半干法烧结烟气脱硫工艺技术分析

来源：

时间：2016-06-15 22:51:11

热度：

半干法烧结烟气脱硫工艺技术分析　　铁矿粉烧结生产过程中，原燃料中的硫在偏氧化性气氛环境中以气态氧化物形式释放到烧结烟气中排入大气，是钢铁行业SO x 的主要排放源，约占钢铁生

　　铁矿粉烧结生产过程中，原燃料中的硫在偏氧化性气氛环境中以气态氧化物形式释放到烧结烟气中排入大气，是钢铁行业SO x 的主要排放源，约占钢铁生产过程中总排放量的75%。据不完全统计，我国钢铁行业投产运行的烧结机每年排放的SO x 总量约 60 万t，而且随着烧结机产能的不断扩大，从烟囱排放到大气中的SO x 将会更多。同时在烧结生产过程中，还会生成NO x 和二恶英等有害物。烧结烟气中SO x 的排放导致并加剧了酸雨的形成，对空气质量和环境保护造成了极大的破坏。我国 “十一五”规划发展纲要中明确提出：要建设资源节约型和环境友好型企业，要加强大气污染防治，努力推进钢铁行业SO x 综合治理，实施排放总量控制。因此对烧结生产过程SO x 等有害物实施有效减排是烧结行业生存的基础，也是烧结工作者的职责和使命。受原料资源和工艺技术等因素的限制，目前，铁矿石烧结生产过程中SO x 的减排最为现实和相对经济的方式还是进行烧结烟气（废气）脱硫。在烧结烟气脱硫工艺的研究、开发进程中，先后完成了湿法、半干法和干法等多种脱硫工艺的研发、设计工作，在我国政府“科学发展观”思想的指导下，国内烧结脱硫工作更呈现了“百花齐放、百家争鸣”的局面，许多研究设计单位和以宝钢、太钢、武钢、马钢、三钢等为代表的钢铁企业一道，从工艺可行性、设备稳定性、运行经济性、治理前瞻性和二次产物处理等多方面进行了大量的论证、对比和研发工作，本着清洁生产和对社会负责的原则，进行了适合我国国情的脱硫工艺的引进、研发和设计工作。

　　1 、烧结烟气脱硫工艺

　　烧结烟气脱硫工艺种类很多，目前，欧洲的钢铁企业和环保公司以半干法脱硫为主，代表性的工艺有西门子奥钢联的MEROS 法（高性能烧结废气净化）、奥地利能源与环境工程公司的Turbosorp 法（循环流化床技术）、法国阿尔斯通公司的NID 法（脱硫除尘一体化技术）。我国福建龙净脱硫脱硝公司自主开发的半干法循环流化床脱硫工艺，已成功应用于福建三明烧结厂180 m2 烧结机上。

　　由于烧结烟气具有烟气量大、烟气湿度高、SO x 浓度低、烟气成分波动大、烟气含尘浓度高且粉尘颗粒细、烟气含腐蚀性气体（HF，HCl，NO x ，SO x ）、烟气含二恶英类物质及重金属等特点，各种脱硫工艺还在继续改进和完善之中。

　　1.1 西门子奥钢联的MEROS 法（高性能烧结废气净化）

　　西门子奥钢联研发、设计的烧结烟气净化脱硫系统，是基于带有选择性废气循环利用的MEROS （高性能烧结废气净化）脱硫系统，选择性废气循环系统可以使脱硫烟气减少近40％，从而大大降低脱硫系统的工作负荷，减少占地面积，大幅降低综合投资和运行成本。废气循环利用是基于一部分烧结热废气（包括烧结抽风系统和热矿冷却系统的两类废气）被再次引入烧结过程的原理。热废气再次通过烧结料层时，其中的二恶英和氮氧化物能够通过热分解被部分破坏，硫氧化物和粉尘能够被部分吸附并滞留于烧结料层中，废气中的一氧化碳在烧结过程中再次参加还原，有降低能耗的可能。

