專利名稱：一種燒結(jié)煙氣脫硫凈化方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金燒結(jié)煙氣凈化領(lǐng)域，具體涉及一種對來自燒結(jié)煙氣的脫硫凈化方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，隨之而來其產(chǎn)生的大量二氧化硫廢氣造成的環(huán)境污染也非常嚴(yán)重，燒結(jié)工序是鋼鐵工業(yè)二氧化硫的主要排放源。最近，國家加大了二氧化硫治理力度，要求對燒結(jié)煙氣進行脫硫，減少二氧化硫排放，最大程度上減弱二氧化硫?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響。目前，國內(nèi)外燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)日趨成熟和完善，無論是濕法脫硫還是干法脫硫(或半干法脫硫)都取得了良好的脫硫效果，這是由于電廠煙氣SO2濃度高(電廠煙氣溫度及煙氣量比較穩(wěn)定)，對環(huán)境的污染更為嚴(yán)重，因此電廠煙氣脫硫開展較早，積累了一定的經(jīng)驗。但對于燒結(jié)煙來講，由于燒結(jié)煙氣自身的特點，采用現(xiàn)有的燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)是不可行的，原因在于(1)燒結(jié)工況不穩(wěn)，煙氣量波動大。(2) 二氧化硫排放濃度低波動范圍寬。隨著原料來源的不同、燒結(jié)工藝參數(shù)(如料層厚度、空氣過剩系數(shù)、燒結(jié)溫度堿度等)的變化，燒結(jié)煙氣二氧化硫排放濃度低且波動范圍寬。(3)煙塵中含有微量金屬元素。(4)含有害氣體，如 H2S、NOX, SOX, HCL、HF、二噁英等。(5)含濕量大，燒結(jié)工藝特點決定，煙氣中的含水量在10%左右。(6)溫度變化范圍大，隨工況變化。由于國外燒結(jié)煙氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)尺度較為寬松，德國為500mg/m3，丹麥為200mg/ m3，因此國外燒結(jié)煙氣開展脫硫的較少。日本在20世紀(jì)70年代建設(shè)的大型燒結(jié)廠先后采用了燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)，脫硫方式為濕式吸收法。日本NKK(現(xiàn)為JFE)京濱制鐵所采用氨-硫氨法進行燒結(jié)煙氣的脫硫，自1989年投入運行以來，雖運行穩(wěn)定，但這種方法存在氨逃逸， 污染空氣；副產(chǎn)品硫酸氨中含有重金屬，不能直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，另外對設(shè)備的耐腐蝕性要求較高等缺點。日本新日鐵名古屋鋼鐵廠的3臺燒結(jié)機應(yīng)用了利用活性炭吸附原理的燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝裝置。該方法是在活性炭移動層吸收塔入口處，向煙氣中加入脫硝所需的氨，煙氣在吸收塔內(nèi)形成硫酸、硫酸氫氨等物質(zhì)被活性炭吸附去除。吸附了硫酸和銨鹽的活性炭被送入脫吸塔，經(jīng)加熱至400°c左右即可解吸出高濃度S02。解吸出的高濃度SA送往副產(chǎn)品回收裝置利用，生產(chǎn)高濃度硫磺(純度達99.9%以上)或濃硫酸(純度98%以上)，再生后的活性炭則經(jīng)冷卻篩去雜質(zhì)后送回吸收塔進行循環(huán)使用。經(jīng)過多年的運行發(fā)現(xiàn)，該裝置可以同時實現(xiàn)較高的脫硫率(95% )和脫硝率(40% )，而且具有較好的除塵效果。但是缺點是一次性投資大，運行費用高。煙氣脫硫有干法、半干法、濕法三種，濕法脫硫雖然脫硫效率高，但存在著設(shè)備投資大，占地面積大，水資源浪費，二次污染嚴(yán)重等缺點，因此這種方法的應(yīng)用受到一定的制約。