循環流化床半干法煙氣脫硫技術在鋼鐵廠的應用
來源：科技資訊 閱讀：4968 更新時間：2009-11-30 11:22| 詳細信息 | |||||
| 項目名稱 | 循環流化床半干法煙氣脫硫技術在鋼鐵廠的應用 | ||||
| 建設地點 | 建設起始時間 | 建設結束時間 | |||
| 建設性質 | 新建 | 工程投資 | 廢水性質 | ||
| 處理規模 | 進水水質 | 出水水質 | |||
| 處理工藝 | 運行費用 | 承包范圍 | |||
工程說明
摘要: 本文介紹了循環流化床半干法煙氣脫硫技術的發展狀況、工藝過程、特點及其在邯鄲鋼鐵廠400 ｍ 2 燒結煙氣脫硫工程的應用,給出了該工程的設計條件、參數及技術經濟性,闡述本工藝的優化措施。
關鍵詞:循環流化床,煙氣脫硫,鋼鐵廠
循環流化床半干法脫硫工藝, 又稱氣固循環一體化煙氣脫硫系統。該工藝采用氣懸浮吸收法, 利用循環流化床強烈的傳熱和傳質特性, 在吸收塔內加入石灰等脫硫劑, 用高速氣使脫硫劑流化態從而與煙氣強烈混合接觸, 煙氣中的酸性污染物與脫硫劑中和、固化從而達到凈化煙氣的目的。該工藝具有占地小, 投資少, 脫硫效率高, 吸收劑利用率高, 耗水、電量少, 運行及維護費用低, 對煙氣負荷適應性好, 操作簡單, 運行可靠, 副產物為干態, 易于綜合回收處理,不造成二次污染等優點。自20 世紀80 年代未, 經過對干法脫硫技術中存在的主要問題的大量研究和不斷的改進, 現在已取得了突破性進展。一批新的煙氣脫硫技術已成功地開始了商業化運行。這一技術的進步, 迎來了干法、半干法煙氣脫硫技術的新的快速發展期。德國Lurgi 公司、Wulff 公司、丹麥F·L·Smith 公司及瑞典ABB 公司都分別開發出具有自己特點的Ｌ urgiLentjesBischoff 煙氣脫硫技術、回流式循環流化床(RCFB) 煙氣脫硫技術、GSA 循環流化床煙氣脫硫技術和NID 循環流化床煙氣脫硫技術, 并分別應用在小型的鍋爐和3 0 0 kw 機組以下的電廠中, 運行效果較好。目前, 國內企業擁有循環流化床脫硫核心技術的少之又少。普遍采用技術比較成熟的濕法煙氣脫硫。但濕法脫硫前期投資、日常運行及維護費用太高, 副產物易造成二次污染, 不是一般企業所能承受得起的。大連綠諾環境工程科技有限公司采用優化氣固循環吸收( GSCA) 半干法煙氣脫硫工藝對邯鄲鋼鐵股份有限公司400 ｍ2 燒結機煙氣脫硫工程進行了總承包, 并成功地進行了設計、安裝和調試。現主要介紹邯鄲鋼鐵股份有限公司400 ｍ2 燒結半煙氣GSCA半干法煙氣脫硫工藝、設計條件、參數, 并簡單闡述一下本工藝的經濟性指標及幾大優化措施, 為加快GSCA 半干法煙氣脫硫技術的消化與吸收、加速國產化奠定基礎。
1 GSCA 半干法煙氣脫硫工藝
邯鄲鋼鐵股份有限公司新建400 ｍ2 燒結煙氣采用優化后的GSCA 半干法脫硫工藝的流程見圖1 。GSCA 半干法煙氣脫硫工藝主要由煙道系統、脫硫劑儲存和制漿供給系統、氣固循環反應塔( GSCA) 系統, 包括固粒循環、袋除塵系統、煙氣循環系統、儀控系統、電氣系統及輔助工藝水系統、壓縮空氣系統、排灰的運輸和儲存系統等組成。由引風機引出的含SO2 和其它酸性成分的煙氣, 從反應塔底部進入, 在文丘里管處被加速, 在該處與三流體噴槍噴入的水和熟石灰漿混合, 大量霧化的灰漿滴與高濃度的循環固體顆粒碰撞結合, 以更大表面積吸收酸性氣體分子, 并處于流化狀態。