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首鋼球團(tuán)煙氣脫硫工藝及設(shè)備優(yōu)化與改造

 　　首鋼1 # 氧化球團(tuán)生產(chǎn)線采用鏈篦機(jī) - 回轉(zhuǎn)窯 - 環(huán)冷機(jī)工藝，其煙氣脫硫采用脫硫除塵一體化的密相塔半干法脫硫技術(shù)。原生產(chǎn)原料 85% 為低硫自產(chǎn)磁精礦粉，設(shè)計(jì)進(jìn)口煙氣SO 2 含量≤800 mg/m 3 ，隨著高硫秘魯精礦粉配加比例逐步提高至 40% 后，脫硫塔進(jìn)口煙氣SO 2 含量由750 mg/m 3 升高至1 100 mg/m 3 。通過(guò)對(duì)循環(huán)灰輸送工藝、密相塔加灰工藝、循環(huán)灰加濕攪拌裝置、除塵進(jìn)口布風(fēng)工藝等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化與改造，保證了外排煙氣出口SO 2 含量≤180 mg/m 3 。

　　1 前 言

　　首鋼1 # 氧化球團(tuán)生產(chǎn)線采用鏈篦機(jī) - 回轉(zhuǎn)窯 - 環(huán)冷機(jī)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬(wàn) t/a。于2013 年 8 月底完成脫硫系統(tǒng)工藝改造，投入運(yùn)行。采用脫硫除塵一體化的密相塔半干法脫硫技術(shù)對(duì)球團(tuán)生產(chǎn)煙氣進(jìn)行脫硫，設(shè)計(jì)脫硫塔進(jìn)口煙氣SO 2 含量 ≤800 mg/m 3 。2014 年1 月份首鋼開始進(jìn)行提鐵降硅工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)配礦工藝進(jìn)行了調(diào)整。隨著秘魯精礦粉配加比例逐步提高至40% 后，脫硫塔進(jìn)口煙氣SO 2 含量由750 mg/m 3 升高至1 100 mg/m 3 。通過(guò)對(duì)循環(huán)灰輸送工藝、密相塔加灰工藝、循環(huán)灰加濕攪拌裝置、除塵進(jìn)口布風(fēng)工藝等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化與改造，提升了脫硫工藝的脫硫效率，實(shí)現(xiàn)了脫硫工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，保證了外排煙氣出口SO 2 含量≤180 mg/m 3，達(dá)到了本地環(huán)保部門規(guī)定的 180 mg/m 3 以下標(biāo)準(zhǔn)。

　　2 脫硫工藝簡(jiǎn)介

　　球團(tuán)煙氣脫硫工藝系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)、密相塔系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、脫硫劑儲(chǔ)備輸運(yùn)系統(tǒng)、脫硫劑循環(huán)輸送系統(tǒng)、副產(chǎn)物儲(chǔ)備輸運(yùn)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)，及其與之配套的供水、供電、供氣設(shè)施等構(gòu)成，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表 1。

　　

 　　工作原理:脫硫除塵一體化的密相塔半干法脫硫技術(shù)是一種以鈣基脫硫劑 CaO 為主的增濕類煙氣脫硫技術(shù)，細(xì)粉狀脫硫劑在加濕混合器內(nèi)加濕混合，水均勻分配到顆粒表面，加濕后的脫硫劑與 SO 2 在脫硫塔內(nèi)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。球團(tuán)煙氣脫硫工藝流程如圖 1 所示。

　　

　　3 工藝優(yōu)化及改造

　　3. 1 問(wèn)題的提出

　　首鋼球團(tuán)廠一直采用首鋼礦業(yè)公司自產(chǎn)精礦粉為生產(chǎn)原料。為了提高球團(tuán)礦品位和綜合入爐品位，降低高爐渣比與焦比，提高高爐利用系數(shù)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，自2014 年1 月份開始進(jìn)行提鐵降硅工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，改用 60% 的自產(chǎn)精礦粉 +40%秘魯精礦粉進(jìn)行氧化球團(tuán)生產(chǎn)。經(jīng)檢測(cè)，自產(chǎn)精礦粉與秘魯精礦粉的含硫量分別為0. 089% 與0. 18%。原料改變的直接后果是生產(chǎn)煙氣中二氧化硫的含量大幅提高，脫硫裝置進(jìn)口煙氣SO 2 含量由750 mg/m 3 升高至1 100mg/m 3 。為了達(dá)到本地環(huán)保部門規(guī)定的外排煙氣出口SO 2 含量≤180 mg/m 3 的要求，對(duì)原有的脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化與改造。

