石灰―石膏湿法脱硫工艺在钢厂的应用

时间:2022-10-17 05:36:50

石灰―石膏湿法脱硫工艺在钢厂的应用

[摘 要]介绍了球团厂竖炉烟气采用石灰-石膏湿法脱硫的基本原理和工艺路线,结合投入运行的系统进行总结,给出了针对采用石灰作为脱硫剂的湿法工艺的主要设计参数的选择。

[关键词]球团;烟气脱硫;石灰-石膏法;设计参数

中图分类号:X701.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0173-01

1、前言

近年来随着我国城市雾霾等极端天气增多,大气污染物排放已得到广泛关注。钢铁行业能耗以煤和煤炭为主,是我国大气污染物的排放大户,其中球团过程造成的SO2排放占钢铁生产全流程的50%以上,与烧结同为是钢铁企业SO2控制的重点[1-4]。我国颁布了较为严格的政策和标准来控制钢铁行业的大气污染物。目前,国内大、小型钢厂已经逐步上马了一系列脱硫装置,主要有石灰/石灰石―石膏法以其脱硫效率高,运行稳定等优点在钢铁行业中占有重要的份额。

本文通过设计唐山银水球团石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺,该工程的成功运行表明,此工艺适合球团烟气的脱硫、除尘。

2、项目设计

唐山银水实业集团球团厂为消减2-8m2竖炉烟气中的SO2排放量,新建烟气脱硫装置,采用石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺,该工程已运行一年,脱硫效率≥95%,各项指标均达到环保要求。

2.1 工艺原理

从竖炉排出的含硫原烟气经过电除尘器除尘后引入吸收塔。烟气与来自吸收塔上部喷淋层的浆液逆流接触,发生传质和吸收反应,烟气中的SO2及HCl、HF等酸性气体被脱除。净化后的烟气经吸收塔顶部两级除雾器除去烟气中夹带的液滴后,通过塔顶返回到原烟囱排入大气。副产物为石膏。

主要化学反应是:

(1)浆液制备

CaO+ H2OCa (OH)2

Ca (OH)2Ca2++2OH

(2)SO2吸收

SO2+ H2OH2SO3

H2SO3H++HSO3-

HSO3-H++ SO32-

Ca (OH)2 + SO2 CaSO3・1/2H2O + 1/2H2O

Ca (OH)2 + SO3 CaSO4・1/2H2O + 1/2H2O

(3)氧化结晶过程

CaSO3・1/ 2H2O + 1/2O2 CaSO4・1/2H2O

2.2 设计条件

2.2.1 设计参数

2.2.2 工艺流程

1)烟气系统

烟气系统将未脱硫的烟气引入脱硫装置,在吸收塔内脱硫净化。由于原引风机余压可克服脱硫装置系统的压降,项目中不另设增压风机。

2)吸收剂制备及供给系统

生石灰粉主要成份如下:CaO≥80%,杂质

由密封罐车将生石灰粉运输至脱硫区域,经气力输送至制浆区的生石灰粉仓储存。储存于粉仓中的生石灰粉在气化风机的流化下,通过旋转给料阀进入消化罐制备成浓度为30-35%的消石灰浆液,经振动筛除渣后进入浆液箱,加水配制成浓度为10-15%的消石灰浆液,然后经浆液输送泵送至吸收塔和循环泵入口。

3)SO2吸收系统

吸收塔设计为喷淋、吸收和氧化一体的单塔,吸收塔顶部建湿烟囱,烟塔合一结构。2炉一塔。待处理的烟气进入直径为6.5m的吸收塔与喷淋的石灰浆液逆流接触,3层喷淋层对应3台循环泵,单元制运行。吸收塔内部自下而上分为氧化区、喷淋区、除雾区。烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙发生化学反应后生成亚硫酸钙。亚硫酸钙被就地氧化成硫酸钙。生成的石膏通过吸收塔排浆泵排入石膏脱水系统中。净化后的烟气由塔顶湿烟囱排入大气。

4)石膏脱水系统

由吸收塔排出的石膏浆液经石膏旋流器一级脱水后,再由真空皮带脱水机进行二级脱水,得到合格的副产物成品石膏。

5)工艺水系统

工艺用水主要用于浆液制备系统的补给水、除雾器冲洗水、氧化风增湿、设备冷却水等。

2.3 重要设计参数选取

石灰-石膏法是由石灰石-石膏法演变而来,且湿法脱硫最早应用于电厂,钢铁行业的烟气具有自身湿法设计应由于脱硫剂石灰浆液为强碱性,不能完全照搬传统石灰石-石膏法在设计参数。

2.3.1 氧化倍率

钢厂竖炉中的烟气含氧量较高,自身氧化能力较强,氧化倍率可选择1.5~2。

2.3.2 液气比

由于氢氧化钙为强碱性,塔内吸收反应主要发生在液面上,且反应快[5],液气比应低于石灰石-石膏法,可选择3~7 l/m3。

2.3.3 烟气接触时间

由于环保要求日益严格,烟气接触时间应适当延长,选择4.5~5s。

2.3.4 pH

石灰作为脱硫剂,塔内pH控制在6左右。

2.4 调试与运行情况

唐山银水球团厂竖炉烟气脱硫系统实际运行中,烟气入口温度在100~130℃之间,SO2浓度在500~1500mg/Nm3之间,粉尘浓度在80~100 mg/Nm3之间。SO2排放浓度在50~80 mg/Nm3,粉尘排放浓度30~50mg/Nm3,满足环保要求和业主要求。

3、结语

唐山银水球团厂竖炉烟气石灰-石膏法脱硫系统目前已成功运行一年,脱硫效果理想,基本达到了安全、稳定、高效的运行目的。通过运行证明,根据处理对象合理选择设计参数,该脱硫工艺可以满足竖炉烟气脱硫、除尘的需要,不仅脱硫率可达到95%以上,而且出口粉尘排放也能满足50mg/Nm3的环保要求。该脱硫工艺为石灰-法烟气技术在处理钢厂烟气脱硫中应用又一成功案例,同时也增加了湿法脱硫比选工艺。

参考文献

[1] 赵羚杰.中国钢铁行业大气污染物排放清单及减排成本研究[D].杭州,浙江大学硕士论文,2016.

[2] 兰国谦.钢铁行业烧结烟气脱硫技术现状和发展趋势[J].中国环保产业,2014,6:42-46.

[3] 王英杰.承钢360m2烧结机湿法烟气脱硫工艺应用[J].烧结球团,2015,40(2):50-53.

[4] 翟鑫.烧结球团行业脱硫现状及减排对策研究[J].山东工业技术,2016,10:19.

[5] 周秀银,张志涛,闫涛.石灰-石膏法在烧结烟气脱硫中的应用[J].中国环境管理干部学院学报,2010,20(5):43-46.

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