烧结烟气高效脱硫制酸系统设计

陈羽中

（攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司，四川攀枝花617023）

烧结烟气高效脱硫制酸系统设计

陈羽中

（攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司，四川攀枝花617023）

根据攀钢烧结烟气SO2含量高的特性，采用高效循环吸收法烟气脱硫技术进行系统设计，通过脱硫液对烧结烟气中SO2的吸收与解析，得到90%以上纯度的SO2气体并生产浓硫酸，同时烧结烟气达标排放，在脱硫过程中无二次污染物产生，脱硫率达93%以上；攀钢烧结系统技术改造（三期）工程实践证明该脱硫系统运行良好。

高含硫烟气；脱硫；清洁生产

1 引言

由于攀枝花地区钒钛磁铁矿含硫量高，导致攀钢烧结烟气中SO2含量较高，最高值约8600 mg/m3、平均值约7360 mg/m3，现在成熟应用除石灰石石膏湿法以外的各类脱硫工艺无法高效地脱除如此高浓度的含硫烟气；同时由于攀枝花地处山区，若采用石灰石石膏湿法工艺脱硫，将产生大量无法利用的脱硫石膏，需选择场地填埋，带来二次污染问题；鉴于以上原因，应用攀枝花钢钒有限公司开发的高效循环吸收法烟气脱硫技术进行系统设计，可靠地解决了高效脱硫同时不产生二次污染的问题。

2 国内外脱硫工艺发展概况

国内外烧结烟气脱硫采用的主要工艺方法（按使用的脱硫剂划分）有石灰-石膏法、氨-硫铵法、氧化镁法、活性焦、亚硫酸钠法等[1]。国外烧结烟气脱硫治理工作在20世纪70年代左右已经基本完成，国内烧结烟气脱硫治理工作从“十一·五”才真正开始，国内外采用的工艺方法以石灰-石膏法、氨-硫铵法两种居多，其他方法用得较少。在使用较为普遍的两种脱硫方法里，石灰－石膏法产生难以利用的二次污染物——烧结红石膏，氨－硫铵法则产生气溶胶从脱硫塔顶逃逸污染大气环境，两种方法都存在难以克服的弊端，烟气污染治理急待开发新型高效且无二次污染的脱硫技术。

3 装置技术指标

攀钢烧结系统技术改造（三期）工程循环吸收法烟气脱硫装置设计技术指标如下：

装置处理烟气能力：850000 m3/h；

脱硫效率≥92%；

脱硫前烟气中SO2＞6000 mg/m3；

脱硫前烟气温度～150℃；

脱硫后烟气中SO2≤550 mg/m3；

与烧结机同步运行率＞95%。

从以上指标可看出攀钢烧结系统技术改造（三期）工程脱硫前烧结烟气中SO2含量高，需采用高效的脱硫工艺才能有效脱除攀钢烧结烟气中所含SO2，因此攀钢开发了循环吸收法烟气脱硫技术以解决该技术难题。

4 循环吸收法烟气脱硫技术工艺原理

该工艺采用的脱硫剂是以有机阳离子为主；脱硫剂对气体中SO2具有良好的吸收和解析能力；循环吸收法是在低温下采用脱硫剂吸收烟气中的SO2，高温下将脱硫剂中的SO2再生出来，并送往制酸系统生产浓硫酸，从而达到脱除和回收烟气中SO2的目的。

5 循环吸收法烟气脱硫技术工艺流程

5.1 吸收系统

SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心。

从主抽风机出来的烧结烟气，进入增压风机，经增压风机升压后进入吸收塔下部洗涤段洗涤，将烟气中的粉尘和部分SO3等杂质洗涤下来，烟气温度被降低至约48℃后进入吸收塔中部吸收区，与从吸收塔上部进入的脱硫贫液逆流接触，气体中的SO2被吸收。净化后的烟气经塔顶烟囱排放。

在吸收塔烟囱段设置烟气捕雾器一套，捕集烟气中夹带的水分及脱硫剂。

从吸收塔洗涤段出来的热水送到洗涤水冷却器，经循环水降温后返回洗涤段，重新冷却烟气。洗涤水因SO3等酸性气体积累，水质呈酸性，应连续排出部分酸性水，送污水处理站处理，以维持洗涤水pH值的稳定。

5.2 再生系统

吸收了SO2的脱硫液称为富液，从吸收塔吸收区底部出来的富液（约50℃）进入富液槽缓冲，然后经富液泵打入贫富液换热器升温至约90℃，进入再生塔上部，经再沸器加热再生。从再生塔底部出来的脱硫半贫液经贫液泵加压，进入贫富液换热器换热、贫液冷却器冷却后，大部分进入吸收塔吸收SO2，小部分送溶液净化装置，以除去溶液中的粉尘和热稳定性盐。

从再生塔上段顶部出来约125℃的水蒸汽和SO2气体，经一级冷凝器换热后，进入气液分离器，SO2气体送至制酸系统。

从气液分离器分离出的液体，经回流泵增压后回流至再生塔上段顶部。

5.3 脱硫剂净化系统

烟气中含有少量SO3、氯、氟等物质，在吸收过程中这些杂质进入脱硫液中生成硫酸盐等杂质；这些化合物和脱硫液反应生成不能再生的盐类（热稳性盐）。随着热稳定性盐的不断累积，会引起如下一些问题：

