燒結(jié)煙氣脫硫除塵全解決方案——動力波逆噴洗滌技術(shù)
來源：孟莫克化工成套設(shè)備（上海）有限公司 閱讀：7211 更新時間：2009-02-09 16:17摘要：通過對國內(nèi)外燒結(jié)煙氣進行分析，對動力波脫硫技術(shù)不斷完善改進，開發(fā)出來的動力波燒結(jié)尾氣脫硫技術(shù)完全適應(yīng)鋼廠燒結(jié)煙氣的多種復(fù)雜狀況。此技術(shù)具有適應(yīng)燒結(jié)煙氣波動大，成分復(fù)雜，粉塵含量高，燒結(jié)廠脫硫面積有限等難題，是一種操作穩(wěn)定，脫硫效率高，投資少的燒結(jié)尾氣脫硫技術(shù)。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)煙氣 脫硫 動力波技術(shù)
1 引言
隨著中國鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，中國已成為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家之一。但隨之而來的環(huán)境問題也越來越嚴重，國家已開始著手對燒結(jié)煙氣的廢氣排放制定了嚴格的排放標準, 隨著國家對環(huán)保要求越來越嚴格，燒結(jié)廠脫硫，綠色鋼鐵已是將來國家環(huán)保的一個重要目標。這就對鋼廠的環(huán)保設(shè)施提出了更高的要求。但目前鋼廠脫硫剛剛起步，方法多而雜，很多都是借鑒其他行業(yè)的脫硫方法。而鋼廠燒結(jié)煙氣有其自身特有的特點，其煙氣流量波動大，溫度高，粉塵含量不固定等些特點，完全照搬照抄其他行業(yè)的脫硫技術(shù)明顯不能適用，這是導(dǎo)致目前燒結(jié)脫硫面臨的最大問題，所以選擇一種適應(yīng)鋼廠燒結(jié)煙氣脫硫方法已迫在眉睫。美國孟莫克公司（MECS）在延續(xù)多年脫硫環(huán)保經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過對國內(nèi)外燒結(jié)煙氣進行分析，將動力波脫硫技術(shù)不斷完善改進，已完全適應(yīng)鋼廠燒結(jié)煙氣的多種復(fù)雜狀況。 這為現(xiàn)有裝置改造，新建燒結(jié)機尾氣脫硫，建設(shè)綠色鋼鐵提供了有利保證。通過分析，燒結(jié)廠 污染物主要有以下幾類:
主要為SO2 (一般在1000－2000 mg/Nm3)
– 燒結(jié)機中段的尾氣含SO2最高 約為5500 mg/Nm3，機頭機尾低，只有約350 mg/Nm3。
– 單位m2燒結(jié)機尾氣流量大概為4,000~6,000 Nm3/hr。
– H2O含量高 （～10％）
– CO高
– 少量重金屬
– 少量的HCl，HF，二堊英，VOC，NOx 等
酸霧 – SO3/H2SO4 （少量）
固體粉塵
從目前全球脫硫行業(yè)的統(tǒng)計來看，濕法脫硫是目前運行最穩(wěn)定且脫硫效率最高的方法。即利用洗滌塔使燒結(jié)裝置的尾氣與一種吸收液體充分接觸, 以達到脫除上述污染物的目的。本文從脫除機理,操作條件,設(shè)計因素,材料選擇等方面, 全面介紹了一種能滿足燒結(jié)廠尾氣脫硫的而且成熟的洗滌技術(shù),即美國孟莫克公司的動力波（Dyna Wave）脫硫除塵逆噴洗滌技術(shù)。
2 動力波技術(shù)概述
動力波(Dyna Wave) 逆噴塔技術(shù)實際上是一個用于煙道氣脫硫的單元操作技術(shù), 它能同時完成煙道氣急冷, 脫除酸性氣體, 脫除固體粉塵三個功能, 可用于多個工業(yè)領(lǐng)域, 如燒結(jié)廠，冶金工業(yè)的爐窯,，電廠, 水泥廠, 工業(yè)廢棄物焚燒, 鈦白粉廠, 煉焦廠, 煉油廠, 鍋爐等。自1970年以來, 已經(jīng)在世界各國建造了300余套裝置, 圖1為其原理示意圖。
 圖1動力波(Dyna Wave) 逆噴塔技術(shù)原理示意圖 |
來自燒結(jié)機的含污染物的尾氣自上而下進入直桶型的逆噴塔中, 而吸收液自下而上逆向噴射與氣體進行接觸(反應(yīng)區(qū)或吸收區(qū)),形成泡沫區(qū)，在此區(qū)域能達到煙氣急冷，酸性氣體脫除，粉塵脫除。汽液的分離在分離槽中進行, 然后通過一特制的除霧器, 即為清潔的氣體。
逆噴塔的技術(shù)核心為泡沫區(qū)的吸收, 即吸收液與煙氣流向相反，使吸收液與煙氣保持動量平衡，形成泡沫區(qū)。這個泡沫區(qū)是強湍流區(qū)域，在此區(qū)域氣液充分混合，吸收液接觸面高速更新。煙氣的沖力使吸收液四散飛濺，吸收液與煙氣達到動平衡處形成穩(wěn)定的泡沫層。吸收液的湍動膜包裹了煙氣中的粉塵及氣態(tài)污染物，使煙氣驟然冷卻，酸性氣體被吸收。泡沫區(qū)在逆噴塔內(nèi)的上下移動取決于煙氣和吸收液的相對沖力。由于采用大口徑敞口噴頭，排放煙氣中不存在因霧化而產(chǎn)生的細小液滴, 煙氣與吸收液在逆噴管中相撞后，一起通過逆噴塔到分離裝置，在此，由于重力作用, 吸收液與煙氣分離，煙氣通過除霧器排出。吸收液收集于分離裝置底部，用泵打回逆噴頭。
