湘钢烧结机烟气脱硫石膏品质控制关键及综合利用前景

2013-03-15姚超良王芳永清环保股份有限公司湖南长沙410005

化工管理 2013年12期

姚超良王芳（永清环保股份有限公司，湖南长沙410005）

一、引言

《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确提出了“十一五”期间，单位国内生产总值能源消耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%等约束性指标。2009年全国重点统计的钢铁企业SO2排放量为110万吨，占全国SO2排放总量的4.74%，其中烧结工段SO2排放量约占钢铁企业SO2排放量的60%以上。而且目前国内烧结烟气基本都没有经过净化装置直接外排，因此控制烧结烟气SO2外排量是目前钢铁企业污染控制的重点，也是国家环境保护的重点之一。

烧结机烟气其烟气量，烟气温度，SO2含量以及其它烟气成分与燃煤火电厂锅炉烟气基本一致，目前应用在烧结机烟气脱硫工程上的工艺技术基本都是从燃煤火电厂烟气脱硫技术的基础上，针对烧结机烟气特性改进而成的。经众多工程实例证明，在燃煤火电厂烟气脱硫工程中广泛采用的石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺技术在烧结机烟气脱硫工程中同样适用。在经过对多种脱硫工艺广泛比选的基础上，湘钢360m2烧结机烟气脱硫工程最终采用了石灰石/石膏湿法（空塔喷淋）烟气脱硫工艺。此种工艺副产物为脱硫石膏（CaSO4·2H2O），因湘钢地处城市中央，没有足够场地填埋或堆放，必需对脱硫石膏进行综合利用。

二、影响烧结机烟气脱硫石膏品质的因素

湘钢烧结机烟气脱硫石膏是脱硫剂石灰石与烟气中的SO2反应，然后被强制氧化而生成的石膏晶体。它的主要成分为二水硫酸钙，主要反应式如下：

在吸收塔浆池部分的过饱和石膏浆液经石膏排出泵输送至旋流器进行一级固液分离后，进入真空皮带脱水机，最终得到含水量＜10%的副产物石膏。

在湘钢360m2烧结机烟气脱硫工程调试运行过程中发现，副产品脱硫石膏的品质主要决定于以下几个因素：

1）脱硫吸收剂石灰石品质

实验研究表明，在烟气脱硫系统中，石灰石活性主要有2个方面的控制因素：

1）石灰石颗粒的质量比表面积。质量比表面积就越大，其反应速率也就越大，质量比表面积由粒径决定，一般要求石灰石粒径大于50μm；

2）石灰石中有效成分CaO含量。一般要求石灰石中CaO含量大于50%。

湘钢脱硫吸收剂石灰石主要来自于永州东安矿，所供石灰石价廉质优，CaO含量＞53%，折CaCO3含量＞91.38%。采用此种石灰石作为烧结机烟气脱硫剂，其Ca：S比可以控制在1.025以下。

2）浆池结晶生成物控制方法

湘钢360m2烧结机烟气脱硫项目采用的湖南永清环保股份有限公司的专利技术-一种浆池结晶生成物控制方法（专利号：ZL2009 2 0064042.6），严格控制浆池反应pH值、反应时间、氧化空气量、温度等参数。该控制方法下所形成的石膏晶体粒径合适，石膏纯度高，既有利于石膏脱水，又能保证石膏品质。

烧结烟气中虽然粉尘含量较少，但是其粉尘中含Fe2+，Al3+，Zn2+等成分较高，在吸收塔浆池中，这些离子将会形成氟化络合物，吸附在石灰石颗粒表面，阻止石灰石进一步反应，实验及计算模型表明，控制浆池pH值在5.5以上能有效避免氟化络合物对石灰石活性的干扰。同时为了防止塔内结垢的产生，影响石膏晶体的生长，pH值应控制在6.2以下。浆液pH值的控制主要通过控制石灰石浆液加入量来实现。

因烧结烟气中O2含量高，一般达到10%以上，在SO2被吸收的生成CaSO3过程中，30%以上的CaSO3被烧结烟气中的O2氧化，烧结烟气脱硫石膏的氧化效果优于电厂烟气脱硫石膏。

3）石膏浆液在吸收塔内停留时间

实验表明，石膏浆液在吸收塔浆池停留时间应控制在4min左右，太长时间会过饱和形成结垢，浆液的密度应控制在1050～1200kg/m3。

4）氧化效果的控制

亚硫酸钙需被氧化为硫酸钙才不会再吸收塔浆池部分形成混合结垢，氧化效果的好坏直接影响到脱硫效率与石膏脱水效果。一般采用氧化空气喷枪的形式，打散氧化空气与浆液充分接触。如采用氧化空气布管的方式，则所供氧化空气量应增加30%。

5）Cl-和金属离子平衡

烧结脱硫系统通过外排废水来维持整个系统的Cl-和金属离子平衡。Cl-超标对吸收塔内金属件腐蚀严重，重金属超标会影响石膏结晶，影响脱水效果和脱硫效率。

6）真空皮带脱水机的运行控制

真空皮带脱水机运行控制首先要保证一定的真空度，其次要对滤饼充分冲洗，确保滤饼Cl-含量低于100ppm。