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作者 烧结机脱硫技术介绍与比较
essechina


晶莹之水滴


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第1楼于 2014-01-17 14:39 user profilesend a private message to usersearch all posts byselect and copy to clipboard. 
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烧结机脱硫技术介绍与比较
作者丨吴海娇

   烧结烟气是烧结混合料点火后,随台车运行,在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。其特点如下:
   ( 1) 烟气温度较高,随工艺操作状况的变化,烟气温度一般在100~180℃上下。
   ( 2) 烟气挟带粉尘多。粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成。
   ( 3) 含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性,混合料在烧结前必须加适量的水制成小球,所以含尘烟气的含湿量较大,按体积比计算,水分含量10%左右。
   ( 4) 含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程,均产生一定量的HCl、SOX、NOX 等。
   ( 5) CO 含量较高。
   ( 6) 含SO2 浓度变化较大,根据原料和燃料差异而变化, 一般在1500~5000mg/Nm3之间。
   ( 7) 重金属污染物。
   ( 8) 含二噁英类。目前钢铁行业的二噁英排放居世界第2位,仅次于垃圾焚烧行业。
   阿勒泰地区对烧结烟气的排放标准为:硫化物≤200mg/m3,氮氧化物≤300mg/m?,尘含量≤50mg/m?,目前看来排放标准要求还是比较严的,而且国家环境治理要求会越来越严,环保立法及监督都日益规范,类似以前那种脱硫设备只建设不运行或不完全运行的情况将不被允许。
   综合上述烧结烟气特点及阿勒泰地区环保排放标准,必须采用适合烧结烟气特点的烟气净化装置;而且应保证:
1.?脱硫效率能够达到 99%,以适合企业为降低成本而选用低品位矿的情况 ;
2.?运行费用方面,吨矿不能超过 8元,以适应环境执法越来越严,企业不可能再通过白天运行晚上关停等手段降低运行费用的情况 ;
3.?可靠性高,同步率要求达到100%,以适应将来烧结机跟电厂锅炉一样都会被环保要求取消旁路烟道的现实情况;
4.?无废水产生、无固体废弃物如脱硫石膏等产生。

   世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术超过200种。按脱硫产物是否回收,烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法,前者脱硫混合物直接排放,后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。按脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。
   为了更有利于从“节约运行成本、降低吨烧结矿脱硫费用”的角度去作出正确的选择,这里作出几种简单的介绍。