　　MEROS 脱硫是一种用脉动喷气式过滤器从化合物中通过半干法脱硫的先进技术，可以采用小苏打（NaHCO3）、CaO 或Ca（OH）2 作为脱硫剂。小苏打有较高的脱硫效率（>90%）,消耗量也相对较低，但其成本高于CaO 或Ca（OH）2，如果使用CaO 作脱硫剂，需要在系统增加石灰消化器，通过向消化器内喷入一定量的水使CaO 消化为Ca（OH）2，系统对消化器性能要求比较高，要求消化后的Ca（OH）2 符合MEROS 工艺的要求。中国马鞍山钢铁公司正在进行MEROS 脱硫工艺的设计建设。

　　2、奥地利能源与环境工程公司的Turbosorp 法（循环流化床技术）

　　奥地利能源与环境工程公司（AEE 公司）采用 Turbosorp 法（循环流化床技术）加布袋除尘器脱硫技术，脱除SO2、烟尘和重金属等污染物，可预留脱硝接口。该工艺主要由烟气系统、湍流器脱硫塔、脱硫灰再循环系统、吸收剂制备及输送系统、脱硫后布袋除尘器系统、工艺水系统、终产物收集系统、压缩空气辅助系统、电气仪表控制系统等组成。Turbosorp 脱硫脱硝系统工艺流程见图2。

　　该脱硫工艺采用熟石灰作为脱硫剂，同时可添加少量活性炭以提高脱硫效率。熟石灰是采用专门的石灰消化器由生石灰消化而得。石灰消化系统采用卧式双轴搅拌干式消化器。

　　烧结烟气通过引风机由脱硫塔底部进入文丘里管，流速增大，并形成循环流化床体，在脱硫塔底部高温烟气与脱硫剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步脱硫反应，主要完成脱硫剂与SO2、SO3 的反应以及重金属吸附，烟气在脱硫塔内与脱硫剂反应脱除SO2，从顶部排入布袋除尘器脱除灰尘，灰尘固体颗粒通过除尘器下的脱硫灰再循环系统，返回吸收塔继续参加反应，往复循环。烟气经脱硫塔底部进入，由于气固两相流的作用进行湍流接触，上升过程中不断形成絮状物向下返回，在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，形成类似循环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使气固间滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍。脱硫塔顶部结构进一步强化絮状物的返回，提高塔内颗粒的床层密度，使床内Ca/S（离子个数比）值高达50 以上。循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供根本保证。多余的少量脱硫灰渣通过气力输送至脱硫灰库内，再通过罐车或二级输送设备外排。

　　该脱硫技术和除尘工艺具有以下技术特点：无污水外排；单塔处理能力大；无须防腐措施；脱硫装置对负荷变化的适应性强。1999 年，奥地利AEE 公司为德国某厂设计建造了烧结废气回收处理净化装置，主要由喷淋吸收塔、活性褐煤喷射器和石灰乳喷射器以及布袋除尘过滤器组成，生石灰经加水形成石灰乳后通过高达13 000 r/min 的旋转喷射器在吸收塔下部逆向气流喷射而出，石灰乳与烟气中的硫化物混合发生化学反应，形成石膏，完成脱硫过程，脱硫后的烟气通过管道进入布袋除尘器，管道上还安装活性褐煤喷射器，将褐煤喷入管道与烟气进行混合以脱除二恶英，烟气进入布袋除尘器后，完成气与尘的分离，尘循环使用一定次数后外排，用于填埋废旧矿山。Turbosorp 脱硫效果及运行消耗见表2，表3。

　　1.3 法国阿尔斯通公司的NID 法（脱硫除尘一体化技术）

　　NID 脱硫除尘一体化技术是Alstom 公司在20 世纪90 年代初从喷雾干燥法开发而成。该系统是利用含有CaO 或消石灰的吸收剂与二氧化硫反应生成CaSO3 和CaSO4，除尘器收集下来有一定碱性的粉尘与CaO 混合增湿后再进入除尘器入口烟道和烟箱，反复循环。NID 脱硫除尘系统包括反应器、高浓度除尘器（ESP 或FF）、混合器、循环灰输送系统四个核心系统。中国武汉钢铁公司正在进行NID 脱硫除尘工艺的设计建设。NID 脱硫除尘系统工艺流程见图3。