流填料塔的液气比小、采用非雾化布液装置，减少了氨的逃逸。同时配备有逃逸氨及气溶胶吸收系统，进一步减少了氨及气溶胶的二次污染。
逃逸氨吸收系统利用氨易溶于水，同时利用规流填料塔的高传质性能，用水吸收脱硫后逃逸的氨及气溶胶，吸收下来的氨用于脱硫系统，提高氨的利用率。
在试运行时，根据实际情况，将逃逸氨吸收系统改造为第二层SO2吸收系统，并将吸收后的硫酸氨溶液输送到氧化罐（沉淀池），提高了SO2吸收效果，进一步净化了烟气。 4.5 除雾器
本装置采用旋流板脱水装置。由于采用环形布液装置，而不是喷淋塔当中的喷嘴布液，水滴没有雾化，烟气不带水，因此，规流填料塔采用旋流板除雾器，即可满足脱水要求。当湿烟气进入旋流脱水装置后，由于脱水除雾装置的旋流导向板叶片数量少，叶片间隙及开孔率大，上旋力小、离心力大。因此脱水除雾功能强，可创造液气分离的最佳条件。在脱水板的作用下，液滴被离心加速力甩向塔壁，进入环形集液槽内，沿溢流水槽返流至下方的规流床，可有效遏制水分被烟气带走。
除尘脱硫后的烟气再经过规流床对逃逸氨的回收、除雾器对液滴的捕集后，使净烟气的液滴含量不超
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过30mg/Nm(干态)。 4.6 脱硫吸收剂制备系统
氨水由罐装车从川化输送至氨水贮罐，氨水根据烟气中的SO2浓度的变化，由计算机自动通过计量泵送入脱硫循环罐，与脱硫循环罐内的循环液和少量工艺补充水的混合，然后经脱硫循环泵送至吸收塔脱硫。
脱硫用氨水采用的是氨水罐装车直接输送至氨水贮罐，贮罐规格按装置所需的1天（按24小时计）
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