一、引言
钢铁业是我国SO2排放最多的工业,在我国已成为继煤炭、火力发电等工业之后的第二大工业,因而成为我国环保工作的重中之重。在钢铁工业中,烟气脱硫、除尘已经进行了将近十年的时间,涌现了将近二十种不同的技术,这些技术在各个企业中都取得了一定的成效。有的钢铁厂,多个烧成炉,各用各的脱硫工艺;还有一些已经投入使用的烧结脱硫装置,由于收效甚微,被拆除或者进行了改造,这就给企业的环境管理造成了很大的困难。所以,在实际应用中,必须对典型流程或项目进行全面的分析,以求对实际应用中的实际问题有所认识,从而为我国钢铁行业的烟气脱硫工作提供借鉴。目前,我国最常用的烧结脱硫方法是湿法石膏;在新的烧结工艺中,半干法回转喷吹(SDA)技术也是一种非常受欢迎的技术,该技术的应用也受到了很多企业的重视。
二、加热炉烟气脱硫工艺研究
针对炼油厂的烟气成分特点,对加热炉的烟气进行了双碱脱硫实验,结果表明,加热炉的SO2脱除率只有30%。而且,脱硫水中的页岩油含量很高,泥浆池上方的油污含量也很高,这就导致了脱硫系统管道的堵塞。经过对其产生的问题进行了研究,结果表明,由于这种油品的高碳链、高沸点、高粘度、高流动性等特性,导致了烟气中的含油(高碳链)量高。在90-110℃的烟气温度下,烟油会形成雾状和微滴状,导致大多数的脱硫剂在喷雾和撞击的情况下,甚至在浆液中的脱硫剂都会被一层油膜所覆盖,出现“油包水”的现象,从而阻碍了脱硫剂与SO2的接触和传质,导致脱硫剂“失效”,导致脱硫剂的脱硫率大幅度下降。此外,高含油率的废气很容易引起已有污物和阻塞的废气撞击烟道,液气分离隔墙,致使管道表面产生“挂油现象”。
因此,脱除烟道气中的油份成为脱硫技术的重点。通过对该工艺的深入分析和实践,结合多年的生产实践,提出了在脱硫塔中采用烟道气脱油工艺的方案。利用喷淋法除去油污,并将油污通过气浮法回收,除去油污后的烟气回路送入脱硫系统[1]。
三、加热炉烟气脱硫技术的应用效果
通过对炼油厂加热炉烟气的初步分析和实验,探讨了控制炼油厂加热炉烟气的方法。
(一)治理原则
(1)严格按照抚顺煤业集团公司的《全国火电厂SO2排放标准》及《全国限值》的规定;(2)要使设备投资小,操作费用低,故障率低;(3)根据当地的实际情况,要注意当地的实际情况。使得整个脱硫系统结构紧凑,外形合理,可进行不同的功能划分,便于操作和管理,节省空间;(4)对循环水站进行总体设计,并进行统一的布局。(5)从烟道气中回收油脂,节省能源[2]。
(二)系统组成及主要设备
结合生产实践,提出了六个方面的设计方案:①烟气脱油器;②二氧化硫吸附器;③纸浆及循环再生体系;④石灰石、油脂的脱除及净化处理。⑤生产过程中的补充用水。⑥电测仪、自动控制。介绍了浮选机、除油塔、多室喷雾脱硫塔、旋流除油器和氧化风机的组成和工作原理[3]。
(三)运行效果监测分析
工程完成后,对工程运行状况进行了不定期的监控和分析。
四、旋转喷雾半干法(SDA)脱硫案例
(一)工程概况
泰山钢铁公司180m2烧结炉烟道气脱硫项目,是由江苏大恒集团承包的,于2009年完成的,是一项以回转喷射半干法为主要工艺的烟道气脱硫项目。本项目是中国首次引入丹麦 Niro回转喷淋技术及装备,并首次在烧结过程中使用 SDA技术,为我国钢铁厂的烟气脱硫开辟了一条新的道路。
(二)工艺流程及技术参数
SDA以生石灰(CaO)为吸收剂,将其分解成氢氧化钙浆。通过石灰浆液泵将其定量输送到位于脱硫塔顶部的浆液顶罐中,在顶罐内,浆液会通过喷嘴雾化成50的雾滴,并与脱硫塔内烟气相接触,从而快速完成吸收SO2等酸性气体的作用。因为石灰浆是一种很细的水珠,所以它的表面积很大,所以它的表面积很大,所以它的表面积很大。因为进入塔中的石灰浆是非常细小的,所以在反应结束后,石灰浆就会变成非常细小的石灰浆,所以在反应结束后,石灰浆就会快速的干燥。
经脱硫和烘干后的粉末,通过空气流入袋式除尘器进行进一步的净化,而干净的烟雾则通过升压风扇,通过原有的烟囱排放到大气中。从吸尘器中分离出来的灰尘,一部分被回收到了石灰浆中,另一部分则被定时排放到了脱硫塔内。
(三)系统主要设备规格
(1)脱硫塔系统
它包括塔前烟道、隔板门、硫化塔主体、喷雾器等。从丹麦尼罗公司引进了一台F350旋转式喷嘴,从上往下,再从下往上,在脱硫塔及烟道中,应设置隔热层.
