烧结烟气半干法脱硫运行优化

孙海宁

（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

烧结烟气半干法脱硫运行优化

孙海宁

（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

对天钢烧结烟气半干法脱硫系统在运行过程中出现的问题进行了分析，通过控制生石灰消化程度，加强雾化喷水系统检查，控制床层厚度，合理控制压差等优化措施，确定了烧结烟气半干法脱硫运行的关键工艺运行参数，实现了脱硫系统的稳定运行，脱硫效率达到85%以上，同步率达到100%，各项排放指标远远低于国家标准，年减排二氧化硫5 000 t，取得了较好的经济效益和社会效益。

半干法；烟温；雾化

1　引言

“十三五”期间对钢铁行业的环保要求日益严格，钢铁企业在环保上的投入不断加大，不能满足环保要求的企业将退出市场。随着国家环保指标的收紧和人民群众对改善环境呼声的提高，环保压力很可能成为压死部分钢铁企业的最后一根稻草。烧结工序SO2排放量约占企业总排放量的80%以上，同时烧结工序是我国现阶段钢铁流程中不可缺少的一个环节，减排压力逐年增加。天津钢铁集团有限公司为推进二氧化硫减排工作，结合天钢烧结烟气自身特点选择了LJS烧结烟气半干法脱硫系统，于2013年9月投入使用。系统投入使用过程中出现了一些问题，通过不断优化，解决了这些问题，并取得了良好的运行效果。

2　工艺原理

在原烧结主抽风机出口处引出烧结烟气从吸收塔底部进入吸收塔，在吸收塔的进口处，高温烟气与吸收剂、循环脱硫灰充分混合，进行脱硫反应，在这一区域主要是吸收剂与HCl、HF等酸性气体的反应。然后烟气经过吸收塔的文丘里管，进入循环流化床；物料在循环流化床内，气体和固体由于气流的作用，产生湍动与混合，在上升的过程中，不断形成絮状物返回，絮状物在湍动中又不断解体重新随气流提升，使得气固间的滑落速度达到单颗粒滑落速度的几十倍；顶部结构进一步促进了絮状物的返回，提高了塔内颗粒的密度，床内的Ca/S比高达50以上，SO2充分反应。在文丘里的出口段有喷水装置，喷入的雾化水把脱硫反应器内的烟温的降低至85℃，同时将未消化的GaO消化生成Ca（OH）2，从而使得SO2与Ca（OH）2的反应成为离子型反应。吸收剂和循环脱硫灰在文丘段的塔内进行第二步的充分反应。工艺简图见图1。

图1　天钢烧结系统工艺图

3　运行中存在的问题和控制难点

系统投入运行初期，出现了塔壁结块、导流板堵塞、流化床塌床等情况。现场的一些实际工况达不到要求，出口SO2波动范围大，脱硫效率不能稳定控制。具体问题汇总如下：

设计烟温高，生产难达到设计要求。脱硫系统的入口烟温设计要求：最高150℃，最低130℃。但实际生产中，天钢烧结烟气温度偶尔会出现在110～130℃之间，达不到设计要求，尤其是冬季生产，在停机检修后重新恢复生产，烧结系统烟气温度无法升高，会导致脱硫效率降低，排放浓度超标。

塔壁出现结厚现象，大块脱落容易造成塌床，事故率高。

流化床操作条件严格，稍有不慎会导致塌床事故。流化床气流速度过慢，或导致大量脱硫灰滑落，造成塌床事故。气流速度控制过快，大量的吸收剂随气流一起进入除尘器，要达到很高的脱硫率是不可能的，且对下游除尘系统造成了很大负荷量。

布袋数量多，检查维护难度大。整个360m2烧结烟气脱硫系统有10 304只布袋，265 m2烧结烟气脱硫有9 024只布袋，每只布袋必须完好无损，才能满足粉尘的排放要求。一旦有几条或几十条布袋破损，烟气与脱硫剂的混合烟气就会随着布袋排放出去，造成粉尘排放数据超标，而近万条的布袋一一抽出检查或整体组织更换并不现实。

4　优化措施

4.1控制生石灰消化程度，充分利用消化放热，提前蒸汽加热预防板结

整个脱硫系统设计为负压抽风式，吸收塔内露点温度为70℃左右，在不同条件下，会有一定的偏差浮动。出于系统安全稳定考虑，我们将吸收塔出口正常生产温度设定为90℃含以上。但是脱硫的化学反应需要喷水来作为介质，所以根据水路系统的最大降温数值15℃（既回水调节阀100%开启），加上出口最低温度，可以得到满足脱硫要求的最低入口烟温为105℃。故得出结论，只有入口温度在105℃以上的情况下，脱硫才可以喷水运行。通过实践经验不断总结，日常当烧结烟气温度不能达到要求时，适当降低生石灰消化率，将部分消化反应在脱硫塔内进行，利用消化放热提高烟气温度，同时吸收部分富余水量。冬季启车时，烟气温度低，在启车之前，脱硫系统应做好脱硫准备，风门到位，建床完毕，蒸汽加热系统以及流化风系统准备就绪，达到正常标准值。由于系统内灰斗流化风系统以及物料循环系统都有蒸汽加热装置，对于流动的脱硫剂，温度会达到100℃以上，使之遇到低温烟气可以迅速挥发，防止水与脱硫剂板结。通过以上措施，能确保满足烟温要求，保证脱硫效果。

