烧结烟气循环流化床-半干法脱硫工艺优化

详细介绍了循环流化床-半干法脱硫工艺运行过程中存在的脱硫塔内壁易粘结、返灰循环量不足等导致的系统钙硫比偏高、脱硫效率低、运行不稳定等问题,并提出了相应的改进措施.通过对双流体喷枪的改造、返灰循环方式的调整等措施,实现了半干法脱硫工艺的稳定运行及烧结烟气的达标排放.
0引言
随着环保形势的日益严峻，如何保证脱硫系统的安全稳定运行显得越来越重要。脱硫剂湿法消化、循环流化床-半干法脱硫工艺具有投资少、运行费用低等优点，但也同样存在脱硫塔内壁易粘结、返灰循环量低等造成的钙硫比偏高、脱硫效率低及运行不稳定等缺点。相对工艺技术较为成熟的湿法脱硫而言，通过技术改造及工艺优化解决上述问题显得尤为重要。
1运行中存在的主要问题
1.1脱硫塔粘结
该工艺采用双流体喷枪实现向塔内喷入消石灰浆液及冷却水。由于喷枪角度及位置不合理、脱硫塔入口烟气温度过高导致喷水量过大等原因，造成脱硫塔内壁粘结。粘结最厚处达3m左右，严重影响了脱硫塔内的气流分布及烟气流速，造成脱硫效率急剧降低。粘结物脱落还会造成喷枪砸弯、脱硫塔底部锥斗堵塞等一系列问题，不利于脱硫的稳定运行。
1.2返灰循环量不足
由于匹配增压风机能力偏小、烧结机漏风率过大等原因，造成脱硫塔文丘里下部压力过低，限制了返灰的循环量，且经常性发生塌床，返灰不能实现高倍率循环，造成资源浪费的同时，塌床易造成扬尘污染。
1.3浆液泵磨损严重
设计浆液泵为扬程100m、流量15m3/h，而实际脱硫塔喷浆位置与浆液泵的实际高度差为30m左右，浆液泵扬程严重不匹配，造成浆液泵及管道内部压力偏高，浆液泵壳体及叶轮磨损严重。
1.4空压机故障频繁
此脱硫系统设置2台30m3空压机提供所需压缩空气。由于存在运行环境较差、厂房设置标高不足影响散热等问题，经常出现因排气温度过高、进口空滤堵塞等问题造成故障停机。
1.5更换浆液回流阀影响达标排放
喷入脱硫塔的浆液流量通过回流管路控制，由于浆液的长期冲刷，浆液回流阀需定期补焊或更换。在处理浆液回流阀时，需停浆液泵停止喷浆，造成出口短时间超标排放。
1.6消化器板结
制浆系统消化器在长期制浆后内壁易造成Ca(OH)2板结，如清理不及时易造成消化器卡死，影响脱硫系统的稳定运行。且消化器排浆管道角度偏小，浆液流速过慢造成管道沉积，影响消化器的制浆量。
1.7除尘器放灰路由不合理
除尘器放灰设置2台支刮板并入1台主刮板，然后经斗式提升机至中间灰仓，如主刮板机出现故障，则除尘器无法放灰，返灰缺失势必影响脱硫系统的达标排放。
2改进及优化措施
2.1避免脱硫塔粘结
(1)根据塔壁粘结位置，调整喷枪的安装方式(图1)：在现安装位置的基础上，向上移动600mm，避开文丘里与塔上部连接的渐扩段;喷枪安装角度由水平安装调整为斜向上30°安装。通过上述调整，基本解决了塔壁粘结问题，粘结物厚度控制在100mm以内。
(2)分别在文丘里上方4m及10m处各加装3台1.0kW电振机，并引入主控室电脑实现自动控制，程序设置震动5s/h，避免在塔内过湿时造成塔壁粘结。
(3)控制烧结机总管温度，保证脱硫塔入口温度在170℃以下;通过降低喷水量来降低脱硫塔内湿度，避免粘塔。
(4)定期检查喷枪运行状态，保证喷枪雾化效果良好。
2.2返灰循环方式改造
原返灰进入脱硫塔的方式：中间灰仓—星型给料机—溜管—脱硫塔入口烟道上部。由于烟气须经文丘里加速，保证循环流化床的形成，文丘里下部及入口烟道处压力偏低，返灰循环量增大时造成返灰塌落至脱硫塔底部锥斗。为提高返灰循环倍数，提高脱硫效果，返灰溜管由入口烟道改至文丘里中部(图2)，既保证了返灰循环量，又保证了返灰在文丘里出口脱硫段的均匀分布。
2.3浆液泵改型
结合实际浆液泵出入口实际落差，经计算，将浆液泵扬程由100m降低为60m，设计流量保持15m3/h不变，在满足脱硫需求的基础上，降低了浆液压力，延长了浆液泵使用寿命。
2.4空压机使用及维护优化
(1)引入部分厂区外网压缩空气，实现2台空压机1用1备，便于日常维护。
(2)根据现场使用环境，确定每运行3000h空压机需保养1次。
(3)定期清理空压机顶部散热器及入口空滤。
2.5浆液回流阀改造
根据现场位置，在浆液回流阀两端加装2个手动蝶阀。在日常维护浆液回流阀时，只关闭手动蝶阀，而不再需要停浆液泵停止喷浆，保证了脱硫的连续达标排放。
2.6消化器改造
针对消化器内部粘结物难以清理的问题，在消化器侧面加装了3个检修孔，每次检修通过检修孔清理内部粘结物，避免日常生产时消化器卡死。并在消化器出浆口后部引入压缩空气，提高出浆管道内部浆液流速，解决了由于管道倾角过小造成管道内部沉积问题。
2.7除尘器放灰路由改造
根据现场3台刮板机位置，通过对刮板机下灰溜管的改造，原路由调整为：1#支刮板-主刮板-斗式提升机;2#支刮板-斗式提升机，原放灰路由由1个分解成2个，极大程度地降低了设备故障对除尘器放灰的影响，实现了在主刮板故障时，除尘器可正常放灰，脱硫塔返灰可正常配加，很好地保证了脱硫系统的达标排放。
3改进效果
改进前后效果对比见表1，在降低设备事故的情况下，脱硫效率由75%提高至89%。运行成本方面，电耗降低了0.35元/t铁，备件费用降低1.4万元/月，实现了脱硫工序的稳定、高效、经济运行。
4下一步优化思路
(1)由于承钢地处北方，冬季最低气温在-20℃以下，压缩空气中的水汽易结冰，导致除尘器的提升阀、脉冲阀不动作。下一步计划一是降低压缩空气中水汽含量;二是对压缩空气管道、提升阀及脉冲阀等进行保温处理;三是提升阀由气动改为电动、脉冲阀更换为耐极寒材质。
(2)针对脱硫的特殊运行环境，研究除尘器布袋的适宜材质，总结影响布袋使用寿命的限制环节，延长布袋使用寿命，并研究布袋查漏的简易方式，更好地保证粉尘达标排放。
(3)研究塔外增湿、分级增湿等技术在承钢现有工艺布置条件下改造的可行性，以提高脱硫效率。
5结语
脱硫系统的稳定运行以及脱硫效率的提高已提升至与主体设施同等重要的地位。半干法脱硫工艺，经上述一系列技术改造及工艺优化，在稳定运行的前提下，很好地保证了脱硫烟气的达标排放。