循环流化床脱硫工艺在烧结烟气净化中的应用

陈智龙

摘 要：文章通过对循环流化床脱硫工艺的原理进行介绍，并对循环流化床脱硫工艺的流程作简要分析，说明了循环流化床脱硫工艺在烧结烟气净化中的应用情况，并对其应用特点进行研究，为烧结烟气的净化提供一份可参考的资料。根据循环流化床脱硫工艺在烧结烟气净化中的应用进行分析，能够发现循环流化床脱硫技术具有很多优点，如除尘效率极高、运行成本比较低等，应该在工业上得到广泛的推广，并进行深入的研究。

关键词：循环流化床脱硫工艺；烧结烟气净化；应用

我国经济得到了飞速发展，人民的生活水平得到了日益提高，但是随之而来一个不容忽视的问题是环境污染现象日益严重。环境污染主要包括固体污染、水污染以及大气污染三个方面。其中，因为空气循环流动的特点，大气污染的受灾面更为广泛，而后果也更为严重。我国刚刚由工业社会转向信息社会，前几年的粗放型工业生产，对大气的污染极为严重。

我国针对这种现象，提出工业的集约型发展，并大力地打击了废弃排放严重的重型工厂。虽然我国已经步入了信息化社会，但是我国的国民经济中，仍然有工业的很大一个分量。在大气污染中，SO2污染是比较严重的一种，而钢铁工业进行烧结时，极易产生SO2气体。为了降低SO2气体的排放量，应该在工业中实施脱硫工艺。

1 脱硫工艺的发展简述

钢铁烧结过程中产生的烟气中SO2的含量比较波动、含水量比较大，同时烟气中有许多具有强腐蚀性的气体，例如HF。这种特点对脱硫技术的要求比较高。20世纪70年代，日本出现了第一套烧结烟气脱硫装置，之后世界各国进行了引入与改进。如今，主要使用的脱硫技术有硫酸铵法、旋转喷雾干法以及循环流化床法等。我国的脱硫技术水平比较低，所采用的烧结烟气脱硫装置，有许多问题的出现，例如运转成本高、维护工作多、故障发生频繁等。基于这个背景，本文对循环流化床脱硫工艺做了一些介绍。

2 循环流化床脱硫工艺的运行原理

循环流化床脱硫工艺是在电场脱硫的基础上进行改进而得的。

这套工艺的主要流程为：

第一步，将生石灰制成消石灰，涉及到的化学反应方程式为CaO+H2O=Ca（OH）2。

第二步，利用Ca（OH）2即消石灰，将以SO2以及SO3为主要成分的烟气进行吸收。

第三步，烟气在装置中进行循环吸收。第二步和第三步主要涉及到的化学反应方程式为：

2Ca（OH）2+2SO2=（CaSO3）2·H2O+H2O；

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O；

2Ca（OH）2+2SO3=（CaSO4）2·H2O+H2O；

（CaSO3）2·H2O+O2=（CaSO4）2·H2O；

2HF+Ca（OH）2=2H2O+CaF2；

当温度大于120 ℃，一般会有这个反应发生：

2HCl+2Ca（OH）2=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O。

3 循环流化床脱硫工艺的系统构成

一个典型的脱硫系统包括了烟道系统（含脱硫引风机、进出口风挡及清洁烟气循环系统）、脱硫塔系统（吸收塔系统）、布袋除尘器系统、工艺水系统、吸收剂系统（消石灰制备系统与消石灰加入系统）、物料循环及外排系统（气力输送系统与脱硫灰库系统）、流化风、压缩空气系统、控制系统，如图1所示。

3.1 烟道系统

这个系统由四部分组成，分别是进口、出口、循环烟气烟道，还有相对应的风挡，还包括增压风机。当工艺系统正常运行时，进口以及出口的烟气风挡都要设置为开启状态，烟气通过进口烟气烟道进入到吸收塔之中，然后在吸收塔之内发生上文中所提到的各种化学反应；之后，烟气经过后端的除尘器后通过烟囱排放。当烧结的风量处于稳定状态时，应该将烟气的循环烟道风挡进行关闭；而所处的状态极不稳定时，则应该将循环烟道风挡适度打开，保持烟气的流量，以防止烟气量不足致使“塌床”等严重后果，对整个工艺系统造成破坏。脱硫增压风机主要是对脱硫除尘系统引起的阻力损失进行补偿。脱硫增压风机一般采用离心风机，其压力和流量主要通过入口调节风挡的开度进行调节，能在脱硫除尘系统正常运行可能发生的最大流量、最大压力、最高温度下正常运行，且无过量的振动和波动。