4.2加强雾化喷水系统检查，避免塔壁厚，降低事故率

首先对原有喷嘴底座进行加固，避免喷嘴抖动造成雾化曲线的偏移。其次，喷嘴的好坏是重中之重。喷嘴直接在吸收塔内喷出雾化水，日常生产时，由于无法观察到喷出的水，所以平时的检查尤为关键。由于喷出的水需要均匀，所以保证喷嘴水平，垂直于塔壁尤为关键。在日常的检修中，必须进行雾化实验，因此在喷嘴附近设计了专用的雾化实验平台。喷嘴喷出的水雾均匀程度是评价喷嘴的重要标准。在回水调节阀100%开启的情况下开始雾化实验，从回水100%到0%，喷嘴始终不能出现线性水柱，观察喷出的半球状水雾帘是否均匀，观察半球是否弧度匀称，有无“缺角”、“破损”的情况发生。雾化实验效果必须完好，一旦出现问题，将造成塔内结壁、结块，使塔底坠落物增多等严重后果。系统增设一套喷嘴备用，一旦发现正在使用的喷嘴出现问题，立即切换备用系统，确保脱硫系统的稳定运行。

4.3找到床层压力合理区间，控制床层厚度

流化床在生产中的计算方法是：吸收塔出口压力（计量表得出）-吸收塔入口压力（计量表得出）-吸收塔空塔压力（设计之初测量得出）=流化床压力，也就是所谓的床层厚度。它表示着在吸收塔文丘里上段到塔顶脱硫剂的多少。烟气在文丘里以上的塔内流速均保持在4～6m/s。控制流化床的厚度，以及烟气在吸收塔的流速，对于脱硫效率的影响非常大。在实际的生产中，经过摸索，我们将床层压力控制在0.9～1.2 kPa，可以有效防止落灰等情况的发生，也可以使循环灰达到很高的利用率。在非正常情况下，由于空塔阻力增加，在物料循环开度相同的情况下，会出现床层压力增加的情况。为了控制烟气在吸收塔内的停留时间，适当调整引风机风门，保证流速在6～10m/s之间，这样既可以保证系统稳定，又可以提高脱硫效率。

4.4合理控制压差，延长布袋寿命

经过多次反复研究实践，我们将布袋压差控制在1.0～1.3 kPa之间，这样可以保证布袋的阻值不会太高，而挂灰过多，也可以保证布袋不会被过度喷吹加速损坏。同时在压差范围内尽量减少喷吹次数，增加清灰风机主管压力，从而可以适当延长喷吹气罐膜片的寿命，进而延长布袋寿命。

结合在线监测系统，建立布袋定点排查制度判断布袋实际使用情况。脱硫系统有4个仓室，每个仓室有两条旋转喷吹臂。一旦发现存在粉尘超标的情况，依次停吹各仓室，观察粉尘浓度排放的变化，初步判断哪个仓室出现了问题。利用检修时间，对可疑仓室的布袋上方进行排查，逐个检查周边喷出脱硫灰的布袋，发现破损的予以更换。这样既保证了排灰系统不超标，也节约了维护成本。

4.5加强吸收剂质量把控，严格控制制灰过程

吸收剂的制作及供给系统是相对比较独立的一个分系统。影响吸收剂品质的主要是两点：一是生石灰本身质量，二是消石灰制备效果。为此，我们对脱硫灰的入厂质量加强了控制，要求CaO≥80%，粒度（＜1 mm）要达到99%以上，活性度活性T60小于4min。在制灰过程中严格控制三级消化加水量和温度。

5　优化效果

通过运行参数的优化，系统运行的稳定性与同步率逐步提高，脱硫效率可达到90%以上，同步运行率达到100%。近6个月的运行监测数据见表1。

表1　天钢烧结脱硫系统2015-09—2016-02期间数据数据

6　结语

天钢炼铁厂在脱硫系统的运行过程中，不断优化改进，总结出了最佳的操作方案，系统故障率逐步降低，同步率也满足了生产的需求。出口SO2浓度可达到50mg/m3以下，出口颗粒物平均在15mg/m3以下，远远低于国家标准，年减排SO25 000 t，取得了良好的环境效益。

Optim ization of Operation of Sintering Fume Sem i Dry M ethod Desulfurization

SUN Hai-ning
（Tianjin Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Tianjin 300301，China）

The paper analyzes the problems occurring during the running of Tiangang sintering fume semi dry method desulfurization system.After optimization measures were taken such as controlling quicklime slaking，enhancing inspection on atomizing and spraying system，controlling bed thickness and reasonably controlling pressure difference，critical process parameters for sintering fume semi drymethod desulfurization were defined and the stable running of desulfurization system realized.Desulfurization efficiency reached over 85%and synchronous rate，100%.Emission indices were much lower than those required by the national standard and annual sulfur dioxide emission was reduced by 5 000 t，achieving good economic and social benefits.

semidrymethod；fume temperature；desulfurization；atomization

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.04.021

2016-03-07

2016-04-07

孙海宁（1982—），男，黑龙江双城人，本科，工程师，主要从事烧结、原料生产技术方面的研究工作。