高硫球团矿链篦机回转窑烟气脱硫工程实践

赖志强 李朝阳 李 峰 艾 华

(中国重型机械研究院股份公司，陕西710032)

球团生产工艺是一种通过高温气体焙烧过程把细磨的铁精矿粉人工制成球团的方法。球团焙烧的主要设备有带式焙烧机、链篦机-回转窑和竖炉三种。球团生产工艺的物料在研磨烘干、混合、焙烧、冷却、破碎、筛分、储运等生产过程中，产生的污染物主要有SO2，也产生少量的氮氧化物和二噁英等有害物质[1]。川东地区属于亚热带湿润季风气候类型。秋季多雨，冬季多雾是四川盆地的显著气候特点，不利于污染物的扩散，因此，选择适合的脱硫工艺有效控制SO2的排放显得十分重要。

作者简介：赖志强(1987—)，男，工程师，从事大气污染控制技术设计研究工作。

1 三种烟气脱硫工艺的比较

1.1 干法脱硫

干法脱硫工艺始于20世纪80年代初，用于电厂烟气脱硫，传统的干法脱硫工艺主要有干法喷钙脱硫工艺、电子束照射法、吸附法等[2]。干法喷钙脱硫工艺技术主要是利用磨细的石灰石粉，通过气力喷入炉膛中，炉内温度为900～1250℃，在炉内发生的化学反应包括石灰石的分解和煅烧，SO2、SO3与生成的CaO之间反应。干法脱硫技术工艺简单，投资少，设备占地面积小，且不存在腐蚀和结露，副产品是固态，无二次污染，在缺水地区优势明显。但是脱硫效率很低，一般脱硫效率只能达到70%左右，难以满足高硫球团矿烧结烟气脱硫排放要求。

1.2 半干法脱硫

半干法脱硫是把脱硫过程和脱硫产物处理分别采用不同的状态反应，在湿状态下脱硫，在干状态下处理脱硫产物的一种烟气脱硫工艺[3]。从链篦机-回转窑出来的含有粉尘和SO2的烟气从脱硫塔的底部经过文丘里管上升，进入塔内。生石灰在消化器内加水消化后，在消石灰仓储存。将一定量的消石灰粉和水从文丘里喉口上端加入，在脱硫塔内与烟气混合流动，并与烟气中的SO2反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。烟气循环流化床法脱硫效率高，对高硫煤(含硫3%以上)也能达到90%以上的脱硫效率，目前，在半干法等类脱硫技术中单塔处理能力最大、脱硫综合效益最优越。主要缺点是对链篦机-回转窑负荷变化的适应性差，脱硫和除尘相互影响，脱硫系统之后必须再加除尘设备，运行控制要求较高。

1.3 湿法脱硫

石灰(石)-石膏湿法脱硫技术是将石灰石粉加水制成浆液，作为吸收剂泵入吸收塔，与烟气充分接触混合，烟气中的SO2与浆液以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应，生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏[4]。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环，与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。单塔处理脱硫量大，适用于任何含硫量煤种的烟气脱硫，对窑炉的适应性强，但是系统复杂，设备庞大，一般适用于大烟气量窑炉。不同的工况选择不同的脱硫方法，要结合当地气候环境条件，选择对环境污染最小、最符合的脱硫方法才会得到最大的经济效益和社会效益。湿法烟气脱硫技术是指吸收剂为液体或浆液的脱硫技术，反应速度快、脱硫效率高，是目前技术中最成熟的烟气脱硫技术。综上所述，同时结合高硫球团矿烟气的特点，可以看出石灰(石)-石膏湿法脱硫工艺是一种较为适宜于脱除高硫球团矿烧结烟气中的SO2的方法。

2 实践应用分析

2.1 脱硫系统概况

达州某炉料厂链篦机-回转窑烟气脱硫系统采用石灰石膏湿法脱硫工艺，主要由烟风系统、吸收塔系统、脱硫剂制备及输送系统、石膏脱水系统、工艺水系统、氧化空气系统、电气控制系统等组成。达州某炉料厂年产60万t球团的链篦机-回转窑最大出口烟气量约56万m3/h，出口烟气温度约为150℃，烟气含湿量约为8.8%，烟气含氧量约为17%～18%，烟气SO2浓度约3.5 g/Nm3。烟气脱硫系统主要技术参数为：

吸收塔塔釜：直径∅9 m，高度6 m

吸收塔塔体：直径∅7.5 m，高度34.2 m

液气比：15 L/Nm3

喷淋循环量：5544 m3/h

烟气流速：3.5 m/s

烟气有效停留时间：8.74 s

氧化风机：罗茨风机，流量90 m3/min，全压60 kPa

脱硫塔选型主要是根据烟气风速计算的，烟气风速选值具有一定的范围，流速过快导致烟气中的SO2还未来得及与浆液充分反应即排出，无法达到脱硫的目的；流速过慢，根据气液反应的双膜理论和实际工程经验，烟气无法冲破液膜，SO2无法融入液体并发生脱除反应，也无法达到脱硫的目的，因此本项目方案烟气风速选择3.5 m/s。根据确定的烟气风速计算后，脱硫塔选型尺寸为：塔釜内径∅9 m，高6 m；塔体内径∅7.5 m，高34.2 m。烟气进入脱硫塔后以一定流速上升，经过上部交叉布置的5层喷淋装置，每层喷淋装置的覆盖率都在200%～300%，保证烟气在吸收段沉浸在喷淋所布置的气液交换区内，没有烟气能逃脱这一气液交换段，保证了最大的脱硫效果。在第五层喷淋装置上方，设一整套脱水除雾系统。除雾器形式为屋脊式脱水装置，整套脱水除雾装置有效降低了烟气含湿量，烟气中含水率大大降低，确保设备正常运行。

2.2 运行效果分析

烟气脱硫系统稳定运行后，可从脱硫烟气进出口在线自动监测CEMS系统读取数据。实际运行状态为：从下往上分别为1、2、3、4、5层喷淋，运行时开了1，3，4，5层，通过控制pH值在4.8～5.36之间，此时出口SO2浓度在36.7 mg/m3～125 mg/m3之间。整套系统稳定运行时，入口烟气温度为117.9℃，出口烟气温度为50.6℃，出口烟气含氧量为17.8%，入口压力为465.9 Pa，出口压力为92.6 Pa，塔釜液位为4.906 m。由以上运行数据可以看出，该脱硫系统运行良好，出口SO2达标排放，对于入口烟气SO2浓度较高的链篦机-回转窑，烟气石灰石膏法脱硫工艺是一种理想的选择。

3 结论与建议

高硫球团矿烧结烟气脱硫必须选择适合的脱硫工艺，有效控制SO2排放。通过理论对比及实践分析，可以看出石灰(石)-石膏法脱硫工艺是一种适合于处理高硫矿烧结球团烟气SO2的方法。采用湿法脱硫工艺可以有效脱硫烟气中污染物浓度含量较高的SO2，使其达标排放，同时也考虑对于川东地区秋季多雨、冬季多雾这种气候特点，脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后，脱硫后的烟气温度通常在50℃左右，与未脱硫的原烟气直排相比，湿法脱硫后的净烟气在抬升高度及扩散能力方面相对较差，因此当脱硫后烟气从烟囱排出时，烟温与环境温度相差较大，烟气来不及扩散，烟气排放温度与环境温度相差越大，容易形成“白雾”拖尾现象。建议今后应加大对湿法脱硫后的烟气“白雾”现象解决方法的研究，减少湿法脱硫后烟气对周边环境及人群的影响。