　　3. 2 改造脫硫塔底灰斗，提高脫硫劑循環(huán)量

　　原設(shè)計(jì)脫硫塔的塔底為平底，布置有1 # 、2 # 、3 # 脫硫劑循環(huán)出料口，靠近煙氣進(jìn)口的為1 #出料口，1 # 出料口上方正對(duì)著經(jīng)雙軸攪拌加濕機(jī)加濕攪拌后的加料下灰口，循環(huán)脫硫劑經(jīng)加濕攪拌后進(jìn)入脫硫塔，與煙氣中的SO 2 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸鈣和亞硫酸鈣，從而脫除煙氣中的SO 2 。加濕攪拌后的脫硫劑進(jìn)入脫硫塔后，由于自身重力，并不能全部隨煙氣流一起進(jìn)入脫硫塔上方繼續(xù)參與脫硫反應(yīng)，其中的大顆粒依粒徑大小依次落入1 # 、2 # 、3 # 出料口，在出料口處由氣力輸送方式輸送至雙軸攪拌加濕機(jī)內(nèi)，反復(fù)以上過(guò)程。從而導(dǎo)致塔底的循環(huán)脫硫劑系統(tǒng)出現(xiàn)“短路”現(xiàn)象，大顆粒脫硫劑不能參與脫硫系統(tǒng)的大循環(huán)，水分和質(zhì)量越長(zhǎng)越大，形成了局部惡性循環(huán)。塔底的“平底船式”灰斗結(jié)構(gòu)加劇了這一過(guò)程，大量脫硫劑堆積于死角并出現(xiàn)板結(jié)，導(dǎo)致灰斗的實(shí)際利用空間大幅降低，嚴(yán)重時(shí)造成塔底1 # 、2 # 給料機(jī)及輸灰管道出現(xiàn)堵塞，影響脫硫效果。為了解決此問(wèn)題，將脫硫塔原設(shè)計(jì)的“平底船式”大灰斗改造為3 個(gè)錐形料斗，使脫硫劑在灰斗內(nèi)不能留存，全部參與系統(tǒng)的循環(huán)，提高了脫硫劑的循環(huán)量，促使脫硫劑加水過(guò)程更加均勻，塔底脫硫劑水分降低了0. 4% ～0. 5%，雙軸加濕機(jī)循環(huán)脫硫劑白灰的水分降低了0. 6% ～0. 8%，為后期增大加水量、提高脫硫率提供了條件。灰斗改造前后的塔底脫硫劑水分、雙軸加濕機(jī)循環(huán)脫硫劑水分對(duì)比分別見(jiàn)表2與表3，灰斗結(jié)構(gòu)改造示意見(jiàn)圖2。

　　

　　3. 3 優(yōu)化循環(huán)脫硫劑工藝管道，提高循環(huán)速率

　　脫硫塔有一個(gè)新脫硫劑加入點(diǎn)，新脫硫劑由脫硫劑倉(cāng)用氣力輸送方式通過(guò)該點(diǎn)直接打入脫硫塔。另有3 個(gè)循環(huán)脫硫劑加入點(diǎn)，其中1 個(gè)是脫硫塔底灰斗脫硫劑循環(huán)加入點(diǎn)，另2 個(gè)是遠(yuǎn)離雙軸攪拌加濕機(jī)的除塵器3 # 、4 # 灰斗中累積的脫硫劑加入點(diǎn)，由灰斗下方給料機(jī)經(jīng)氣力輸送管道，少量加水后直接打入脫硫塔的左右兩側(cè)。因此，如何縮短除塵 1 # 、2 # 灰斗的脫硫劑進(jìn)入脫硫塔的過(guò)程，對(duì)提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率意義重大。