因此現(xiàn)在世界范圍內(nèi)燒結(jié)機煙氣脫硫有從濕法向半干法發(fā)展的趨勢，1998年旋轉(zhuǎn)噴霧脫硫法(屬于半干法)首次在德國杜依斯堡鋼廠70m2小型燒結(jié)機得到成功應(yīng)用，但對于大型燒結(jié)機煙氣來講，大型型燒結(jié)機由于煙氣量更大，煙氣的成分、燒結(jié)工況變化更加復(fù)雜， 對煙氣脫硫工藝技術(shù)要求更高，不是簡單的放大和調(diào)整就可以實現(xiàn)的。近來國家加大了二氧化硫治理力度，要求脫硫后燒結(jié)煙氣SO2在lOOmg/m3以下，比國外嚴(yán)格，德國為500mg/m3，丹麥為200mg/m3。因此國內(nèi)許多鋼廠對燒結(jié)煙氣相應(yīng)采取了脫硫措施；包鋼采用的ENS半干法脫硫法CaOH\MgOH新粉投加管道，煙氣帶入反應(yīng)塔，與霧化水反應(yīng)，是濕潤、反應(yīng)、干燥、電除塵，排放這樣一個過程。由于包鋼的鐵礦為含氟礦，采用 ENS法的目的是以脫氟為主，脫硫為輔，且包鋼燒結(jié)脫硫除氟裝置投資太高、副產(chǎn)難處理，在不經(jīng)過改進的情況下尚不適合其它企業(yè)發(fā)展。石家莊鋼采用密相干塔脫硫法，該法屬于半干法，利用干粉鈣基脫硫劑與布袋灰一起進入加濕消化，灰水3 5%由塔頂進入與由上部進入的煙氣反應(yīng)，含水灰循環(huán)有好的反應(yīng)性、流動性，設(shè)有攪拌，增強傳質(zhì)，脫硫效率達到90%，脫硫劑利用率98%。三明鋼廠采用循環(huán)流化床法，該法屬于半干法，生石灰消化后一塔內(nèi)一在流化狀態(tài)下與反應(yīng)一除塵器一灰返回流化循環(huán)。循環(huán)流化床整體形成形成較大接觸面積，提高了脫硫效率。柳州鋼廠采用氨-硫銨法，化害為利，亞硫酸氨溶液(濃度為3% )吸收—亞硫酸氫氨一吸收焦?fàn)t煤氣中的NH3—亞硫酸氨，再被送回?zé)Y(jié)廠以循環(huán)往復(fù)利用。為保證吸收液穩(wěn)定的濃度，要定期外排部分吸收液，并用空氣將排出液中的亞硫酸氨氧化成硫酸氨回收利用。寶鋼燒結(jié)機脫硫裝置采用石灰-石膏法，工藝本身是非常成熟的，脫硫效率高，關(guān)鍵是要看其副產(chǎn)物如何更好的利用，該法水耗量大，屬于濕法脫硫。煙氣一冷卻塔加濕一吸收塔與漿液反應(yīng)一鼓空氣氧化后濃縮、脫水，得到90%以上石膏。馬鋼選用奧鋼聯(lián)MEROS脫硫工藝、攀鋼選用循環(huán)流化床工藝、漣鋼選用LEC半干法工藝等。可以說國內(nèi)燒結(jié)脫硫處于百花齊放、百家爭鳴的階段，但仍沒有一種成熟可靠、運行穩(wěn)定且適合我國國情的燒結(jié)脫硫工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對來自燒結(jié)煙氣的脫硫凈化方法，以解決燒結(jié)煙氣脫硫的問題。本發(fā)明的工藝流程為燒結(jié)煙氣一靜電除塵器一主抽風(fēng)機一脫硫塔一脈沖袋式除塵器一增壓風(fēng)機一煙囪一外排。脫硫塔及脈沖袋式除塵器分離出來粉塵處理的工藝流程為，粉塵一刮板輸送裝置一散料卸料機一罐車一粉塵利用。本發(fā)明在燒結(jié)機主抽風(fēng)機后依次安裝脫硫塔、脈沖袋式除塵器、增壓風(fēng)機；脫硫塔內(nèi)設(shè)旋轉(zhuǎn)霧化器及煙氣分配器，制漿系統(tǒng)輸出的漿液最終通過脫硫塔上部的漿液頂罐與霧化器連接。為保證進入脫硫塔的氣流分布均勻、合理，本發(fā)明脫硫凈化方法在脫硫塔頂部及塔內(nèi)中央設(shè)有頂部煙氣分配器和中心煙氣分配器，燒結(jié)煙氣按比例分流后經(jīng)煙氣分配器進入脫硫塔，進入頂部煙氣分配器的煙氣比例為55% 65%，進入中心煙氣分配器的煙氣比例為35% 45%。采用圓周進氣方式，使其無論進氣量如何變化，均可達到斷面氣流均勻分布，使煙氣和霧化的液滴充分混合，有助于煙氣與液滴間質(zhì)量和熱量傳遞，使干燥和反應(yīng)條件達到最佳。為保證脫硫后的煙氣順暢、平穩(wěn)地排出脫硫塔，脫硫塔出口管道頂部上仰15°角、 底部向下傾斜15°角。