1.湿法脱硫技术
石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺
   石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰作为脱硫吸收剂, 石灰 经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除,最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴,加热器加热升温后,由增压风机经烟囱排放,脱硫渣石膏可以综合利用。
   该工艺的反应机理为:
   吸收剂为石灰
   吸收:SO2Present→SO2(l)+H2O→H++HSO3 -→H++SO3 2-
   溶解 :Ca(OH)2Moon →Ca2++2OH-
      ? CaSO3 (s)→Ca2++SO3 2-
   中和 :OH-+H+→H2O
       OH-+HSO3 -→SO3 2-+H2O
   氧化:HSO3 -+1/2O2→SO3 2-+H+
      ? SO 3 2- +1/2O2→SO4 2-
   结晶:Ca2++SO3 2-+1/2H2O→CaSO3·1/2H2OMoon
      ? Ca 2+ +SO4 2-+2H2O→CaSO4·2H2OMoon
   在我国,重庆珞璜电厂首次引进了日本三菱公司的 石灰 — 石膏湿法脱硫工艺,脱硫装置与两台360MW燃煤机组相配套。机组燃煤含硫量为4.02%,脱硫装置入口烟气二氧化硫浓度为3500ppm,设计脱硫效率大于95%。从最近几年电厂的运行情况来看,该工艺的脱硫效率很高,环境特性很好。不过,设备存在较严格的结垢现象,腐蚀情况更严重。烧结机因为前面所提的那些特点,烟气中的成分更为复杂,含杂物也更多,所以从宝钢到首钢,这一种工艺大家普遍认为不适合烧结烟气领域的脱硫。
   ?
2. 半干法脱硫技术
旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺
   旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺也是目前应用较广的一种烟气脱硫技术,其工艺原理是以石灰为脱硫吸收剂,石灰经消化并加水制成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的二氧化硫发生化学反应生成CaSO3,烟气中的二氧化硫被脱除。该工艺反应机理为:
   ? SO2+H2O→H2SO3
   Ca(OH)2+ H2SO3→CaSO3+2H2O
   CaSO3 在微滴中过饱和沉淀析出:
   CaSO3 (l)→CaSO3(g)↓
   CaSO3 氧化成CaSO4:
   CaSO3 (l)+1/2H2O→CaSO4(l)
   CaSO4 溶解毒极低会迅速析出:
   CaSO4 (l)→CaSO4(g)↓
   与此同时,吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥,烟气温度随之降低。脱硫产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔,进入除尘器被收集下来,可以在筑路中用于路基。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率,一般将部分脱硫灰加入制浆系统进行循环利用。 ?
   1993 年,日本开始援助山东黄岛电厂4号机组引进三菱重工旋转喷雾干燥脱硫工艺,装置于1994安装制造完毕,1995年开始试车,处理气量为30万m3/h,入口SO2浓度为2000ppm,设计效率为70%。该套设备曾因喷雾干燥脱硫吸收塔内壁出现沉积结垢而造成系统运行故障。通过采取降低处理烟气量等措施,使系统运行恢复正常。烧结烟气烟气流量大,明显不适用该种方法。
   ?
3. 干法脱硫技术
炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺
   炉内喷钙加尾部增湿活化工艺(简称LIFAC工艺)是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段,以提高脱硫效率。该工艺多以石灰粉为吸收剂,石灰粉由气力喷入炉膛850-1150℃温度区,石灰受热分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行,收到传质过程的影响,反应速度较慢,吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应内,增湿水以雾状喷入,与未反应的氧化钙接触生成Ca(OH)2进而与烟气中的二氧化硫反应,进而再次脱除二氧化硫。当Ca/S为2.5及以上时,系统脱硫率可达到65%-80%。。该工艺的反应机理为:
第一阶段反应(炉内喷钙):
   CaSO3→CaO+CO2
   CaO+CO2→CaSO3
   CaO+SO2+1/2O2→CaSO4
   第二阶段反应 ( 尾部增湿 ):
   CaO+H2O→Ca(OH)2
   SO2+H2O→H2SO3
   Ca(OH)2+ H2SO3→CaSO3+2H2O
   烟气脱硫后,由于增湿水的加入烟气温度下降(只有55-60℃,一般控制出口烟气温度高于***10-15℃,增湿水由于烟温加热被迅速蒸发,未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出,被除尘器收集下来。由于脱硫过程对吸收剂的利用率很低,脱硫副产物是以不稳定的亚硫酸钙为主的脱硫灰,副产物的综合利用受到一定的影响。
   南京下关发电厂2×125MW机组全套引进芬兰IVO公司的LIFAC工艺技术,锅炉的含硫量为0.92%,设计脱硫效率为75%。目前,两台脱硫试验装置已投入商业运行,运行的稳定性及可靠性均较高。这种方法在邯郸钢厂也已经应用,2*360平烧结机在2011年建设,目前运行成本达到11元/吨矿,而首钢2*360平烧结机2010年建成,目前处于运行费用太高而重新改造成湿法的状态。
   ?
4. 脱硫技术比较
?? 针对**公司实际参数,我们作了一个简单的比例表:
脱硫工艺费用比较
方法  脱硫效率  脱硫成本  二次污染  备注
湿式钙法  可达95%  8.56 元/吨矿  脱硫石膏  亦可制石膏回收利用
半干法  75%  12 元/吨矿  有  不易利用
循环流化床法  60%  9.8 元/吨矿  有  副产物成分复杂
干法  70%  10.6 元/吨矿  有  会降低热效率
湿式镁法  可达 99%  5.8 元/吨矿  无  无废水、无固废
?
   依据生产设备的特点,以及当地环保部门对脱硫除尘指标的要求,考虑到烧结机烟气情况,根据多年来有针对性处理大气中粉尘、二氧化硫等积累的大量经验与丰富的业绩。采用湿式-氧化镁法脱硫是当下正确的选择。

