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石灰石-石膏法與半干法燒結機煙氣脫硫技術比較

石灰石-石膏法與半干法燒結機煙氣脫硫技術比較

  • 分類:新聞資訊
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2020-06-24
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【概要描述】

石灰石-石膏法與半干法燒結機煙氣脫硫技術比較

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燒結煙氣是燒結混合料點火后,隨臺車運行,在高溫燒結成型過程中所產生的廢氣,燒結煙氣中含有一定濃度的SO2。燒結工序是鋼鐵工業的主要污染源之一,解決好燒結工序的SO2減排,就是抓住了鋼鐵行業SO2減排工作的重點。鋼鐵企業需結合自身特點,從脫硫裝置運行有效性、穩定性、經濟性來選擇最合適的脫硫技術。

1燒結機煙氣的特點

 

燒結原料鐵礦石和燃料(如煤粉)中都含一定的單質硫或硫化物,在燒結過程中氧化生成SO2。燒結煙氣的主要特點是:(1)煙氣排放量大,每生產一噸燒結礦大約產生4000~6000m3煙氣; (2)煙氣溫度波動幅度較大,隨燒結工況變化,波動范圍在90~150 ℃;(3)煙氣含濕量大,按體積比計算,水分含量一般在10%左右;(4)由于燒結原料含硫率關系,引起排放煙氣SO2濃度隨配料比的變化而發生較大的變化,一般1000~3000mg/Nm3;(5)燒結煙氣含氧量高,約占10%~15%左右; (6)粉塵中含有鐵及其化合物,由于使用不同的原料還可能含有微量重金屬元素。(7)不穩定性,由于燒結工況波動,煙氣量、煙氣溫度、SO2濃度經常發生變化,隨機性強。

 

2燒結機煙氣脫硫技術現狀

 

針對燒結煙氣的特點和特性,燒結過程SO2排放的控制方法主要為降低原料含硫量、減少原料的耗量及對燒結煙氣進行治理。煙氣脫硫技術是國內外鋼鐵企業常用控制S02排放的方法。

煙氣脫硫技術主要分為半干法和濕法煙氣脫硫。半干法煙氣脫硫技術主要包括噴霧旋轉干燥吸收工藝(SDA)、循環流化床煙氣脫硫工藝(CFB)等;濕法煙氣脫硫技術主要包括:石灰石-石膏濕法工藝、氨法煙氣脫硫工藝、氧化鎂濕法工藝等。目前國內燒結煙氣脫硫技術中濕法應用最為廣泛的為石灰石/石膏法;半干法應用最為廣泛的為循環流化床法(CFB)。

2.1 石灰石-石膏濕法脫硫工藝

石灰石-石膏法是用石灰石漿液吸收煙氣中的SO2,反應生成亞硫酸鈣,在吸收塔漿池中進一步氧化為二水硫酸鈣(石膏),氧化后的石膏漿液經濃縮、脫水后生成含水量小于10%的石膏,作為商品出售。

石灰石-石膏法煙氣脫硫技術是一種發展最成熟,在全球范圍內廣泛應用的煙氣脫硫技術,脫硫效率可達95%以上。經過幾十年的研究和優化,原有的結垢、堵塞和磨損等技術問題已成功解決。石灰石-石膏法通常被大型電站所采用,目前在燒結煙氣、工業鍋爐/爐窯的煙氣脫硫中也被廣泛使用。

2.2循環流化床法(CFB)半干法脫硫工藝

循環流化床煙氣脫硫工藝以循環流化床為原理,通過物料在反應塔內的內循環和高倍率的外循環,形成含固量很高的煙氣流化床,從而強化了脫硫吸收劑顆粒之間、煙氣中SO2、SO3、HCl、HF等氣體與脫硫吸收劑間的傳熱傳質性能,同時將運行溫度降到露點以上15~20℃,提高SO2與脫硫吸收劑間的反應效率、吸收劑的利用率。脫硫劑一般選用石灰或消石灰,在鈣硫比為1.3~1.5的情況下,脫硫效率可達80~90%,脫硫副產物為以亞硫酸鈣為主的脫硫灰渣。

 