本發(fā)明的配套裝置包括制漿系統(tǒng)、進出口煙道、給排水系統(tǒng)及控制閥門、高低壓配電系統(tǒng)、DCS自動控制系統(tǒng)等。本發(fā)明為達到燒結(jié)煙氣脫硫目的，在燒結(jié)主抽風(fēng)機后設(shè)置旋轉(zhuǎn)噴霧干燥脫硫塔進行煙氣脫硫，脫硫后濃度彡100mg/m3。本發(fā)明旋轉(zhuǎn)霧化器通過高速旋轉(zhuǎn)(9000 lOOOOr/min)所產(chǎn)生的離心力，將脫硫劑漿液霧化成30 80微米的小霧滴，以便與燒結(jié)煙氣氣流充分接觸，達到高效率脫硫目的，其脫硫劑為在噴入脫硫塔前將生石灰加水放熱消化成Ca(OH)2的漿液，漿液固含量為 20% 25% (固含量稱取一定量的漿液，在某一特定溫度下加熱干燥一定時間，冷卻至室溫后稱量，干燥后固體質(zhì)量與原漿液質(zhì)量的百分比)。為降低脫硫后煙氣的含塵濃度，本發(fā)明脫硫凈化方法在脫硫塔后設(shè)置高效脈沖袋式除塵器，根據(jù)煙氣及粉塵特性，選用PTFE基布亞克力覆膜型濾袋材質(zhì)，從而保證凈化效率，處理后粉塵排放濃度< 30mg/m3。為克服脫硫系統(tǒng)增加的阻力，本發(fā)明脫硫凈化方法在脈沖袋式除塵器后設(shè)置一臺軸流增壓風(fēng)機，保證為脫硫系統(tǒng)正常運行提供足夠的動力。本發(fā)明漿液量可自動調(diào)節(jié)。當(dāng)SA濃度和煙氣溫度發(fā)生變化時，調(diào)節(jié)漿液給漿量 (在漿液管路上設(shè)有流量檢測及流量調(diào)節(jié)閥)，能迅速跟蹤負(fù)荷的變化。由于霧化器是基于高速旋轉(zhuǎn)(9000 lOOOOr/min)產(chǎn)生的離心力來達到霧化漿液的目的，因此漿液霧化效果與給漿量無關(guān)，漿液量變化不改變漿液霧化和脫硫效果。為防止霧化器堵塞，本發(fā)明漿液系統(tǒng)設(shè)有漿液篩分裝置，確保進入霧化器的漿液控制在霧化器能接受的范圍，不會發(fā)生霧化器堵塞現(xiàn)象；為防止脈沖袋式除塵器糊袋和輸灰系統(tǒng)卡堵，在脫硫劑噴入脫硫塔前將生石灰加水放熱消化成Ca (OH)2漿液，不是直接用 CaO粉末，不會出現(xiàn)未消化的CaO在除塵器內(nèi)吸水、放熱而導(dǎo)致糊袋和輸灰系統(tǒng)卡堵現(xiàn)象。為防止脫硫系統(tǒng)腐蝕，將除塵器出口煙氣溫度控制在煙氣露點溫度15°C以上的安全溫度。因此，脫硫系統(tǒng)采用碳鋼作為結(jié)構(gòu)材料，整套脫硫系統(tǒng)不需防腐處理，也不需要重新加熱系統(tǒng)。主抽風(fēng)機后的原煙道做為脫硫系統(tǒng)的旁路煙道，在脫硫系統(tǒng)入口煙道與旁路煙道分別安裝入口檔板閥及旁路檔板閥，入口檔板閥及旁路檔板閥可以進行相互切換，脫硫系統(tǒng)的建設(shè)、運行、檢修及故障狀態(tài)均不影響燒結(jié)工序的正常生產(chǎn)運行。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)系統(tǒng)簡單、運行阻力低、操作維護方便。
2)脫硫效率高。采用旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫硫，漿液霧化成極細(xì)的霧滴，極大地提高了煙氣與霧滴接觸的比表面積，使該法Ca/S比最小達到1. 1 1. 3，脫硫效率最高達97%。 既具有濕法高效優(yōu)點，同時又具有干法脫硫不腐不堵，整個系統(tǒng)在干態(tài)下運行的優(yōu)點。3)漿液量隨時而靈活的自動調(diào)節(jié)。根據(jù)濃度和煙氣溫度變化情況，調(diào)節(jié)漿液給漿量，系統(tǒng)能迅速跟蹤負(fù)荷的變化。由于是通過離心力的作用來達到霧化漿液的目的，因此漿液量變化不改變漿液霧化和脫硫效果。4)對三氧化硫、HCL、HF等酸性物有接近100%的脫除率。5)采用石灰窯成品除塵系統(tǒng)收集的石灰粉作為脫硫劑，滿足循環(huán)經(jīng)濟的要求。6)可用低質(zhì)量的水作為脫硫工藝水，且脫硫不產(chǎn)生廢水。7)設(shè)置了旁路，不影響燒結(jié)的正常生產(chǎn)。8)通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)塔內(nèi)霧化脫硫劑漿液量，來適應(yīng)燒結(jié)工況的變化，且不會增加后續(xù)除塵器的負(fù)荷。9)副產(chǎn)物可綜合利用，可用于建材生產(chǎn)添加料、免燒磚等多種用途，實現(xiàn)廢棄物再利用，滿足“循環(huán)經(jīng)濟”的要求。