二、镁法脱硫的优势
   (一)脱硫效率高 : 吸收浆液在吸收塔内被强烈雾化,并与烟气充分接触反应。浆液形成的液膜、液滴、液雾充满反应器空间,在吸收塔内覆盖率达 100% ,与钙法相比,一是氧化镁本身的活性及反应度均高于氧化钙;二是亚硫酸镁及硫酸镁的可溶度均高于亚硫酸钙和硫酸钙,使得氧化镁颗粒表面不断被更新并继续与二氧化硫反应,。三是氧化镁法脱硫运行 pH 值在 6~7 之间,这种环境非常有利于 SO2 的捕集和脱除。因此氧化镁的吸收效率更高,可保证达到 95% 以上
   其中,北京世能中晶盛丰项目:通过观察在线监测的历史记录,在钢厂没有换矿粉之前,吸收塔入口的 SO2 浓度一般在 600 —— 800mg/Nm3 ,出口 SO2 浓度一般低于 50mg/Nm3 ,盛丰钢铁换了高硫矿粉之后,吸收塔入口的 SO2 浓度一般在 4700-6000mg/Nm3 ,出口 SO2 浓度一般在 70-90mg/Nm3, 。脱硫率保持在 98.3%-98.6% 左右。
   (二)适用范围广: 逆流喷淋洗涤塔对不同烟气量、烟气浓度烟气的适用范围非常宽。可在 30 ~ 110 %的负荷范围内进行任意调整。
   (三)运行费用低:
   1. 较低的液气比 :氧化镁法脱硫采用的液气比一般小于 5L /m3 ,一般石灰石-石膏吸收塔的液气比一般控制 8~15 L/m3 左右,这样也就大大降低了浆液循环所需的能耗。
   2. 烟气阻力小 :
   由于氧化镁法脱硫采用较低的液气比,减小了烟气通过喷淋层的阻力,吸收塔及烟道选择的气流速度合理,因此脱硫系统整体阻力小。系统阻力在 800Pa 以内。所以, ESSE 镁法脱硫系统无需设置增压风机。这样既节省了占地面积又降低了系统运行在电耗方面的投入。
   3. 吨矿维护成本较低:与钙法相比,镁法工艺系统寿命较长、检修率低,包括脱硫系统带来的隐性投入(人工、烧结机作业时间、应付环保检查等)较低。据核算,钙法工艺的维护成本明显高于镁法工艺。
   (四)运行稳定,维修工作量小:
   1. 据了解应环保要求天津荣程新建 265m2 烧结机烟气脱硫系统不设置旁路系统,为保证烧结机正常生产设置脱硫系统必须具有相当高的稳定运行率。现有烧结机脱硫项目同步运行率都达到了 100% ,保障了烧结机的正常生产。
   2. 与钙法相比,无结垢、氧化镁法脱硫无堵塞情况。由于亚硫酸镁和硫酸镁分别为微溶和易溶,传统的镁法工艺由于氧化工艺落后,亚硫酸镁的转化率较低,可能存在一定的管道结晶情况。世能中晶通过塔内氧化工艺专利技术,使亚硫酸镁的转化率较高,无结垢和堵塞情况,系统内几乎为纯清液运行。而亚硫酸钙和硫酸钙为难溶和微溶,导致系统结垢堵塞情况严重,因此系统的检修周期较短,难以实现和烧结机同步运行。
   3. 氧化镁法脱硫工艺无腐蚀情况。镁法脱硫系统运行的 PH 值为 6.5 左右,为中性的运行环境。而钙法系统的运行 PH 值为 5.4 左右,为酸性的运行环境,腐蚀严重。因此在系统的运行寿命较短,同步投运率较低。
   4. 氧化镁法脱硫工艺磨损较小。北京世能中晶采用的吸收剂是自己专门配置的以氧化镁为主的吸收剂,粒度为 200 目左右。而大部分自行运行采用的石灰粉的粒度较大,磨损严重。
   (五)副产品价值高 , 无二次污染: 镁法脱硫副产物为七水硫酸镁 (MgSO4 · 7H2O) ,品质达到工业级一等品Ⅰ类的质量要求。七水硫酸镁是一种重要的无机化工产品,用途非常广泛,根据纯度不同,可分为工业级、农业级、食品级和药用级,具有广阔的市场前景。而钙法工艺副产品为石膏,一方面石膏的利用价值极低,另一方面电厂的脱硫石膏产量已经远远超出了市场需求。因此,大部分脱硫石膏已经造成严重的二次污染,成为下一步固体废弃物的治理对象。

(六)对长期国家环保政策的适应性:

1. 随着国家环保减排标准的不断提高,二氧化硫的排放指标日趋降低,镁法脱硫工艺以其较高的脱硫效率,对国家环保政策具有长期的适应性。
2. 可申请国家专项资金。镁法脱硫及废液制备硫酸镁工艺符合循环经济法治污理念,可申请《清洁生产》、《促进节能减排和环保产业发展报告》先进环保装备目录中重点推荐的专利装置等专项补助资金。
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世能中晶 是一家新兴的节能环保企业,一直视给客户创造价值为企业生存之本,客户所关注的问题也是世能中晶最关心的问题,脱硫领域必将进入以技术、服务为核心竞争力的时代,而世能中晶将成为这一领域技术与服务标准的领导者![color=black][/color]


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440 烧结机脱硫技术介绍与比较 essechina 5660 2014-01-17 14:39

 
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