逆噴頭是無堵塞專利設(shè)計，其直徑最大可為14’’左右, 采用耐磨的碳化硅材料制成, 使逆噴塔能處理含固量高，或污臟，粘稠的循環(huán)吸收液。這種設(shè)計不但可以大大減少排污處理量，得到良好的經(jīng)濟效益，同時可使吸收液的濃度大幅度提高。逆噴塔的操作應(yīng)保持在泡沫區(qū)進行, 所以必須采用合適的液氣比, 氣體流速以及噴頭的壓力。
正是由于采用了大口徑的噴頭, 所以對處理燒結(jié)廠這種大流量的含硫廢氣, 動力波(Dyna Wave) 逆噴塔通常只需要3到7個噴頭即可, 而其他脫硫技術(shù)設(shè)計往往需要幾十個甚至上百個的噴頭, 這不僅節(jié)省了能耗, 而且配管系統(tǒng)也簡單了很多。
3 動力波一塔四用功能
動力波技術(shù)能在一個塔內(nèi)完成氣體急冷，酸性氣體的吸收，粉塵脫除以及塔內(nèi)氧化四種功能。動力波技術(shù)形成的泡沫區(qū)能完成氣體急冷，酸性氣體吸收，粉塵脫除，塔內(nèi)布置的氧化管道能將亞硫酸鹽氧化能硫酸鹽，從而在一個塔內(nèi)完成脫硫除塵，減少后續(xù)設(shè)備的投入，控制和操作相應(yīng)簡單。對于目前剛廠的實際情況，大多沒有預(yù)留足夠的空間來建設(shè)脫硫裝置，動力波技術(shù)一塔四用，能在有限的空間內(nèi)完成脫硫工藝，設(shè)備占地面積少，適合大多數(shù)鋼廠的實際情況。
動力波吸收劑可多種選擇，業(yè)主可根據(jù)實際需要來決定。動力波（DynaWave）逆噴塔的設(shè)計能夠處理燒結(jié)廠最終選擇的吸收劑, 如石灰，石灰石，燒堿，廢堿液，氨水，鋼渣等不同類型的吸收劑，例如,當采用石灰乳或石灰石時, 逆噴塔必須能夠處理含20%漿料的循環(huán)液并保證汽液相的充分接觸而沒有系統(tǒng)堵塞問題。
燒結(jié)煙氣變化幅度大，含硫量高，常規(guī)的脫硫技術(shù)難于承受如此大的波動，而動力波技術(shù)能完全適應(yīng)，其煙氣的操作條件可以在50%-120%之間變化，而無需作其他設(shè)備上的改變。動力波材質(zhì)的選擇也是其中一個很大的優(yōu)勢，因為隨著氣體在進料管中急冷，溫度的降低, SO2和 SO3氣體通過其露點轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠乃釟? 所以材料的選擇必須能承受如此寬范圍的條件變化。動力波在設(shè)計時充分考慮了燒機裝置的特點，根據(jù)不同的進口條件選擇不同的材料。在其他塔體等材料的選擇上動力波采用較低等級的合金材料，減少了投資成本。
動力波系統(tǒng)管道系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該使得吸收液在管道中流動時處于懸浮狀態(tài), 并且應(yīng)避免在容器和管道中的沉降, 從而防止管道系統(tǒng)的堵塞。為此, 管徑的選擇應(yīng)使得液體在管道中的流速大于其沉降速率, 但流速也不能太大, 否則, 會造成管道的磨蝕.采用大口徑無堵塞的噴頭,避免了常規(guī)脫硫塔中嚴重的腐蝕問題。
對于洗滌后排放液的處理,我們將洗滌液進行深度氧化, 達到一定的COD(小于200g/m3)值后再排放, 亦即將亞硫酸鹽進一步氧化為硫酸鹽。孟莫克公司的動力波(Dyna Wave) 逆噴塔技術(shù)在設(shè)計時, 可以在吸收液槽的下部設(shè)置一空氣分布器, 通過向系統(tǒng)中不斷鼓入空氣使得其中的亞硫酸鹽和三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽, 轉(zhuǎn)化率可達到95%~99%, 從而滿足環(huán)保的要求。
4 工藝流程
本實例是孟莫克公司為某燒結(jié)廠設(shè)計的燒結(jié)機尾氣處理系統(tǒng)。下圖利用石灰為脫硫劑設(shè)計的燒結(jié)尾氣脫硫方案。
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5 結(jié)論
與其他煙道氣脫硫技術(shù)相比,孟莫克公司的動力波(Dyna Wave)逆噴塔脫硫技術(shù)具有以下顯著特點,完全可用于燒結(jié)廠裝置的尾氣脫硫:
1) 是一種成熟的技術(shù),在各個工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)成功地建造了300多套商業(yè)化裝置;
2) 能夠在同一塔中完成氣體急冷, 酸性氣體脫除和固體粉塵的脫除三種功能;
3) 能夠在同一系統(tǒng)內(nèi)對亞硫酸鹽進行氧化生成硫酸鹽,減少了后續(xù)的再處理設(shè)施;
4) 反應(yīng)區(qū)(吸收區(qū))和汽液分離區(qū)在不同的部分進行,從而使得汽液分離區(qū)的材質(zhì)可以采用較低等級的合金鋼,節(jié)省投資費用;
5) 大口徑的噴頭設(shè)計從本質(zhì)上解決了系統(tǒng)的堵塞問題, 不但減少了裝置的維護和檢修, 也相應(yīng)節(jié)省了能耗和管道方面的投資成本;
6) 系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作彈性高，能適應(yīng)燒結(jié)煙氣的變化；占地面積少，適應(yīng)老裝置的脫硫建設(shè)。