附圖1為脫硫前的燒結(jié)煙氣凈化工藝流程的示意圖；附圖2為本發(fā)明工藝流程的示意圖；附圖3為附圖2中脫硫塔出口管道的放大圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明如圖1所示，原生產(chǎn)工藝為來自燒結(jié)機1的機頭煙氣經(jīng)電除塵器2凈化后，由燒結(jié)主抽風(fēng)機3拽引通過煙道經(jīng)出口擋板閥5排入燒結(jié)主煙囪16。如圖2所示，本發(fā)明的工藝流程為燒結(jié)煙氣一靜電除塵器一主抽風(fēng)機一脫硫塔一脈沖袋式除塵器一增壓風(fēng)機一煙囪一外排。具體為來自燒結(jié)機1的機頭煙氣經(jīng)電除塵器2凈化后，由主抽風(fēng)機3出口煙道引出，經(jīng)煙氣旁路擋板閥5和入口擋板閥4切換后， 送入旋轉(zhuǎn)噴霧脫硫塔6，燒結(jié)煙氣按一定比例分流進入頂部煙氣分配器7(60% )及中心煙氣分配器8 (40% )進行氣流均布后，與被霧化器9霧化的脫硫劑接觸，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)， 氣體中的S02被吸收凈化。參與反應(yīng)的脫硫劑是由石灰漿液系統(tǒng)配制合格的石灰漿液10(生石灰加水配置成固含量為20% 25%的石灰(Ca(OHU)的漿液)(固含量稱取一定量的漿液，在某一特定溫度下加熱干燥一定時間，冷卻至室溫后稱量，干燥后固體質(zhì)量與原漿液質(zhì)量的百分比)，根據(jù)原煙氣S02濃度及煙氣溫度，石灰漿液10及脫硫塔降溫水11定量送入置于脫硫塔頂部的漿液頂罐12，頂罐12內(nèi)漿液自流入脫硫塔頂部霧化器9，漿液經(jīng)霧化器霧化成 30-80 μ m的霧滴，與脫硫塔6內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收S02的作用。由于石灰漿液為極細(xì)小的霧滴，增大了脫硫劑與S02接觸的比表面積，S02脫除率可高達97%，脫硫并干燥的粉狀顆粒部分沉入塔底排出，定期由罐車外運。如圖3所示，為保證脫硫后的煙氣順暢、平穩(wěn)地排出脫硫塔，脫硫塔出口管道頂部
6上仰15°角、底部向下傾斜15°角，塔外部分水平方向出氣；從脫硫塔出來煙氣中的其余顆粒隨煙氣進入脈沖袋式除塵器13進行進一步的凈化和氣固分離，凈煙氣由增壓風(fēng)機14 抽引經(jīng)脫硫系統(tǒng)出口擋板閥15由煙囪16排入大氣。脈沖袋式除塵器13收集的粉塵定期由罐車外運。脫硫并干燥的粉狀顆粒部分沉入塔底排出，定期由罐車外運。其余顆粒隨煙氣進入脈沖袋式除塵器13進行進一步的凈化和氣固分離，凈煙氣由增壓風(fēng)機14抽引經(jīng)脫硫系統(tǒng)出口擋板閥15由煙囪16排入大氣。脈沖袋式除塵器13收集的粉塵定期由罐車外運。本發(fā)明與原工藝方法的主要區(qū)別原燒結(jié)煙氣凈化工藝無脫硫措施，只是通過電除塵器對燒結(jié)煙塵進行凈化，其煙氣中的等酸性物質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)。增加脫硫工藝后，不但使燒結(jié)煙氣中的SO2得到了凈化，而且也使粉塵排放濃度大大降低。
權(quán)利要求
