工程說明

摘要: 本文介紹了循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、工藝過程、特點(diǎn)及其在邯鄲鋼鐵廠400 ｍ 2 燒結(jié)煙氣脫硫工程的應(yīng)用,給出了該工程的設(shè)計條件、參數(shù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,闡述本工藝的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床,煙氣脫硫,鋼鐵廠

循環(huán)流化床半干法脫硫工藝, 又稱氣固循環(huán)一體化煙氣脫硫系統(tǒng)。該工藝采用氣懸浮吸收法, 利用循環(huán)流化床強(qiáng)烈的傳熱和傳質(zhì)特性, 在吸收塔內(nèi)加入石灰等脫硫劑, 用高速氣使脫硫劑流化態(tài)從而與煙氣強(qiáng)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(dá)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(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低, 對煙氣負(fù)荷適應(yīng)性好, 操作簡單, 運(yùn)行可靠, 副產(chǎn)物為干態(tài), 易于綜合回收處理,不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。自20 世紀(jì)80 年代未, 經(jīng)過對干法脫硫技術(shù)中存在的主要問題的大量研究和不斷的改進(jìn), 現(xiàn)在已取得了突破性進(jìn)展。一批新的煙氣脫硫技術(shù)已成功地開始了商業(yè)化運(yùn)行。這一技術(shù)的進(jìn)步, 迎來了干法、半干法煙氣脫硫技術(shù)的新的快速發(fā)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(fā)出具有自己特點(diǎn)的Ｌ urgiLentjesBischoff 煙氣脫硫技術(shù)、回流式循環(huán)流化床(RCFB) 煙氣脫硫技術(shù)、GSA 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)和NID 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù), 并分別應(yīng)用在小型的鍋爐和3 0 0 kw 機(jī)組以下的電廠中, 運(yùn)行效果較好。目前, 國內(nèi)企業(yè)擁有循環(huán)流化床脫硫核心技術(shù)的少之又少。普遍采用技術(shù)比較成熟的濕法煙氣脫硫。但濕法脫硫前期投資、日常運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用太高, 副產(chǎn)物易造成二次污染, 不是一般企業(yè)所能承受得起的。大連綠諾環(huán)境工程科技有限公司采用優(yōu)化氣固循環(huán)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(jié)機(jī)煙氣脫硫工程進(jìn)行了總承包, 并成功地進(jìn)行了設(shè)計、安裝和調(diào)試?，F(xiàn)主要介紹邯鄲鋼鐵股份有限公司400 ｍ2 燒結(jié)半煙氣GSCA半干法煙氣脫硫工藝、設(shè)計條件、參數(shù), 并簡單闡述一下本工藝的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)及幾大優(yōu)化措施, 為加快GSCA 半干法煙氣脫硫技術(shù)的消化與吸收、加速國產(chǎn)化奠定基礎(chǔ)。

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(jié)煙氣采用優(yōu)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(tǒng)、脫硫劑儲存和制漿供給系統(tǒng)、氣固循環(huán)反應(yīng)塔( GSCA) 系統(tǒng), 包括固粒循環(huán)、袋除塵系統(tǒng)、煙氣循環(huán)系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及輔助工藝水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、排灰的運(yùn)輸和儲存系統(tǒng)等組成。由引風(fēng)機(jī)引出的含SO2 和其它酸性成分的煙氣, 從反應(yīng)塔底部進(jìn)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(huán)固體顆粒碰撞結(jié)合, 以更大表面積吸收酸性氣體分子, 并處于流化狀態(tài)。同時, 從反應(yīng)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(fēng)分離器內(nèi)被分離并經(jīng)循環(huán)回料機(jī)返回反應(yīng)塔, 其中的殘留脫硫劑與煙氣中的酸性物繼續(xù)反應(yīng), 基本上干態(tài)副產(chǎn)物和脫硫劑在系統(tǒng)排出前大約循環(huán)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(yù)除塵效果, 減少了進(jìn)入袋除塵器煙塵總量, 改進(jìn)了整個系統(tǒng)的除塵性能。脫硫后的煙氣通過旋風(fēng)除塵器到布袋除塵器, 進(jìn)一步除去粉塵和灰粒, 凈化后的煙氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)Cso2 ＜ 100mg／m3, Ｃa sh ＜30mg／m3) 經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)排入煙囪進(jìn)入大氣。為調(diào)節(jié)反應(yīng)塔的煙氣量, 部分凈化煙氣返回反應(yīng)塔入口, 實(shí)現(xiàn)煙氣再循環(huán)。這也是優(yōu)化后的氣固循環(huán)反應(yīng)塔工藝的一個重要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。

