烧结工序和烟气脱硫系统的稳定运行研究

何春艳 尹承磊 鹿素艳

1.山东国舜建设集团有限公司 山东 济南 250300;2.利津县水利局 山东 东营 257400

随着烟气脱硫脱硝装置的应用发现,烧结与烟气脱硫在运行参数调节中受到影响。怎样协调烧结、脱硫脱销系统从而实现节能降耗,确保烧结产能稳定运行,适用高炉需求,值得进一步研究。

一、烧结生产与脱硫脱硝系统运行概述

(一)烧结烟气特征

烧结设备运行效率高、烟气量大且温度高。伴随着烧结运行的深入,烟道中烟气温度保持在的100-160℃。此外,烟气粉尘浓度高,以铁和化合物为主,因为材料不同含有不同微量重金属、碱金属元素。烟气湿量大,为提升烧结料层透气效果,混合料在烧结时添加水混合、制粒。科学配比水含量约8%。烟气中存在HF、NOx,与水接触产生酸雨、对金属构件产生腐蚀,对人体健康产生影响。受原料中硫负荷影响,通常在900--2500mg/m3。因为烧结停机不稳定,烧结烟气浓度、温度、湿度等变化较大。

(二)脱硫方法

现阶段,常见烧结烟气脱硫技术有湿法、半干法、干法。其中,湿法包含石灰-石膏法、氨-硫酸铵法、海水法、双碱法等。半干法包含密相塔法、循环流化床法、MEROS法、ND 法、LEC法、电子束照射法、喷雾干燥法等。干法技术包含活性碳法。其中,石灰-石膏湿法技术完善,循环流化床法一次性投入较少、操作简单、稳定性强,在烧结烟气脱硫中运用较多。

(三)处理工艺原理

烧结主抽风机出口位置的烧结烟气温度约140℃,由塔底流入吸收塔,在吸收塔底端,烧结烟气与吸收剂、循环脱硫灰融合产生化学反应。烟气在吸收塔底端文丘里管加速,物料处于循环流化床中,气固两相受气流影响产生混合。该过程中生成絮状物返回并解体,重新被气流提升,文丘里出口扩管段设置喷雾装置,雾化水使二氧化硫与Ca(OH)2反应生成离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上塔内发生二次反应,形成副产物CaSO3·1/2 H2O。同时,还有与HF、HC1反应形成副产物等。通过净化后,烟气由塔上端排出流入脱硫除尘器,排出烟囱。固体颗粒经过除尘器再循环系统,返回吸收塔基需反应。将剩余得脱硫灰渣通过物料传输到脱硫灰仓,再利用运输设备排放。

二、烧结与脱硫脱硝系统反应

(一)科学配料,降低有害物质排放

配比疆内低钒硫铁精粉有助于烧结脱硫脱硝,研究适合的烧结工艺,尤其是利用疆内铁精粉低硫、含钒钛的特点,研发烧结过程脱销方案,减少设备运行成本。同时,低排放、高指标。第一,配比低硫矿。进口铁精粉品味高、硫含量高,剩余铁精粉含钒钛成分也较多,其余铁精粉为低硫含量有助于烧结脱硫。第二,配比低钒钛狂,减少烧结NOx生成量。结合材料中钒钛特点,烧结燃烧时对NO 的SCR 还原反应具有催化效果,减少烟气NOx生成率。低钒钛精粉多为磁铁矿,TiO2含量不足5%,对高炉炉况影响有限,配比其他磁铁精粉烧结,低温条件下烧结趋势明显。以NOx形成机理与燃烧温度为条件,燃烧温度也能够抑制NOx的形成。

(二)各系统参数控制

第一,烧结系统运行要求。烧结终端BTP 温度与位置保持350±50℃,烧结重点集中于最后两个风箱。根据脱硫系统对烟气质量要求,决定烟道温度保持130--145℃。烟道压力控制方法,通常烟道负压保持10.0--16.0k Pa。风箱温度迅速提高BRP控制在19号风箱,16号风箱废弃温度100℃作为预估BRP依据。当16号风箱温度在90℃以下,预估BRP 点滞后。当温度超过100℃时,预估BRP点将提前,预测BTP点也会提前。第二,烧结烟气脱硫脱硝系统运行要求。烧结设备启闭需做好与脱硫系统、余热系统协调,烧结设备启动启动脱硫系统,脱硫引风机启动后控制风门开度,让烟气量达到1600Km3/h,吸收塔塔入口压力保持-0.7Kpa。当烧结设备启动后,监控烧结烟气系统,调整床层压升降1.2Kpa。灰斗与空气斜槽的流化风温度提升至90--120℃。吸收塔入口负压低于-0.3Kpa才能启动消化器系统。此外,还要注意常规生产下要避免吸收塔进口压力高于0.6Kpa、出口流量小于1400Km3/h。对于可能出现的安全事故需及时停控。脱硫吸收塔进口烟气温度保持140--160℃,出口烟气温度79±2℃。烟气脱硫脱硝排放标准为：颗粒物小于30mg/Nm3,二氧化硫低于180mg/Nm3,氮氧化物NOx小于200mg/Nm3。

(三)系统运用要求

第一,脱硫优先。确保烧结烟气脱硫脱硝系统符合排放要求,如果没有达到要求需及时整改。第二,风量稳定。控制烧结主抽风门开度确保脱硫吸收塔进口烟气流量、压力、吸收塔压降。第三,烟气热量稳定。根据脱硫系统吸收塔进口烟温,利用烧结终点废气烟气烟温达到烧结烟道废气烟温,符合脱硫吸收塔进口烟温要求。此外,烧结终点不可发生变化才能保证烧结饼带走的热量适用余热回收对环冷机烟温需求。第四,烧结终点稳定。烧结期间,对三系统自动化控制流程与连接通讯等途径整合,增加连锁控制,适应烧结终端与烟 道烟温,不仅符合烧结脱硫脱硝要求,还能达到余热回收系统要求实现多系统控制。

(四)人员控制

提高工作人员专业水平,使工作人员充分掌握系统操作过程,提高随机应变能力以防发生紧急情况时正确应对,对关键参数控制生成操作控制回路。在烧结、脱硫、余热系统之间创建通信连接,工作人员按照参照变化控制系统运行。关于吸收塔入口压力、压降、循环风挡等关键参数与主抽风门、烧结流程生成自动连锁系统。当符合要求后全线停止运行,防止环保外排引起安全事故。

结语

通过对烧结烟气二氧化硫生成与排放机理研究,根据技术风险与运行风险、投资成本、二次排放等影响要素,我国自主知识产权的密相塔法具有脱硫效率高、运行成本低的特点,副产物可持续应用,烧结烟气脱硫技术应用效果良好。烧结烟气脱硫技术应将二氧化硫脱除与NOx同步实现,活性炭法是一种理想得技术,不过怎样制造高质廉价的活性炭吸附剂,减少成本投入有待进一步研究。此外,优化脱硫系统,特别是优化硫资源回收处理外围系统与活性炭循环应用系统,从而减少成本投入。