1.一種對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法，其特征在于，采用旋轉(zhuǎn)噴霧半干法凈化工藝， 其工藝流程為燒結(jié)煙氣一靜電除塵器一主抽風(fēng)機一脫硫塔一脈沖袋式除塵器一增壓風(fēng)機一煙囪一外排，脫硫塔及脈沖袋式除塵器分離出來的粉塵經(jīng)收集處理后運走利用，燒結(jié)煙氣按比例分流后經(jīng)煙氣分配器進入脫硫塔，進入頂部煙氣分配器的煙氣比例為55% 65%，進入中心煙氣分配器的煙氣比例為35% 45%，采用圓周進氣方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法，其特征在于，其具體工藝過程為，脫硫塔內(nèi)旋轉(zhuǎn)霧化器以9000 lOOOOr/min的速度旋轉(zhuǎn)，將脫硫劑漿液霧化成 30-80微米的霧滴噴射到煙氣上，與脫硫塔內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收SO2,脫硫塔后的煙氣再經(jīng)脈沖袋式除塵器凈化，凈化后的粉塵排放濃度< 30mg/m3，袋式脈沖除塵器出口煙氣溫度大于煙氣露點溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法，其特征在于，所述的脫硫劑為在噴入脫硫塔前將生石灰加水放熱消化成Ca(OH)2的漿液，其漿液固含量為 20% 25%。
4.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1 3所述對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法的設(shè)備，其特征在于，在燒結(jié)機電除塵后面的燒結(jié)主抽風(fēng)機后經(jīng)煙道安裝脫硫塔，脫硫塔后面設(shè)置脈沖袋式除塵器，脈沖袋式除塵器后面接增壓風(fēng)機；脫硫塔內(nèi)設(shè)旋轉(zhuǎn)霧化器及煙氣分配器，制漿系統(tǒng)輸出的漿液最終通過脫硫塔上部的漿液頂罐與霧化器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法的設(shè)備，其特征在于， 脫硫塔出口管道頂部上仰15°角、底部向下傾斜15°角。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法的設(shè)備，其特征在于， 制漿系統(tǒng)設(shè)有漿液篩分裝置，確保進入霧化器的漿液不會發(fā)生霧化器堵塞現(xiàn)象。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法的設(shè)備，其特征在于， 主抽風(fēng)機后的煙道分為旁路煙道和脫硫系統(tǒng)入口煙道，在脫硫系統(tǒng)入口煙道與旁路煙道分別安裝入口檔板閥及旁路檔板閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對來自燒結(jié)煙氣脫硫的凈化方法及設(shè)備，其特點是采用旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫硫，工藝流程為燒結(jié)煙氣—靜電除塵器—主抽風(fēng)機—脫硫塔—脈沖袋式除塵器—增壓風(fēng)機—煙囪—外排，煙氣按比例分流后經(jīng)煙氣分配器進入脫硫塔，進入頂部煙氣比例為55％～65％，進入中心煙氣比例為35％～45％，采用圓周進氣方式。本發(fā)明通過高速旋轉(zhuǎn)霧化器將石灰漿液霧化成30～80微米霧滴，與經(jīng)過頂部煙氣分配器和中心煙氣分配器進行氣流均布后燒結(jié)煙氣充分接觸，達到高效率脫硫目的。本發(fā)明具有脫硫效率高、漿液量自動調(diào)節(jié)、水耗低、系統(tǒng)簡單、運行阻力小、操作維護方便、對燒結(jié)工況適應(yīng)性強、對脫硫劑的品質(zhì)要求不高、副產(chǎn)物可綜合利用等優(yōu)點。
文檔編號B01D53/80GK102380308SQ20101027276
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者馮占立, 劉莉, 周曉東, 周航, 孫鳳軍, 孫巍, 常治鐵, 張慶文, 郭曉峰, 陳洋, 馬曉彬 申請人:鞍鋼集團工程技術(shù)有限公司