LJS型鋼鐵燒結干法煙氣脫硫工藝研究與應用
摘要:本文通過對濕法和干法脫硫工藝進行比較，以及消化引進技術基礎上，針對燒結煙氣特性而開發的LJS型雙級反應燒結干法煙氣多組份脫除工藝， 并在福建三鋼對2#180m2燒結機成功應用，脫硫效率達93%以上，同時全部脫除SO3、HCl、HF等酸性氣體，該項目的實施可明顯改善鋼鐵廠周邊的大氣環境。
關鍵詞:燒結煙氣, 干法脫硫, 雙級反應
1 前言
福建三鋼閩光股份有限公司位于三明市區，環保要求高。 福建省環保局要求三鋼新上的一臺180m2燒結機，必須配套建設煙氣脫硫裝置。由于燒結機煙氣脫硫在國內外均剛起步，缺乏成熟的應用范例。為此，三鋼公司進行了長達一年多的考察和調研。
三鋼公司在對干、濕法多種脫硫工藝進行可行性對比分析后，首先排除了濕法工藝，因為濕法脫硫工藝存在以下對三鋼公司不利的因素：
1)設備和煙囪需要防腐，特別是由于燒結煙氣，無論是否加裝GGH，煙囪均需防腐，而煙囪防腐處理投資大、難度高；
2)耗水量大，存在廢水排放，需要進一步配套廢水處理裝置；
3)投資和能耗較高，運行和維護費用高；
4)煙囪高度較低，煙囪冒白煙不利于工廠形象，容易造成周圍老百姓的誤解。
5)脫硫石膏無法處理。脫硫石膏用于水泥廠需要進一步烘干和成球，需要進一步的投資，不經濟，用于制作石膏板又擔心純度無法滿足要求，沒有銷路。
為此，三鋼公司確定采用成熟的干法脫硫工藝。在進一步對國內干法脫硫工藝和裝置進行調研論證基礎上，最終選擇龍凈在電廠干法脫硫技術成功應用基礎上， 專門針對燒結煙氣特性開發的LJS型雙級反應 （干法）煙氣多組份脫除工藝。該工藝具有以下特點：
1)雖然沒有燒結煙氣脫硫的業績，但已有包括火電廠300MW機組在內的幾十臺干法脫硫裝置的應用業績，工藝技術成熟、可靠。龍凈還是國內大型環保設備的專業制造商，擁有除塵器、干式石灰消化器、氣力輸送等干法脫硫工藝關鍵設備的設計和制造能力。
2)可以直接利用三鋼現成的生石灰，在島內消化成消石灰，運行成本低。
3)配套布袋除塵器，粉塵排放小于50mg/Nm3，還可以與機頭的電除塵器配合使用，來保證煙囪的排放不因機頭電除塵器的不正常工作而受影響。
4)耗水量小，沒有廢水排放，電耗也低。
5)該工藝可以脫硫全部的SO3和HCL、HF 酸性氣體，設備的煙囪均不需要防腐。
6)特別是，三鋼了解到，鋼鐵廠燒結機排放的煙氣中含有一定的二惡英（據德國克虜伯公司的研究證明，燒結機煙氣所排放的二惡英占歐洲所有二惡英排放總量的20％以上），該工藝配套布袋除塵器，今后通過添加活性炭，可以進一步脫除二惡英。
三鋼于2007年1月與龍凈簽訂合同，2007年3月完成設計審查。從2007年6月初開始安裝，10月18日正式投入運行。
2 工藝機理及流程
一個典型的LJS型煙氣凈化系統由吸收劑及吸附劑注入系統、吸收塔系統、物料再循環系統、工藝水系統、脫硫后除塵器系統以及儀表控制系統等組成，其工藝流程見圖1：
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燒結機煙氣經過機頭電除塵器后進入主抽風機，然后直接進入煙囪排放，或者通過LJS系統凈化后返回煙囪排放。LJS凈化系統的流程為：煙氣從底部進入LJS 吸收塔，吸收劑（消石灰）、吸附劑（可選項，其目的是吸附二惡英等有機污染物）、循環灰在吸收塔的文丘里管前高溫段加入，隨煙氣一起通過文丘里管，在文丘里管上部形成循環流化床，使顆粒與煙氣之間具有很大的相對滑落速度，顆粒反應界面不斷摩擦、碰撞更新，從而極大地強化了氣固間的傳熱、傳質，除去煙氣中的SOX、HCl、HF 等氣體，為了達到最佳的反應溫度，在文丘里管上部設置噴水降溫裝置，為快速化學反應創造合適的溫度條件。經過吸收塔凈化后的煙氣從頂部向下進入下游的除塵器進行除塵，凈化后的煙氣經ID 風機返回煙囪排放。除塵器收集到的物料一部分返回吸收塔進一步反應，只有一小部分從灰斗排到副產物倉。