脫硫劑儲存和制漿供給系統(tǒng)主要由石灰儲倉、石灰給料機(jī)、熟化器、除砂機(jī)、漿液儲存罐, 就地漿液罐、漿液泵等組成。制漿系統(tǒng)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(yùn)輸, 由氣動輸送至石灰倉, 來自石灰倉的石灰由螺旋給料機(jī)送入熟化器內(nèi), 經(jīng)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(jī),以分離石灰漿液中90% 以上的雜質(zhì), 產(chǎn)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(jīng)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(yīng)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(diào)速泵, 保證在固定噴射壓力下靈活調(diào)節(jié)漿液流量為1 0 ∶1 , 以使脫硫負(fù)荷變化時保證脫硫率和反應(yīng)塔溫度的精確控制。

GSCA半干法煙氣脫硫工藝過程控制系統(tǒng)為單獨(dú)的控制系統(tǒng), 控制系統(tǒng)總的原則是利用最少的石灰耗量, 自動實(shí)現(xiàn)煙氣凈化的要求, 主要由4 個控制回路組成: ( 1 ) 根據(jù)入口的煙氣量控制固粒物料至反應(yīng)塔的循環(huán)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(dāng)?shù)臏囟纫赃_(dá)到最佳脫硫效果, 并防止灰粘結(jié); ( 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(fēng)機(jī)出口凈化煙氣的再循環(huán)氣量, 以保證反應(yīng)塔內(nèi)處于良好氣懸浮狀態(tài)。系統(tǒng)自動控制包括三個重要階段中對設(shè)備的控制過程, 這三個階段是: 啟動、運(yùn)行、停機(jī)或局部緊急停機(jī)。此外, 當(dāng)燒結(jié)機(jī)主機(jī)停機(jī)時, 脫硫系統(tǒng)亦立即停止返料及噴水噴漿, 而當(dāng)脫硫除塵系統(tǒng)必須停機(jī)檢修時, 控制系統(tǒng)將自動切換到旁路運(yùn)行, 不影響燒結(jié)機(jī)的運(yùn)行, 除了通過控制系統(tǒng)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(jié)煙氣脫硫的特點(diǎn)

燒結(jié)機(jī)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(tài)進(jìn)入燒結(jié)煙氣。多方統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明, 燒結(jié)機(jī)從點(diǎn)火到燒結(jié)終止,80% 以上的二氧化硫排放集中在燒結(jié)氧化反應(yīng)及加強(qiáng)階段, 點(diǎn)火和熱蒸發(fā)階段及燒結(jié)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(qiáng)階段排煙進(jìn)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(xiàng)目就采用半煙氣進(jìn)行脫硫。從優(yōu)化設(shè)計和經(jīng)濟(jì)性考慮是非常合適的。另據(jù)燒結(jié)煙氣具有煙氣量和煙氣參數(shù)波動較大的特點(diǎn), 本公司采用增加一套煙氣再循環(huán)系統(tǒng), 以適應(yīng)煙氣不低于 40% 的負(fù)荷變化。

3 工程設(shè)計參數(shù)與設(shè)計指標(biāo)

3.1 設(shè)計參數(shù)

邯鄲鋼鐵股份有限公司400m2 燒結(jié)半煙氣脫硫工程的設(shè)計參數(shù): 煙氣處理量( 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)):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(tǒng)年運(yùn)行時間: 8 3 0 0 ｈ; 脫硫系統(tǒng)設(shè)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(zhì)雜質(zhì)總含量＜ 3%。