3石灰石-石膏法與循環半干法脫硫技術比較

3.1有效性

從煙氣脫硫技術有效性分析,主要考慮脫硫效率、場地適應性。

3.1.1脫硫效率

石灰石-石膏濕法脫硫工藝脫硫率可達95%以上,脫硫后的煙氣不但二氧化硫濃度很低,而且煙氣含塵量也大大減少.,有利于地區和燒結廠實行總量控制。

循環流化床法半干法脫硫工藝脫硫效率一般在80~90%,要達到90%以上的脫硫效率需對應很高的鈣硫比(Ca/S至少在1.5以上,遠高于濕法的1.03)。

3.1.2場地的適應性

對于改造工程,場地的適應性是一個重要的考慮因素。石灰石-石膏濕法脫硫技術系統復雜,占地面積相對于以消石灰為脫硫劑的循環流化床半干法脫硫要大。如采用石灰為脫硫劑的半干法脫硫,需增加脫硫劑制備所需的石灰消化廠房,占地面積與濕法脫硫相當。

3.2穩定性

確保煙氣脫硫系統的安全、穩定運行,并且不影響原燒結機的運行是脫硫技術選擇必須要考慮的原則。

石灰石-石膏法煙氣脫硫技術是目前技術最成熟,運行最可靠的煙氣脫硫技術,脫硫裝置投運率可達98%以上,并對燒結工況波動引起的煙氣流量、溫度、SO2濃度變化具有很好的適應性。

循環流化床半干法脫硫技術需在流化床內噴水,為脫硫反應創造最佳的反應條件,但從燒結機的運行情況來看,燒結煙氣量,溫度和SO2濃度一直在較大范圍波動,使得流化床內噴水量很難精確調節,水量過少,則反應效率降低;水量過多,會導致流化床內物料粘結和出口煙氣帶水,并造成后續除塵器的腐蝕、堵塞,影響系統的正常運行。同時,煙氣量的波動也會影響到脫硫塔內的流化狀態發生改變,影響脫硫效率和系統穩定運行。

3.3經濟性

對于經濟性,主要考慮投資費用、運行費用及副產物的處理利用。

3.3.1投資費用

目前,石灰石-石膏法已普遍取消了煙氣再熱系統(GGH),為了防止脫硫后濕煙氣對煙囪腐蝕帶來的不利影響,采用脫硫塔+直排煙囪或對原煙囪進行防腐處理的措施。同時主要設備都已實現國產化,這樣大大降低了濕法脫硫的投資費用。石灰石-石膏法總體投資費用已與循環流化床半干法脫硫相差不大。

3.3.2運行費用

(1)脫硫劑

石灰石-石膏法脫硫劑為石灰石,原料易得,且價格便宜。循環流化床半干法的脫硫劑為石灰或消石灰,如用石灰作為脫硫劑,需經干式消化器反應后生成消石灰才能使用。只有高品質的石灰活性(T60≤4min,加水后溫度升高60℃不超過4分鐘)才能滿足循環流化床半干法煙氣脫硫的要求上使用,因此半干法對脫硫劑的品質要求大大高于濕法。

濕法脫硫中Ca/S一般在1.03左右,而半干法脫硫要達到90%的脫硫效率Ca/S要大于1.5,加上石灰的單價也高于石灰石,導致半干法脫硫劑消耗的費用很高。

(2)電耗

燒結機煙氣中SO2濃度并不高,在影響濕法脫硫電耗最大的指標液氣比的取值上,也不需取高液氣比。對燒結機煙氣脫硫來說,在不考慮增壓風機情況下,石灰石-石膏法脫硫系統運行電耗要高于半干法脫硫(半干法為濕法的60%左右)。但半干法脫硫為滿足粉塵排放的要求,脫硫后必須配置布袋除塵器,加上塔體本身的阻力和煙道的阻力,系統總阻力損失在3800Pa以上,大大高于濕法脫硫的1500~1800Pa。濕法煙氣脫硫加上前置的除塵系統能耗后,總能耗與半干法煙氣脫硫系統相差不大。

(3)水耗

石灰石-石膏法脫硫系統的水耗包括蒸發水、結晶水、石膏中的自由水以及廢水等;半干法煙氣脫硫系統的水耗主要用于石灰消化以及煙氣增濕提高反應速率。一般情況下,半干法脫硫系統水的消耗為濕法脫硫系統的60~70%,但水耗在整個運行費用中所占的比例不高。

3.3.3副產物的處理

石灰石-石膏煙氣脫硫中副產物為石膏,其品質高,可作為水泥緩凝劑及石膏板材的原料,石膏出售產生的效益可抵消大部分脫硫劑石灰石的費用。循環流化床半干法的脫硫灰渣主要成分是亞硫酸鈣、飛灰、硫酸鈣、未完全反應完的消石灰粉等,尚無可靠的大規模利用的方法,經濟價值低于石膏,遠不能抵消脫硫劑石灰/消石灰的費用。

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發布時間:2020-01-02 00:00:00
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