同時, 從反應塔頂部出來的含有脫硫廢物顆粒, 殘留熟石灰和飛灰的固體顆粒在隨后的旋風分離器內被分離并經循環回料機返回反應塔, 其中的殘留脫硫劑與煙氣中的酸性物繼續反應, 基本上干態副產物和脫硫劑在系統排出前大約循環5 0 ～ 1 0 0 次, 從而使灰漿的利用率提高到最大。而一部分粉塵被分離出來, 起到預除塵效果, 減少了進入袋除塵器煙塵總量, 改進了整個系統的除塵性能。脫硫后的煙氣通過旋風除塵器到布袋除塵器, 進一步除去粉塵和灰粒, 凈化后的煙氣(標準狀態Cso2 ＜ 100mg／m3, Ｃa sh ＜30mg／m3) 經增壓風機排入煙囪進入大氣。為調節反應塔的煙氣量, 部分凈化煙氣返回反應塔入口, 實現煙氣再循環。這也是優化后的氣固循環反應塔工藝的一個重要特點和優點。
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脫硫劑儲存和制漿供給系統主要由石灰儲倉、石灰給料機、熟化器、除砂機、漿液儲存罐, 就地漿液罐、漿液泵等組成。制漿系統布置在石灰倉的下方, 使石灰和漿液自上而下自然輸送。石灰原料由密封罐車運輸, 由氣動輸送至石灰倉, 來自石灰倉的石灰由螺旋給料機送入熟化器內, 經熟化后的氫氧化鈣平均粒徑在30μm 以下, 石灰熟化率接近1 0 0%, 熟化后的石灰漿液自流排入振動除砂機,以分離石灰漿液中90% 以上的雜質, 產生奶狀漿液, 不僅保證高效率的脫硫吸收, 而且有效防止磨損, 沉積、堵塞等問題。經除砂凈化的漿液自流入底部漿液罐, 由兩臺輸漿泵向G S C A 反應塔的就地漿液罐供漿, 兩臺就地漿液泵向三流體噴槍供漿。就地漿液泵和水泵采用定壓頭, 可調速泵, 保證在固定噴射壓力下靈活調節漿液流量為1 0 ∶1 , 以使脫硫負荷變化時保證脫硫率和反應塔溫度的精確控制。
GSCA半干法煙氣脫硫工藝過程控制系統為單獨的控制系統, 控制系統總的原則是利用最少的石灰耗量, 自動實現煙氣凈化的要求, 主要由4 個控制回路組成: ( 1 ) 根據入口的煙氣量控制固粒物料至反應塔的循環量; ( 2 ) 通過入口和出口煙氣溫度和入口氣體的流量控制噴槍的噴水量, 確保煙氣冷卻至適當的溫度以達到最佳脫硫效果, 并防止灰粘結; ( 3 ) 通過入口煙氣的流量和出口氣體中酸性氧化物的含量, 控制石灰漿液的添加量; ( 4 ) 通過入口煙氣量控制增壓風機出口凈化煙氣的再循環氣量, 以保證反應塔內處于良好氣懸浮狀態。系統自動控制包括三個重要階段中對設備的控制過程, 這三個階段是: 啟動、運行、停機或局部緊急停機。此外, 當燒結機主機停機時, 脫硫系統亦立即停止返料及噴水噴漿, 而當脫硫除塵系統必須停機檢修時, 控制系統將自動切換到旁路運行, 不影響燒結機的運行, 除了通過控制系統自動操作之外, 每種功能還可以通過主控制屏或就地屏上的啟動/停止按鈕切換成手動控制。
2 燒結煙氣脫硫的特點
燒結機的原料礦石和燃料中所含的硫主要以硫化物的形式存在, 而絕大部分的硫化物被氧化成SO2 以氣體形態進入燒結煙氣。多方統計數據表明, 燒結機從點火到燒結終止,80% 以上的二氧化硫排放集中在燒結氧化反應及加強階段, 點火和熱蒸發階段及燒結后冷卻段, 煙氣中的二氧化硫的濃度始終在低濃度水平較慢增減, 沒有明顯的變化, 所以選擇氧化加強階段排煙進行選擇性脫硫, 可以使脫硫裝置的煙氣處理量下降一半。本項目就采用半煙氣進行脫硫。從優化設計和經濟性考慮是非常合適的。另據燒結煙氣具有煙氣量和煙氣參數波動較大的特點, 本公司采用增加一套煙氣再循環系統, 以適應煙氣不低于 40% 的負荷變化。
