湿式镁法脱硫在烧结机的应用实践

孙建萍(南昌市国昌环保科技有限公司,江西南昌 330012)



湿式镁法脱硫在烧结机的应用实践

孙建萍
(南昌市国昌环保科技有限公司,江西南昌 330012)

【摘 要】钢铁行业生产过程中产生二氧化硫总量,占全国排放总量的11%以上,仅次于电力企业。而烧结机的二氧化硫排放量占钢铁企业总排放量的40%-80%。目前国内烧结脱硫工艺有氨-硫铵法、石灰石膏法,各种脱硫方式都有自己的优缺点,通过方大特钢科技股份有限公司烧结机采用的湿式镁法工艺的应用实践,阐述了湿式镁法脱硫的工艺的优缺点,以及运行过程中的关键过程。

【关键词】烧结脱硫 湿式氧化镁未能 实践

1 前言

钢铁行业生产过程中产生二氧化硫总量,占全国排放总量的11%以上,仅次于电力企业。而烧结机的二氧化硫排放量占钢铁企业总排放量的40%-80%。目前国内烧结脱硫工艺有氨-硫铵法、石灰石膏法、密相干塔法等等,共约20余种,其中干法占22%,湿法占78%,各种脱硫方式都有自己的优缺点,本文通过方大特钢科技股份有限公司(以下简称“方大”)烧结机采用的湿式镁法工艺的应用实践,阐述了湿式镁法脱硫的工艺的优缺点,以及运行过程中的关键过程。

2 项目的基本情况

方大烧结机面积共为380m2,机头配套有电除尘,烟气经电除尘处理后的情况为:SO2浓度均值为1400-3000 mg/Nm3。按照《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)表2中污染物排放限值的要求,SO2浓度值≤200mg/m3,因此方大投资建设了一套湿式镁法脱硫系统,系统2013年底建成投运,目前已稳定运行。

3 工艺原理

项目采用湿式氧化镁脱硫技术,烧结机主抽后的烟气经脱硫增压风机加压后,送入脱硫系统,净化后由塔顶烟囱排出,脱硫塔采用双循环喷淋空塔,脱硫剂为MgO与水反应生成Mg(OH)2。烟气脱硫后生成的硫酸镁溶液经净化后送到蒸发结晶系统制成七水硫酸镁。

3.1 烟气系统

烟气系统主要有增压风机、烟气挡板和膨胀节等组成。烧结烟气电除尘净化烟尘降至80mg/m3以下,净化后的烟气经增压风机增压后混合送入浓缩降温塔。

3.2 吸收系统

吸收系统由浓缩降温塔与吸收塔两部分构成,增压后的烟气在浓缩降温塔内,烟气被喷淋的吸收液冷却并除去部分二氧化硫,同时硫酸镁溶液同时得到浓缩,经过浓缩降温塔后降温的烟气进入吸收塔,在吸收塔内二氧化硫迅速溶于喷淋溶液中,降落在吸收塔下面的浆液池,最终排入浓缩降温塔内浓缩。净化后的烟气经过吸收塔顶部的除雾器后由设在浓缩降温塔塔顶的烟囱排入大气。

吸收系统中发生的化学反应如下:

SO2+H2O=H2SO3

H2SO3+Mg(OH)2=MgSO3+2H2O

H2SO3+MgSO3=Mg(HSO3)2

Mg(HSO3)2+Mg(OH)2=2MgSO3+2H2O

3.3 硫酸镁净化系统

随着SO2的不断吸收,浓缩降温塔内硫酸镁溶液的浓度会越来越高,需向外排出一部分,排出的硫酸镁溶液(含亚硫酸镁)先进入氧化罐,其中亚硫酸镁氧化成硫酸镁,然后进入浆液净化装置。通过对溶液加热、结晶、蒸发、干燥等工艺制成七水硫酸镁产品。系统中的氧化反应为:

2MgSO3+O2=2MgSO4

Mg(HSO3)2+O2=MgSO4+H2SO4

4 脱硫运行关键过程

脱硫的关键参数包括:脱硫剂的浆液浓度、浓缩塔(吸收塔)浆液浓度、浓缩塔(吸收塔)液位、PH值,这些参数对脱硫效果和系统运行有直接的影响。

4.1 脱硫剂的浆液密度

脱硫剂的浆液密度可直接影响脱硫效率,密度过低会降低SO2的吸收、浆液过高会造成设备磨损和管道堵塞,因此Mg(OH)2浆液密度控制非常重要,一般不应小于8%,也不应大于30%。

4.2 浓缩塔(吸收塔)Mg(SO)4浓度

随着SO2的不断吸收,浓缩降温塔内硫酸镁溶液的浓度会越来越高,当Mg(SO)4浓度趋于饱和后吸收液对的SO2吸收会有抑制作用,为保证SO2的吸收效率,需将吸收塔内Mg(SO)4浓度控制在10%左右,浓缩塔内Mg(SO)4浓度控制在25%左右。

4.3 浓缩塔(吸收塔)液位

通过保持浆液液面高度在一定范围内可使溶液有足够的反应时间,提高SO2的吸收率,因此将浓缩塔液位控制在2-3米之间,吸收塔液位控制8-10米之间比较合理。

4.4 控制PH值

由于SO2的吸收反应大部分在烟气与喷淋浆液接触的瞬间完成,所以反应过程中PH值必须严格控制。运行过程中高PH值可以提高SO2的吸收效率,但降低了Mg(OH)2的利用率;低的PH值增加了系统的酸度,提高了Mg(OH)2的利用率,但是脱硫效果又会有所下降。因此浓缩塔浆液PH值控制在6.0～7.0之间,吸收塔浆液PH值控制在5.5～6.5之间,即可提高脱硫剂的利用率又能满足脱硫效果。

5 运行效果分析

项目投入使用后,二氧化硫排放能稳定达到150mg/Nm3以下,脱硫效率大于90%,且脱硫后二氧化硫排放浓度小于200毫克每标准立方米。与其它的脱硫方法比较优点缺点如下:

5.1 脱硫效率高

因为氧化镁化学反应活性方面要远远大于钙基脱硫剂,并且由于氧化镁的分子量较碳酸钙和氧化钙都比较小。因此其它条件相同的情况下氧化镁的脱硫效率要高于钙法的脱硫效率。

5.2 投资费用少

氧化镁法与石灰石石膏法工艺大致相同,但由于作为镁基的溶解碱性比钙基高数百倍,所需液气比仅为钙基脱硫的1/6-1/3,而且反应强度更高,大大减少循环浆液,因此在吸收塔的结构设计、循环浆液量的大小、系统的整体规模、设备的功率都可以相应较小,整个脱硫系统的投资费用可以降低。

5.3 运行费用低

氧化镁的价格比氧化钙的价格高一些,但是脱除同样的SO2氧化镁的用量是碳酸钙的40%;水电汽等动力消耗方面较小,这样就能节省很大一部分费用。同时氧化镁法副产物的出售又能抵消很大一部分费用。

5.4 无二次污染

常见的湿法脱硫工艺里面,不可避免的存在着二次污染的问题。对于本项目所采用的湿式氧化镁脱硫www.gesep.com环保术而言,脱硫产物是MgSO4·7H2O不会发生二次污染的问题。

5.5 七水硫酸镁的制成系统还需完善

硫酸镁溶液经净化后送到蒸发结晶系统制成七水硫酸镁的工艺还需进一步完善,容易发生堵塞,随着技术的不断完善副产品制成系统能够稳定运行,氧化镁脱硫技术将会逐步得到更广泛的应用。