①脱硫液吸收SO2的能力下降；②起泡引起脱硫液大量损耗；③腐蚀加剧。

贫液从再生塔出来后温度约为90℃，经贫富液换热器与贫液冷却器降温到53℃后，一部分进入吸收塔，另一部分进入净化系统进行除杂。

（1）石灰乳脱SO42-、F-工艺流程

采用石灰沉淀法脱盐工艺可以从脱硫液中去除热稳盐同时将与热稳盐结合的无用脱硫液转化为可用脱硫液。

外购的石灰浆液装入石灰浆槽，经石灰浆泵进入中和沉降槽与脱硫液中硫酸根、氟等反应，生成硫酸钙，氟化钙等沉淀，反应一定时间后，反应物经压滤泵进入厢式压滤机，滤液进入中间槽沉降后泵回贫液冷却器出口。滤饼经水洗、空气吹扫压干回收脱硫液后，打开压滤机卸料。然后再进行下一次操作。

（2）冷冻结晶脱SO42-工艺流程

45℃的贫液通过新建冷冻结晶装置除去脱硫液中的SO42-。

（3）离子交换脱Cl-工艺

贫液经脱盐前冷却器冷却后，进入双塔离子交换脱盐装置以除去系统中的Cl-。净化后的脱硫液进入地下槽，以便进入系统继续使用。

5.4 工艺流程简图

工艺流程简图如图1。

6 工艺技术创新点

6.1 应用了攀钢开发的烧结烟气脱硫剂

应用了由攀钢开发的用于烧结烟气循环吸收脱除SO2的有机胺脱硫剂，该脱硫剂配方经过四轮工业应用试验后，生产实践证明能够很好地适应烧结烟气特有的气体组成复杂、粉尘含量高的恶劣环境，具有选择吸收性能强、容易解析、不易挥发、耐高温氧化、抗杂质污染等优良性能，长期连续工业生产情况下的脱硫率达到93%以上。

6.2 应用了攀钢开发的脱硫溶液组合脱盐技术

应用了由攀钢开发的离子组合式脱盐工艺，分别将脱硫溶液中的硫酸根离子、氯离子含量稳定控制在较低的水平，解决了脱硫溶液pH值偏低和严重腐蚀设备的难题，为脱硫生产正常运行创造了条件。

图1 工艺流程图

6.3 采用了防止系统堵塞的技术

（1）在脱硫塔设置洗涤段对烧结烟气进行降温除尘，除去了烟气中大量的粉尘；

（2）采用结构合理、材质合适、自身带反冲洗、防止堵塞的高效过滤器除去脱硫溶液中的悬浮物；

（3）采取了适当的工艺操作条件防止硫磺生成，另设置了硫磺过滤器，有效解决了烧结烟气脱硫生产中粉尘和次生硫磺引起的系统堵塞难题，使脱硫系统得以连续运行，发挥正常的脱硫作用。

6.4 采用了塔内件集成专利技术

该烟气脱硫装置采用以下塔内件集成专利技术：

（1）具有防冲击发泡、防液沫挟带和防堵塞三防功能的新型槽式液体分布器。由于根除了液体分布槽中的冲击起泡，从而杜绝了因液沫挟带所造成的脱硫液的逃逸损失，既保证了脱硫效果，又显著节省了脱硫剂的耗量。

（2）防止脱硫剂以液滴或雾滴形式逃逸的集液盘/气体分布盘。无论是在脱硫塔的运行状态或是暂时停车状态，脱硫剂既不能以液滴溅射短路或漏液状态，也不能以雾滴状态穿过该集液盘/气体分布盘逃逸到盘下的洗涤段中，堪称“免逃逸集液盘”。

（3）复合式的进气初始分布器与二次气体分布盘。通过两级气体分布器使气体分布均匀，确保了洗涤段的洗涤效果和降温效果，延长了吸收段填料的使用周期。

7 实际运行情况

攀钢烧结系统技术改造（三期）工程循环吸收法烟气脱硫装置于2012年11月18日建成，投运3天即基本达到了设计生产水平，至今已连续运行11个多月，与烧结机同步作业率达到了96%以上，脱硫率达到了93%以上且还能提高，日产硫酸70 t左右，脱硫溶液中氯离子含量小于1 g/L、硫酸根离子含量控制在50 g/L左右，吨硫酸脱硫剂消耗小于10 kg，实现了快速达产和长期连续稳定高效运行。

8 结语

通过上文分析可知，高效循环吸收法烟气脱硫技术可应用于高含硫烟气的脱硫，其脱硫效率高、对烟气含硫量适应性强、运行稳定、无二次污染物产生，该技术可以推广应用于有色冶金、发电厂等进行高含硫烟气脱硫，具有较高的推广价值。

Design of High-efficiency Desulfurization and Acid-making System for Sintering Flue Gas

CHEN Chong
（Panzhihua Pangang Group Design and Research Institute Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan 617023,China）

According to the characteristics of high SO2content sintering flue gas at Panzhihua Steel,high-efficiency circulation absorption desulfurization technology for flue gas was adopted in system design and SO2in the sintering flue gas was absorbed and parsed with desulfurizing liquid.As a result,SO2gas with purity above 90%was obtained and sulfuric acid was produced,at the same time sintering flue gas meeting the requirement of standard was discharged.The desulfurization rate reached more than 93%without secondary pollutants in the desulfurization process.Practice at the sintering system technical transformation project of Panzhihua Steel has proved that the desulfurization system runs well.

high sulfur flue gas;desulfuration;clean production

TQ546.5

B

1006-6764(2014)05-0016-03

2014－02－18

陈羽中（1969－），男，大学学历，高级工程师，现主要从事环保节能设计及工程总承包工作。