包鋼煉鐵廠ENS燒結煙氣除氟脫硫工藝

更新時間：2009-09-21 16:25 來源：作者: 張滔, 高英閱讀：4037

摘要：包鋼燒結機頭煙氣除氟脫硫從上世紀60年代建成初期就采用的噴淋塔濕法工藝，運行了近40年。從2001年起，包鋼人開始尋求用新技術對原有濕法噴淋塔工藝進行改造。經過幾年的研究、探索、工程實踐，完成了采用ENS半干法脫硫工藝代替舊工藝的技術、設計、工程實施、工程檢驗等工作。陸續在新建的三燒(1X 265m2燒結機)、改造一燒(2×180m2燒結機)工程中應用，取得了年節水600萬t／h，減排S0z約4．5萬噸／年，減排氟約2000噸／年，改善了濕法酸雨對地面生產生活的影響，減少了大量操作管理人員、減輕了設備維護工作等顯著效果。實踐證明，這一環保技術的進步，不僅讓包鋼煙氣脫硫除氟的技術水平在國內同行中處于領先、達到了國際先進水平，而且在節能、減排上，為企業做出了巨大貢獻，經濟效益和環保效益十分明顯。

關鍵詞：燒結,環境保護,脫硫,脫氟

1歷史情況介紹

包頭鋼鐵集團(公司)雖然地處我國西北內蒙古地區，但是其燒結生產中的機頭煙氣凈化工作一直在國內行業中地位特殊。早在上世紀60一90年代，國內各大鋼廠的燒結煙氣都仍采用除塵加高空直排時，包鋼對所有燒結機頭煙氣已進行了除塵加噴淋塔濕法工藝，對煙氣進行了除氟脫硫凈化。這主要是因為包鋼的自有鐵礦一一白云鄂博礦中含有較高的氟，為了對周邊的環境負責，所以使用了這套煙氣凈化工藝。

濕法除氟脫硫工藝經過近40年的運行，無疑對包頭地區的環境保護做出了巨大貢獻，但為此包鋼也付出了巨大的代價。首先是對水資源的巨大消耗和對水體的二次污染。原一燒、二燒的噴淋塔，每年耗水近 600萬噸／年，排放的含有氟、高酸性、高鈣離子的污水近500萬噸／年。不僅使噸鋼耗水量居高不下，全公司用水量吃緊，而且大量污水、泥漿外排，形成一個巨大的尾礦壩，影響了周邊的農田、作物、居民生活。

其次是噴淋塔形成的酸雨嚴重影響了工廠該區域內的生產、交通和職工生活。由于采用的濕法工藝不完備，煙囪排出的煙氣含水常年處于過飽和狀態，所以，酸雨飄落地面，形成一年四季地面濕滑，對該區域內的生產設備、過往車輛嚴重腐蝕，嚴重影響行人通行等問題。

第三是除氟脫硫設備、管道、煙囪腐蝕結垢嚴重，維護工作量大，維修費用高，難以保證常年正常運行。平均每年因更換管道、設備、內襯材料的費用在200—500萬元／年。

第四是除氟脫硫效率低，難以達到環保要求。經過近40年的運行經驗，該套工藝的除氟效率在40一 60％之間、脫硫效率在20～40％之間。

因此，包鋼從上世紀90年末認識到這種低效率、高運行費用、高維護費用的濕法煙氣除氟脫硫工藝，已很難適應現代企業的要求。

2 選擇新工藝，要著眼現在，兼顧未來

面對以上諸多的問題，包鋼在上世紀末和2000年初，對國內的煙氣凈化工藝進行了多次考察，但那時國內鋼廠的燒結煙氣凈化工程實例幾乎沒有，而針對濕法工藝的技術改造也很難滿足包鋼的現實要求。

首先是改造現有濕法工藝，對于已建的工程，場地很難滿足要求。完整的濕法工藝，需要較大的場地，增加較多的設備和設施，這對于改造工程很難找到合適的場地。

其次是采用完備先進的濕法工藝，其運行費用較高，對于含硫含氟不太高的燒結煙氣而言，很難承受。基于以上條件和運行費用等原因，包鋼與北京科大聯創冶金技術有限公司的合作，開始對國外的成功技術進行研究、實驗和考察。

經過2001年到2004年的多次技術論證、工業性實驗、出國考察，包鋼終于決定采用從德國引進的ENS 半干法技術對現有濕法噴淋塔進行技術改造。這項技術之所以在眾多國外先進技術中，最終被采用，主要基于它不僅可以解決包鋼原有濕法的諸多問題，而且還具有現在、未來同時兼顧等優點。

1、工藝是成熟、先進的。包鋼在2004年現場工業性實驗成功的基礎上，對歐洲的德國、盧森堡等多家企業進行了考察，看到了在德國等歐洲國家相同的工藝在鋼鐵、垃圾電廠、建材等企業大量應用，運行效果情況良好，而且常用于舊工藝的改造，所以其成熟性和先進性是肯定的。