3 工程設計參數與設計指標
3.1 設計參數
邯鄲鋼鐵股份有限公司400m2 燒結半煙氣脫硫工程的設計參數: 煙氣處理量( 標準狀態):685758Nm3 ／ｈ;煙氣入口溫度:120℃; 出口煙氣溫度: ≥ 7 0 ℃; 煙氣入口SO2 濃度; 1200mg ／ Nm3;出口SO2 濃度;100mg ／ Nm3; 脫硫系統年運行時間: 8 3 0 0 ｈ; 脫硫系統設計使用年限: 30 年; 初始煙氣濕度: 3 . 0%; 出口煙氣濕度:2%～4%;鈣基吸收劑(Cao) :粒度≤ 8 ｍｍ,C a o 含量≥ 8 5%, 原料石灰容積密度＜ 9 0 0 k g ／ m3 , 硬質雜質總含量＜ 3%。
3.2 設計性能指標
GSCA 煙氣脫硫工程的設計性能如下: ( 1 ) 脫硫系統不能影響機組的啟停和正常運行; (2)脫硫系統能承受燒結機40%～100% 的負荷變化; ( 3 ) 在鈣硫比小于1 . 4 條件下, 系統脫硫效率不小于9 2%; ( 4 ) 煙囪出口粉塵的排放濃度小于30mg ／ Nm3; (5)脫硫系統阻力不大于4900Pa。
4 技術經濟性(原料、能源介質消耗)
下面我們以具體數據來統計一下本工藝系統的原料、能源經濟指標, 具體見表 1。
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5 GSCA半干法煙氣脫硫工藝的優化設計
本工程采用GSCA 半干法煙氣脫硫工藝對傳統的循環流化床進行了重要的優化和改進, 主要是: ( 1 ) 利用脫硫塔出口的高效旋風分離器和專門的固粒循環設備, 實現高倍率固粒再循環; ( 2 ) 采用高效三流體噴射槍, 熟化石灰漿液、壓縮空氣和水分別進入噴槍, 在噴嘴內混合噴出, 保證脫硫劑漿液量變化時穩定良好的霧化; ( 3 ) 反應塔底部設有落灰斗, 可以在運行和停機時儲存塔內落灰和“堒灰”; ( 4 ) 布袋除塵器只接受旋風筒排出的低含塵濃度的粉塵, 其總粉塵量不參與煙氣與脫硫劑帶入加反應產物形成的固粒量, 不承擔固粒再循環; ( 5 ) 將原工藝向塔內噴干粉, 在塔內與水蒸汽熟化, 改為先將石灰熟化, 生成氫氧化鈣漿液噴入塔內,可將石灰熟化達到幾乎1 00%, 噴干粉到塔內熟化大致只能熟化70%～80%; ( 6 ) 布有凈煙氣循環煙道, 以適應燒結機在低載和變負荷運行時, 調節反應塔的煙氣量, 使GSCA 反應塔保持最佳氣流量和物料的流化狀態。使反應塔具有更高、更寬的運行適應特性; ( 7 ) 采用高壓脈沖布袋除塵器, 大大提高清灰效率, 縮短噴吹時間, 延長濾袋壽命。實現以上六項主要的設計改進和優化, 使循環流化床脫硫工藝更加完善, 使本項目的技術指標得到全面保障, 且顯著改善運行經濟性。
6 結語
大連綠諾環境工程科技股份有限公司采用優化后氣固循環吸收半干法煙氣脫硫工藝, 成功應用于邯鄲鋼鐵股份有限公司新建4 0 0 ｍ 2 燒結機半煙氣脫硫工程, 為循環流化床煙氣脫硫技術在我國鋼鐵燒結煙氣脫硫中應用奠定了良好的基礎, 為國產大型化小時煙氣處理量達百萬立的循環半干法煙氣脫硫技術的成功應用, 翻開了新的歷史篇章, 它標志著我國部分環保技術已走向世界級水平。
參考文獻
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