(2)除尘及风机系统
配置脉动式袋式除尘器,风量为每小时90万立方米,并配有加压式脱硫风扇。在除尘器,风机和烟道上要装上绝缘材料。
(四)系统特色及经验
本项目是我国首个引进的 SDA回转喷吹烧结脱硫系统,在流程选择、操作等方面具有较强的实践意义,可为我国其他企业开展 SDA回转喷吹烧结脱硫系统的建设提供借鉴。例如,除尘器的布袋材料是从国外引进的聚苯硫醚,滤布的表面是经过防水和防油处理的。收尘器应具备在线换袋能力,对收尘器进行局部的防腐蚀处理等。这些对 SDA法的稳定操作具有一定的借鉴意义。
五、轧钢加热炉烟气脱硫案例
(一)工程概况
吴航钢业股份有限公司的100 t轧钢炉烟道烟气脱硫是南京净环热能冶炼技术有限公司的一项专业承包项目,该项目已于2014年竣工并投入运行。本项目为中国首个以单级煤气为热源的热污气为原料,对热污气进行深度净化,实现了热污气在550℃以上,烟尘浓度在70 m以上,烟尘浓度在20 mg/m3以下,烟尘浓度在70 m以上。
(二)工艺流程及技术参数
该工艺是在传统的石膏湿法脱硫的基础上,添加了一套余热锅炉系统,对原烟气展开了一套降低和除尘的方法。其方法是:加热炉烟气进入余热锅炉,利用软水汽化来降低温度,再利用增压风机和烟道将冷却到<150℃的烟气排入脱硫吸收塔中,在吸收塔中脱硫净化之后,再经过排气口排入原混凝土烟囱,进而排入大气。
二氧化硫吸附系统由吸附塔、搅拌系统、喷淋层、除雾器、循环泥浆泵组成。烟气由下层入口,与吸附浆料发生倒流,吸附过程中,脱硫灰与烟气中的SO2、SO3混合。然后,经过一系列的化学反应,产生了一种叫做亚硫酸钙的物质,然后将这些物质氧化成了二水石膏。为了防止水泥浆的沉降,在吸附塔内设置了搅拌装置,水泥浆经管道输送到水泥干燥机。进口的石灰经配浆装置消化成氢氧化钙后,再送入吸附塔的浆池。通过加入的石灰量来控制吸附塔内泥浆槽内的 pH。
(三)相关使用经验
该装置是我国首座用于处理轧钢加热炉烟气脱硫的设备,它的烟气中SO2的来源是利用单级燃气发生器的燃气,燃气中的硫化氢在燃气中燃烧生成。在实际应用中,如果能够满足当前的环境保护标准,那么加热炉的每吨钢铁的生产成本将会提高2元以下,如果使用热风燃气的直接燃烧,那么每吨钢铁的加热煤耗(冷坯)将会下降到65公斤。
如果使用的是两级式煤气发生炉﹐需要同时设置煤气除尘、冷却﹑脱硫化氢、电捕焦﹑脱酚﹑加压等工艺,为加热炉提供纯净煤气,这样也可以满足环保的要求。但是,它的投资、运行成本都非常高,而且还产生了酚水污染问题。同时,每吨钢的煤炭消耗也会大幅度提高。
结论:经过试验研究和实际工程应用,证明了这种加热炉烟气脱硫工艺是切实可行的,而且在实践应用过程中,不仅可以回收大量的油,还可以实现二氧化硫排放浓度低、二氧化硫处理效率高的目标,达到了国家的环保要求。各项工程的成功实施,极大地改善了炼油车间的工作环境,取得了显著的环保与经济效益。在油价持续走高的情况下,这一技术的推广应用具有很大的潜力。经过环境技术工作人员的不懈努力,在钢铁厂的各行业、各工序中,均有较多的创新与应用结果,并对其进行了初步的分析与总结。在此基础上,提出了一系列的技术创新与实践,以期对我国钢铁工业的环境保护起到积极的推动作用。
参考文献:
[1]鲍明福,孙英涛.加热炉烟气脱硫技术的研究与应用[J].中国资源综合利用,2012,030(002):55-56.
[2]侯奇虎.焦炉烟气脱硫脱硝技术研究[D].太原理工大学,2020,
[3]孙炳科,回军.液化石油气脱硫醇尾气脱硫处理试验研究[J].化工安全与环境,2021,034(042):9-15.