3.2 吸收塔系统

该系统是SO2与SO3气体的主要反应场所，主要是将气体进行脱硫。吸收塔内部为空塔，下部为文丘里孔，一般文丘里的流速控制在30～50 m/s（以防塌床）。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物CaSO3·1/2H2O，此外还有与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca（OH）2·2H2O等。吸收塔的结构应该要设置简单，并能够很方便地对它进行操作与维修，同时应该控制制作成本。另外，吸收塔的内部必须要保持空阔，对反应后沉积的物料应该做到及时清理，以防止吸收塔空间被占用，影响到吸收效率。

3.3 脱硫后除尘系统

烟气中不仅含有有害气体，而且存在着大量的粉尘，吸收塔出口烟气粉尘浓度高达5 00～1 000 g/Nm3，当烟气经过脱硫之后，有害气体得到了有效的吸收，但是，烟气中的粉尘并没有被吸收掉，如果直接排除，也会对大气造成污染。因此在吸收塔后面，设置了除尘器，将粉尘进行有效吸收。一般来讲，除尘系统应设置为布袋式。布袋除尘具有较大的优势，经布袋除尘后的烟气粉尘浓度可降到≤30 mg/Nm3。

3.4 工艺水系统

一般有工艺水箱、水泵以及喷枪等设备。利用工艺水系统，在吸收塔文丘里孔上方喷入水，将烟气温度保持到烟气露点温度以上约15 ℃，从而使得SO2与Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。使烟气中的SO2与消石灰充分反应而脱除。

3.5 吸收剂制备系统

该系统的主要功能是对Ca（OH）2即消石灰的吸收剂的制备，并将制备好的吸收剂传输到吸收塔中。

3.6 物料循环及外排系统

在吸收塔的各种反应后，因为设备烟气吸收率的限制以及反应时间等的影响，吸收剂会有很大一部分残留，如果直接排出，会对物料造成极大的浪费。因此，通过该系统，将未反应完全的物料通过除尘器进行收集，并重新反送到吸收塔之中。这样会对脱硫效率以及物料的利用率进行提高，但循环量受烟气量限制。

3.7 控制系统

主要是对设备的用电、照明以及物料等进行控制，过程中采用的测量仪器主要有料位计以及压力计等。

4 循环流化床脱硫工艺的应用特点

①工艺的整个流程比较简单，设备的占地面积也比较小，系统的布局比较合理，有助于对工艺进行集中的操控、管理以及维护，增加系统运行的效率，增加企业的经济效益。

②脱硫系统可以采用一机一塔，增加脱硫的效率，同时减轻酸性气体对设备的腐蚀，使得企业不需要对设备增加方法措施，从而降低了设备的维护成本，促进了技术成本的有效控制。

③将脱硫系统与除尘系统设置为独立运行的存在，避免两个系统的运行过程的干扰。同时，脱硫系统可以对尘粒进行预处理，减轻了除尘系统的工作量，增加了除尘效率。

④脱硫剂也可以选用生石灰，能够对一些碱金属以及重金属进行吸收。

⑤整个系统最终将烟气吸收，而排除的产物主要为CaSO4以及CaSO3，没有废水产生，不会对环境造成污染。另外，脱硫产物能够经过一系列的化学反应，制作为混凝土的缓凝剂等有用物质，通过与钢渣的综合处理，不仅将污染的情况进行了有效地减少，还有效的增加了脱硫产物的附加值。

⑥系统具有极高的脱硫效率，能够对烧结烟气变化进行有效的应对。吸收塔的烟气量太小，会对反应造成影响，威胁到设备的安全管理。当烟气的风量较大时，可以通过对进口风挡进行调节，来控制烟气的进气量，并进而确定系统能够正常运行。

⑦系统的运行比较稳定，吸收塔的简单结构能够有效地避免“粘壁”等状况的发生，以及能够对系统的损耗率进行有效地降低，有利于吸收塔内的各种化学反应的有效进行。

⑧在工艺水系统中，可以采用“多重增湿法”，增加吸收塔内的水含量，加快化学反应的反应速率。多重增湿技术的运用是对传统增湿技术的改进。

⑨整个系统的运行成本比较低，物料循环系统的存在使得物料能够进行循环利用，有效地提高了物料的利用率，降低了投资成本，同时，物料的循环利用，能够避免增加废物的量，对环境造成负担。

5 结 语

循环流化床脱硫工艺能够对烟气中的SO2与SO3进行有效地吸收，其中脱硫的效率可以高达到95%，同时整个工艺所使用的设备不容易发生故障，能够对整体的工作效益进行提高。本工艺的自动化程度比较高，操作比较简单。而脱硫吸收后的产物也不具备腐蚀性，同时没有另外污染物的产生。再者，循环流化床脱硫工艺的系统中有除尘系统，有效地降低了烟气中的粉尘浓度，不仅符合工厂的工艺需求，而且符合环保理念。

参考文献：

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