　　為此，對(duì)塔底循環(huán)脫硫劑輸送管道進(jìn)行了改造，將塔底水分含量高的循環(huán)脫硫劑用氣力輸送至脫硫塔，進(jìn)入脫硫塔的點(diǎn)位就選在雙軸攪拌加濕機(jī)上方的脫硫塔壁處。同時(shí)，將除塵器1 # 、2 # 反吹頻次提高1. 5 倍，灰斗下方的給料量也提高近1. 5 倍，在雙軸攪拌加濕機(jī)灰量不變的情況下，加濕水量也相應(yīng)提高了40% 以上，2 臺(tái)雙軸的加水量由0. 7 ～0. 8 t/h 均提高至1. 2～1. 3 t/h，加濕水總量由 2. 0 ～ 2. 2 t/h 提高至3. 0 ～3. 2 t/h，并對(duì)  # 、2 # 雙軸攪拌加濕機(jī)的 2臺(tái)水泵進(jìn)行增容改造來(lái)滿足脫硫系統(tǒng)對(duì)水量的需求。輸灰管道改造后，相應(yīng)提高了循環(huán)脫硫劑的循環(huán)倍率，直接提高了脫硫塔內(nèi)的脫硫劑濃度含量，使脫硫系統(tǒng)的脫硫效率得到了大幅改善。改造前后脫硫系統(tǒng)加水量及脫硫效果對(duì)比見(jiàn)表4 與表5，脫硫塔底循環(huán)脫硫劑輸送管道改造示意如圖3。

　　

　　3. 4 增加立式攪拌裝置，改善脫硫劑與煙氣的攪拌效果，提高脫硫效率

　　煙氣與加濕后的循環(huán)脫硫劑接觸面積越大，脫除SO 2 的量就越高，脫硫效果越好。由于加濕循環(huán)灰從雙軸下料口落下后與攪拌軸的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，為了加強(qiáng)脫硫劑與煙氣的混合效果，在雙軸攪拌加濕機(jī)下料口處增加了2 臺(tái)立式攪拌裝置，使加濕循環(huán)脫硫劑從雙軸下料口落下后立即進(jìn)行攪拌，并與煙氣混合，提高了煙氣與加濕循環(huán)灰的接觸面積，使雙軸的加水量進(jìn)一步提高至1. 5 t/h × 2 臺(tái)，脫硫效果得到進(jìn)一步提升。增加立式攪拌裝置前后的脫硫效率對(duì)比見(jiàn)表6。

　　

　　4 結(jié) 語(yǔ)

　　1)通過(guò)對(duì)脫硫塔底灰斗改造，解決了原灰斗積灰、結(jié)塊的問(wèn)題，使脫硫塔底所有的脫硫劑均參與脫硫系統(tǒng)的循環(huán)，提高了脫硫劑的循環(huán)量，同時(shí)為提高脫硫劑的加水量提供了條件，有利于系統(tǒng)脫硫效率的提高。

　　2)通過(guò)優(yōu)化改造循環(huán)脫硫劑工藝管道、增容加水水泵與立式攪拌裝置等措施，提高了脫硫劑的循環(huán)速率，從而提高了脫硫塔內(nèi)部脫硫劑的濃度，實(shí)現(xiàn)了脫硫劑在脫硫塔內(nèi)的“密相”，提高了其脫硫效果。同時(shí)，通過(guò)增大對(duì)脫硫劑的加水量，使脫硫塔內(nèi)煙氣、脫硫劑和水三相混合更加均勻，脫硫效果進(jìn)一步提高。在高硫秘魯精礦配比逐步提高至40%，脫硫塔進(jìn)口煙氣SO 2 濃度由750 mg/m 3 升至1 100 mg/m 3 的情況下，實(shí)現(xiàn)了外排煙氣出口SO 2 ≤180 mg/m 3 的目的，達(dá)到了本地環(huán)保部門的規(guī)定。