烧结烟气循环流化床脱硫系统的设计与应用

张赜 姜秀玲

1.大连环资科技有限公司，辽宁 大连 116021

2.大连容大资源循环利用咨询设计有限公司，辽宁 大连 116021

1. 概述

控制烧结机二氧化硫排放，已经成为钢铁企业控制污染的重点。“十二五”时期，钢铁行业全面推行烧结脱硫设备已经箭在弦上。目前，我国大型钢厂已经逐步上马了一系列脱硫设备，有石灰石—石膏法、镁法、循环流化床法、氨法、密相干塔法、纯碱法、活性炭法、离子液法等10余种烧结烟气脱硫技术在钢铁企业得到应用[1-6]。主要问题包括：缺乏成熟烧结脱硫技术；副产物存在二次污染隐患；吨烧结矿脱硫运营成本高等。寻找适合不同烧结工艺和条件的脱硫技术，成为各钢铁企业关注的重点。

本文通过设计一种气固循环吸收（GSCA）循环流化床干法脱硫的实现工艺，并应用在攀钢360m2烧结机的烟气脱硫中，该工艺的成功运行表明，此工艺适合高含硫烟气的脱硫、除尘。

2. 项目设计

攀枝花新钢钒股份有限公司炼铁厂新建360m2烧结机配套脱硫装置，采用GSCA循环流化床干法烟气脱硫工艺，根据业主方提供的烧结机的烟气数据，结合工程实际采取对含SO2浓度较高的一半烟气进行选择性脱硫处理。

3. 工艺原理

烧结烟气从脱硫塔底部进入，在文丘里管处被加速，在该处与三流体喷枪喷入压缩空气、水和熟石灰浆液，大量雾化的浆滴与高浓度的循环固体颗粒碰撞结合，形成激烈的湍动状态，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质，雾化水湿润颗粒表面，烟气冷却到最佳的化学反应温度。同时，随烟气从脱硫塔顶部排出的固体颗粒中，含有大量未反应的具有活性的脱硫剂，在旋风分离器内被分离后经回料装置返回脱硫塔继续参加反应，基本上干态副产物和脱硫剂在系统排出前大约循环50～100次[7]，大大提高了脱硫剂的利用率。烟气中的SO2和几乎全部的SO3、HCl、HF等酸性成分几乎全部被去除。经脱硫除尘后的清洁烟气通过增压风机引入烟囱排放。

4. 设计条件

4.1 烟气参数

表1 攀钢360烧结机烟气脱硫系统设计参数

4.2 工艺系统及组成

1）吸收剂制备及供给系统

吸收剂品质要求为粒状生石灰，粒径≤3mm，其中CaO含量≥80%。工艺保证值点的石灰活性符合国家标准在4.5分钟内熟化反应温度从20℃升高到60℃。原料生石灰由罐车运至脱硫岛泵送至料仓内，由螺旋输送机输送到熟化机中，熟化后的石灰浆液自流入除砂机，除砂净化后的浆液流入浆液罐中储存。由浆液泵泵送到脱硫塔的三流体喷枪。

2）吸收及固粒循环系统

脱硫塔为空塔结构，内部无任何支撑结构，是整个脱硫系统的核心。熟化的石灰浆液、压缩空气和水分别进入三流体喷枪，浆液被压缩空气雾化，在文丘里处的高速气流中进一步粉碎与烟气良好混合，同时与从回料机返回的大量固粒接触，增强气固液三相之间的充分混合。烟气被冷却的同时，水和浆液迅速蒸发，在液滴附膜中的吸收剂最大程度地吸附SO2等酸性气体。烟气温度控制在高出露点温度15℃～20℃以上。

回料机可根据固粒再循环要求，精确控制加入脱硫塔的循环量。

3）布袋除尘器系统

经旋风分离器的预除尘后，烟气中粉尘浓度仍然很高。采用布袋除尘器进一步去除粉尘。

4）工艺水系统

工艺用水包括脱硫塔用水和石灰熟化用水。前者由工艺水泵通过三流体喷枪注入脱硫塔内。石灰消耗用水采用变频泵根据生石灰的加入量进行控制。

5）压缩空气系统

本工程由业主提供压缩空气供脱硫塔三套喷枪的雾化空气、灰料的气力输送用空气、除尘设备脉冲气和仪表气源。

5、 调试与运行情况

由于攀钢360m2烧结机烟气实际含硫量为7000mg/Nm3左右，远高于设计值（4896mg/Nm3），性能考核按93%的脱硫效率进行考核，同时脱硫后电除尘器出口粉尘排放在20～50mg/Nm3之间，满足环保要求。(见表2）

6、 结语

攀钢360m2烧结机烧结烟气GSCA循环流化床干法脱硫系统目前已成功投运，床体稳定，脱硫效果理想。通过运行证明，适当提高钙硫比，GSCA循环流化床干法脱硫工艺可以满足含硫浓度高的烟气脱硫、除尘的需要，不仅脱硫率可达到90%以上，而且脱硫除尘器出口粉尘排放也能满足50mg/Nm3的环保要求。GSCA脱硫工艺为循环流化床干法烟气脱硫技术在处理烧结烟气脱硫中应用提供了经验、奠定了的基础，同时也增加了干法脱硫比选工艺。

表2 运行参数考核结果

[1]程仕勇，王彬．氨-硫铵法和石灰-石膏法烧结烟气脱硫工艺的应用对比[J]．烧结球团，2012，37(5)：65-67．

[2]江荣才，徐海军，林春源等．三钢2号烧结机机头烟气脱硫方案的选择及论证[J]．烧结球团，2007，32(4)：18-21．

[3]张晓刚，宋存义，王亮等．密相干塔技术在烧结烟气脱硫中的应用[J]．钢铁，2007，42(7)：79-82．

[4]孙辉．双碱法脱硫技术在烧结机上的应用[J]．山东冶金，2009，31(6)：20-21．

[5]左海滨，张涛，张建良等．活性炭脱硫技术在烧结烟气脱硫中的应用[J]．冶金能源，2012，31(3)：56-59．

[6]王睿，裴家炜．离子液循环吸收烟气脱硫技术及其应用前景[J]．烧结球团，2009，34(2)：5-10．

[7]王金柱．循环流化床半干法烟气脱硫技术在钢铁厂的应用[J]．科技资讯，2009，(1)：118-119

[8]林春源．大型火电厂烟气循环流化床脱硫系统的设计和应用[J]．能源与环境，2005，(2)：43-45．