2、該工藝的很大優勢還在于具有前瞻性。該技術不僅具有節能的優勢，用水量只是濕法的i／IO，用電約是濕法的i／2；不僅沒有管道、設備腐蝕、結垢、酸雨等問題，除氟脫硫效率大大提高，而且可以根據實際情況的要求，選擇電除塵器、布袋除塵器、填加活性炭等工藝，對要求的不同除氟脫硫效率采用適用的工藝，還可以隨著要求的提高，只需改造除塵器形式等，完成更高的除氟脫硫去除率和去除二惡英要求，這就保證了在將來環保要求不斷提高的情況下，該工藝不需要大的改造，就能實現這些未來的要求。

3、通過與北京科大聯創冶金技術有限公司共同的研究和技術攻關，解決了國外成套技術費用高、成套設備費用高，技術標準高等問題，使其在保留國外核心技術和核心設備的同時，適用于目前國內企業的能力和要求。這些工作主要有：

1)技術費用談判上，變一次性技術轉讓為按工程數量收取技術費。

2)不采用成套設備的引進，而是只保留核心設備的引進，并選用直接與單體設備供應商簽約的形式，其他設備全部國內配套，使工程投資只有歐洲的1／10，比國內電廠相同規模的脫硫工程投資還少。

3)按照國內目前的環保要求和包鋼的實際需要，修改工藝配置，做到現在未來同時兼顧。

3 包鋼在新建的三燒(1×265m2燒結機)、改造一燒(2 X 180m2燒結機)工程中應用情況

該三燒煙氣凈化工程從2004年5月開始設計，2004年11月開始施工，于2005年5月投產。至今已運二年多。

包鋼三燒運行的ENS半干法除氟脫硫設施，共有兩條套，每套處理氣量為：87萬m3／h，檢測結果為：除氟率>95％，脫硫率>70％。

運行二年多的時間表明，ENS半干法工藝具有以下特點：

1)除氟脫硫效率較高。超過了設計規定的除氟脫硫效率。 2)用水為濕法的1/15。 3)元廢水。 4)系統阻力小，ENS半干法反應塔阻力在200Pa左右。 5)反應產物為干粉，可綜合利用于水泥、道路等行業。 6)元管道、設備腐蝕、結垢。 7)排出煙氣為干態，不飄酸雨。

2、包鋼一燒(2X180m2燒結機)264萬m3／h風量的煙氣凈化工程

主要工藝流程：

該工程為一燒工藝改造的配套工程。在主抽風機后原有噴淋塔，采用的是濕法噴淋塔工藝，每年用新水約300萬噸／年，平均維護費用在350萬元／年，除氟效率約40％，脫硫效率約20％。

2007年配合生產工藝的改造，采用了以ENS半于法改造噴淋塔濕法的工藝，將原有的五座噴淋塔中四座改為ENS半干法的反應塔，并在ENS半干法反應塔后新增四座四電場高效電除塵器，這樣使除氟率可以達到95％，脫硫率達可以到80％以上，含塵排放濃度<80mg／Nm3。每年可減少用水300萬噸／年，減少廢水排放200萬噸／年，減少SO：排放約2萬噸／年，減少氟排放約1000噸／年，節約運行費用約300萬元／年。可以達到目前國家對包鋼要求的環保指標和總量控制指標。

一燒除氟脫硫改造工程，不僅考慮了采用ENS半干法工藝，而且大膽嘗試了利用主抽風機余壓，采用正壓除氟脫硫除塵工藝，節約了新增風機的費用，同時還預留了將來采用布袋除塵器，到達更高環保要求和對二惡英除塵的手段。

為了解決正壓系統在粉料輸送方面的問題，采用了氣力輸送方式，共有40套氣力輸送裝置，分別完成物料循環、反應塔、電除塵器底灰輸送等工作。

一燒除氟脫硫改造工程是在現有的濕法工藝的原址進行，雖然施工難度很大，但經過精心組織，合理安排，目前工程施工已順利完成，正進入熱負荷調試階段。

4 ENS半干法在燒結機頭煙氣脫硫除氟及去除二惡英、可吸入顆粒的技術原理及特點

燒結機頭煙氣相對于其它工業的煙氣，有其自身的一些特點，根據我們的實踐經驗，可歸納為：

1)燒結機頭煙氣量大，SO：的濃度較低。這要求選用的脫硫工藝針對中、低濃度SO：具有優勢的脫硫工藝。

2)煙氣量、溫度、SO：濃度波動范圍較大。這是燒結煙氣不同于其它煙氣的很重要的特殊性。所以要求采用的脫硫工藝要具有適應這些波動的能力。

3)污染物成分較復雜，我國環保要求會越來越高，越來越全面，因此煙氣凈化工藝要求能滿足這些要求。

ENS半干法主要工藝原理為：在現場儲備滿足要求的堿性鈣粉，根據出口SO：的設定值，在線按需要量，經計量后，投加至大煙道，并與煙氣混合進入反應塔。反應塔設霧化器，利用壓縮空氣將清水霧化，并根據反應塔前后溫度自動控制霧化水量，保證反應和出塔煙氣干燥。除塵器集灰部分循環使用。

ENS半干法針對燒結機頭煙氣的特點，在工藝上采用了：

1)針對中低濃度的SO。等酸性成分的去除，做到在線調節中和劑和循環量的投加，確保到達較高去除率的同時，降低運行費用。

2)霧化與粉料增濕分開，具備二個強化反應的技術手段，不僅工藝簡潔，反應器簡單，操作運行可靠，而且適應燒結煙氣濕度的大幅度波動。