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萍钢烧结烟气脱硫工艺研究及生产实践

周旭清  
【摘要】:烧结工艺是钢铁生产过程中SO2的主要排放源,占钢铁行业SO2排放总量的60%左右。因此控制烧结生产过程SO2的排放是钢铁企业污染控制的重点。加快实施烧结烟气脱硫,减少烧结工序SO2排放是钢铁工业实现可持续发展的必然要求,是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题,也是提高我国钢铁企业国际竞争力的有效途径。 为响应国家关于SO2总量减排的政策、建设环境友好型企业,萍乡钢铁有限责任公司拟对两台90m2烧结机现有烟气系统进行改造,建设烧结烟气脱硫设施。因此,研究萍钢2×90m2烧结烟气特点及与之相应的脱硫工艺,建设合理的烧结烟气脱硫设施,可降低萍钢烧结烟气SO2排放总量,顺应了国家日益严峻的SO2排控形势,可为区域环境空气质量的改善作出贡献,为环境友好型的经济发展提供解决方案。 通过模拟烧结试验及石灰——石膏法动力波脱硫工艺处理萍钢2×90m2烧结机烧结烟气研究,得到了以下主要结论: (1)模拟烧结烟气特征研究表明:烟气中SO2含量在点火保温段,由于点火燃料的燃烧释放出少量的SO2,该阶段烟气中的SO2含量出现一个较小的峰值(达300 ppm)。点火保温之后,烟气中SO2含量下降到150~200ppm,并维持一段时间。随着烧结料层的过湿带厚度开始消失,烟气中SO2含量快速上升,并出现第二个峰值(为1256 ppm)。当烟气温度开始上升,此时过湿带已经完全消失。随着烟气温度的继续上升,烟气中SO2含量也迅速减少至零。 (2)萍钢烧结烟气特征研究表明:由于烧结工艺自身的不稳定及烧结原料性能的波动,造成了萍钢烧结烟气在烟气量、烟气流量、粉尘浓度和SO2浓度方面均有大幅度变动且变化频率高,且两台烧结机机头烟气的特征并不一致。总烟气流量变化可高达40%以上;SO2季度平均浓度变化范围在889~2240 mg/m3之间,若以单日浓度考量,则变化范围在600~6000 mg/m3之间。 (3)通过对国内现有脱硫技术的调研,综合考虑萍钢烧结厂烟气特征、现有脱硫工艺的成熟性以及系统运行的安全可靠性,并结合萍钢当地脱硫剂的供应情况等,选择采用石灰-石膏法动力波脱硫工艺处理2×90 m2烧结机烧结烟气,采用单塔配两根逆喷管脱硫系统,设计处理烟气量2×63万m3/h(工况,110℃),SO2浓度1440 mg/m3,设计SO2脱除效率≥93%(保证值≥90%),处理后的烟气经由脱硫系统自带的防腐烟囱(H:70 m,D:4.5 m)排入大气。 (4)萍钢烧结烟气脱硫系统主要由烟气系统、吸收剂制备系统、氧化系统和脱硫副产物处理系统儿个子系统组成。烧结机主抽风机的烟气被引入到脱硫反应塔中进行脱硫反应。吸收剂制备系统提供生产中所需的脱硫剂,烟气系统中烧结烟气与脱硫剂充分混合并反应,经过氧化系统后,脱硫副产物将在脱硫副产物处理系统中得到处理。脱硫后的烟气从反应塔顶部通过玻璃钢FRP防腐烟囱排入大气,可满足国家规定的排放要求。 (5)采用石灰-石膏法动力波脱硫工艺处理萍钢2x90m2烧结机烧结烟气,生石灰(CaO)经过消化装置,制成20wt.%Ca(OH)2浆液作为脱硫剂。脱硫系统生石灰(CaO,80%)消耗量为1.3 t/h,耗电量为2400 kW·h/h,年耗电量为1806万kW·h。脱硫系统工艺用水由萍钢烧结厂给水系统供给,耗水量约为39 m3/h,年耗水量为29万m3。经脱硫系统处理后烧结烟气参数如下:烟气量:95.8万m3/h(标态,湿),温度:40℃,压力:100 kPa,H2O(Vo1%):7.37。工艺水主要由烟气带出(占耗水量的98.5%),其余少量由脱硫终产物(石膏)带出。整个脱硫系统无废水外排。 (6)脱硫系统运行的主要成本为脱硫剂消耗、系统耗电、耗水以及人员费用,合计为2247.78万元/a。本脱硫系统(按脱硫效率按93%计)运行后,每吨烧结矿成本增加7.2元。获得的经济收益主要是由于脱硫而减少的SO2排污费用(799.43万元/a)以及脱硫产物外售获得的经济收益。但是,由于采取脱硫措施,降低了企业外排SO2浓度,从而改善了企业所在区域的环境空气质量,树立了环境友好型企业形象,提升了企业形象,为企业带来环境效益和社会效益。


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