3.2 設(shè)計性能指標(biāo)

GSCA 煙氣脫硫工程的設(shè)計性能如下: ( 1 ) 脫硫系統(tǒng)不能影響機(jī)組的啟停和正常運(yùn)行; (2)脫硫系統(tǒng)能承受燒結(jié)機(jī)40%～100% 的負(fù)荷變化; ( 3 ) 在鈣硫比小于1 . 4 條件下, 系統(tǒng)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(tǒng)阻力不大于4900Pa。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性(原料、能源介質(zhì)消耗)

下面我們以具體數(shù)據(jù)來統(tǒng)計一下本工藝系統(tǒng)的原料、能源經(jīng)濟(jì)指標(biāo), 具體見表 1。

5 GSCA半干法煙氣脫硫工藝的優(yōu)化設(shè)計

本工程采用GSCA 半干法煙氣脫硫工藝對傳統(tǒng)的循環(huán)流化床進(jìn)行了重要的優(yōu)化和改進(jìn), 主要是: ( 1 ) 利用脫硫塔出口的高效旋風(fēng)分離器和專門的固粒循環(huán)設(shè)備, 實(shí)現(xiàn)高倍率固粒再循環(huán); ( 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(jìn)入噴槍, 在噴嘴內(nèi)混合噴出, 保證脫硫劑漿液量變化時穩(wěn)定良好的霧化; ( 3 ) 反應(yīng)塔底部設(shè)有落灰斗, 可以在運(yùn)行和停機(jī)時儲存塔內(nèi)落灰和“堒灰”; ( 4 ) 布袋除塵器只接受旋風(fēng)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(yīng)產(chǎn)物形成的固粒量, 不承擔(dān)固粒再循環(huán); ( 5 ) 將原工藝向塔內(nèi)噴干粉, 在塔內(nèi)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(nèi),可將石灰熟化達(dá)到幾乎1 00%, 噴干粉到塔內(nèi)熟化大致只能熟化70%～80%; ( 6 ) 布有凈煙氣循環(huán)煙道, 以適應(yīng)燒結(jié)機(jī)在低載和變負(fù)荷運(yùn)行時, 調(diào)節(jié)反應(yīng)塔的煙氣量, 使GSCA 反應(yīng)塔保持最佳氣流量和物料的流化狀態(tài)。使反應(yīng)塔具有更高、更寬的運(yùn)行適應(yīng)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(shí)現(xiàn)以上六項(xiàng)主要的設(shè)計改進(jìn)和優(yōu)化, 使循環(huán)流化床脫硫工藝更加完善, 使本項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)得到全面保障, 且顯著改善運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

6 結(jié)語

大連綠諾環(huán)境工程科技股份有限公司采用優(yōu)化后氣固循環(huán)吸收半干法煙氣脫硫工藝, 成功應(yīng)用于邯鄲鋼鐵股份有限公司新建4 0 0 ｍ 2 燒結(jié)機(jī)半煙氣脫硫工程, 為循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)在我國鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫中應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ), 為國產(chǎn)大型化小時煙氣處理量達(dá)百萬立的循環(huán)半干法煙氣脫硫技術(shù)的成功應(yīng)用, 翻開了新的歷史篇章, 它標(biāo)志著我國部分環(huán)保技術(shù)已走向世界級水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 環(huán)發(fā)( 19 9 7 )6 3 4 #,酸雨控制與二氧化硫控制區(qū)劃分方案.

[2] GB1 6 2 9 7 - 1 9 9 6 , 大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GBJ 4 - 7 3 , 工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn) [S].

[4] DL/T5196 -2004,火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計技術(shù)規(guī)程[ S ] .

[5] HL/ T1 7 8 - 2 0 0 5 , 火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范: 煙氣循環(huán)流化床法[ S ] .

[6] 張基偉. 國外燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)綜述[ J ] . 中國能源信息網(wǎng), 2 0 0 3 .

工程圖片