該脫硫工藝的主要化學反應式為：
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3 主要技術參數
三鋼燒結機LJS型雙級反應（干法）煙氣多組份脫除工藝裝置采用旁路布置，主要技術參數如下：
1)燒結機基本參數：主機規格：180m2；主抽風機：7500m3/min；年運行時間：7500h；
2)脫硫裝置設計參數：需脫硫的煙氣量（半脫） ：430000m 3/h；入口SO2濃度：3000-5000mg/Nm3；入口煙氣溫度：140～180℃，最高240℃；脫硫效率：≥93% ；出口SO2濃度：≤400mg/Nm3；出口煙氣溫度：75 ℃；出口粉塵濃度：≤50mg/Nm 3；
4 工藝布置
整個凈化系統布置在煙囪后廠區主干道及成球車間道路之間，吸收塔、布袋除塵器、ID 風機等設備中心線呈直線布置。吸收塔、生消石灰倉橫跨廠區主干道，用鋼支架支撐在混凝土平臺梁上，混凝土平臺兩柱跨度為8m，平臺頂部距地面7m，凈空達5.5m以上，能滿足現有廠區主干道交通的需要。脫硫布袋除塵器相對于吸收塔橫向布置，其平臺與吸收塔平臺標高一致，利用平臺下與地面之間的空間，布置部分流化風機等工藝設備，脫硫引風機布置在地面層，控制樓布置在二層平臺面上。主要輔助工藝設施如工藝水系統、吸收劑制備系統就近圍繞脫硫塔，各設備的平面和空間組合，既做到工作分區明確，又做到合理、緊湊，最大限度地節省了用地。其外觀照片見圖2。
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5 運行情況
2007年10月，三鋼180m2燒結機煙氣脫硫系統順利通過240小時的連續滿負荷考核試運行。 三鋼燒結煙氣脫硫DCS運行畫面示于圖3。
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1)主要運行參數：煙氣量：430000-460000m3/h；脫硫率：≥93%，最高達到99% ；出口煙氣溫度：73-76℃；出口SO2濃度：30～380mg/Nm3；出口粉塵濃度：～30mg/Nm 3；
2)能耗、物耗：電耗：1056kw（含脫硫系統、ID 風機）；水耗量：19t/h（含石灰消化用水）；生石灰耗量：1.4t/h。
3)投資及運行費用：項目總投資：3000 萬元；運行費用：625 元/ 噸SO2（不含折舊）。
6結語
LJS型燒結煙氣干法脫硫工藝的研究及應用成功，可使得三鋼燒結原來排放的煙氣中含SO2平均5000mg/m3，降低到平均濃度小于400mg/m3，甚至小于100mg/m3。 大大降低了大氣SO2的排放量和排放濃度，從而大大減輕了對環境的污染物。三鋼項目的投運表明，該工藝技術成熟，經濟適用，也標志著三鋼為實現鋼鐵行業燒結機SO2減排邁出了堅實的一步。
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