半干法脱硫在某钢铁厂竖炉烟气脱硫工程中的应用

近年来，我国大气环境形势严峻，钢铁企业的污染物排放治理一直是我国关注的焦点。竖炉球团生产过程会产生大量粉尘、SO2等有害物质，给环境带来严重污染。为减少竖炉球团生产过程中SO2和粉尘等有害物质的排放，满足环保要求，有关钢铁厂在竖炉球团主抽风机烟道出口，安装了1套旋转喷雾半干法(SDA)烟气脱硫系统。本文就半干法脱硫系统在竖炉烟气脱硫工程中的应用做了分析，并介绍了其工艺特点和脱硫效果。
旋转喷雾半干法脱硫工艺概述
目前，在美国脱硫市场，旋转喷雾半干法脱硫工艺脱硫总量占所有干(半干)法脱硫工艺脱硫总量的91%，单塔最大烟气处理能力达到200万标准立方米/小时。
旋转喷雾半干法脱硫系统主要由以下几个部分组成：脱硫塔及附属设备;布袋除尘器及附属设备;脱硫剂贮存、输送和浆液制备及供给系统;脱硫灰贮存、外排系统;脱硫系统公辅设备，含脱硫区域内的集水池及配套设施、脱硫工艺水系统、氮气系统、蒸汽系统;仪表、通信、在线监测、消防与控制系统。
半干法脱硫工艺以Ca(OH)2为吸收剂，通过脱硫塔雾化器将石灰浆液雾化成30μm——80μm的雾滴，细小的雾滴与脱硫塔内的烟气接触，迅速与烟气中的SO2反应，达到净化脱硫的目的。
参与反应的石灰浆液由生石灰定量加入消化罐并加水配制而成，石灰浆液经振动筛筛分后流入浆液罐，配制成合格的石灰浆液。根据烟气中SO2的浓度，利用浆液泵将石灰浆液定量送入浆液顶罐。顶罐内的浆液流入脱硫塔顶部雾化器，经雾化器雾化成雾滴，与脱硫塔内的烟气接触，迅速完成与SO2的反应。由于石灰浆液极细小，比表面积大，能够加快与SO2的接触反应，烟气中SO2的脱除率最高能达到97%。
将脱硫并干燥后的烟气送入布袋除尘器，对其进行进一步的净化处理。布袋除尘器收集的粉尘因含有未完全反应的Ca(OH)2，故利用斗式提升机将粉尘输送至循环灰系统，并将收集的粉尘定期外运利用。
旋转喷雾半干法脱硫工艺特点
旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺具有系统简单、脱硫效率高、工况适应性强等优点，归纳起来，主要有以下几方面特点：
系统简单，运行阻力小，操作维护方便。SDA脱硫塔结构简单，能耗低，运行和维护成本低。SDA烟气脱硫工艺不需要使大量固体循环灰在塔内循环，脱硫后的烟气也不需要回流，塔内固体脱硫灰处于流化状态，不存在塌床、死床或偏床的情况。SDA脱硫塔的阻力不会超过1000Pa。
脱硫效率高。SDA工艺采用与湿法脱硫工艺相同的机理，脱硫效率介于湿法和干法之间。SDA工艺将石灰浆液雾化成极细的雾滴(平均为50μm)，加大了石灰浆液与烟气接触的比表面积。因此，只需要喷淋较少的脱硫剂就可达到较高的脱硫效率。此外，SDA工艺对HCL、HF等酸性物质也有接近100%的脱除率。
合理而均匀的气流分布。SDA脱硫塔顶部和塔内中央设有烟气分配装置，确保塔内烟气流场分布均匀，使烟气和雾化的液滴充分混合，提高了烟气与液滴的接触质量和热量传递效率，使干燥和反应条件达到最佳;同时，确保塔内烟气与雾滴有合理的接触时间，得到最大的SO2脱除率。
灵活调节浆液量，脱硫效率不受影响。由于SDA雾化器利用高速旋转所产生的离心力雾化浆液，液滴大小仅与雾化轮直径和转速有关。因此，浆液雾化效果与浆液供给量无关。当浆液供应速度随烟气流量、温度和SO2浓度变化时，不会影响雾滴大小，从而确保了脱硫效率不受影响。
脱硫剂采用Ca(OH)2浆液。SDA工艺不直接使用生石灰，而是先让生石灰与水反应生成Ca(OH)2浆液，然后再将浆液喷入脱硫塔，可避免CaO在脱硫塔除尘器内吸水放热而导致布袋糊袋和输灰系统卡堵的现象发生。
对脱硫剂的质量要求不高。SDA工艺可将石灰窑成品除尘系统收集的石灰粉作为脱硫剂，满足循环经济的要求。
对球团工况适应性强。由于球团烟气系统负荷变化很大，其流量、温度和SO2等变化也较大，SDA烟气脱硫系统通过调节阀调节塔内雾化浆液量来适应球团工况的变化，不会增加除尘器的负荷。
系统设置旁路，不影响球团的正常生产。脱硫系统与球团现有排气系统并联布置，脱硫系统的建设、运行、检修等均不会影响球团工序的正常生产。
脱硫后，烟气温度大于露点温度。除尘器出口烟气温度控制在较低水平，但又在露点温度以上(烟气温度大于露点温度15℃以上)。因此，SDA烟气脱硫系统可以采用碳钢作为结构材料，整套脱硫系统不需要进行防腐处理，也不需要安装加热系统。
SDA烟气脱硫工艺水耗低，不产生废水。SDA烟气脱硫工艺可以直接利用低质量的水(如碱性废水，达到以废治废的目的)，且不产生废水。
脱硫副产物可综合利用。干态脱硫灰可用作建筑材料的生产添加料，也可用来生产免烧砖，具有多种用途，可实现废弃物的再利用，满足循环经济的要求。
半干法脱硫工艺在钢铁厂的应用
国内有关钢铁厂竖炉半干法脱硫系统自建成以来，系统运行稳定。该钢铁厂竖炉半干法脱硫系统某月的运行参数如上表所示。由上表可知，半干法脱硫系统运行与竖炉运行同步率为100%。半干法脱硫系统运行后，出口烟气中的SO2浓度大大降低，系统运行效果稳定，脱硫效果明显。
同时，该脱硫系统无废水产生，噪声达到《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2010)和《工业企业厂界噪声标准》(GB12348)的要求，并且有专门的副产物处理途径，既改善了厂区环境，又带来了一定的经济效益。