试析湿式DS系列专利脱硫技术在球团烧结烟气脱硫的应用

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摘 要：烧结球团生产过程中的二氧化硫烟气给环境带来了较大的威胁，随着节能减排理念的提出，国家加强了对二氧化硫烟气的治理，钢铁行业也加快了对烧结球团脱硫技术的研究，不同的脱硫技术得到应用。本文以湿式脱硫设备为基础，分析了设备中烟气系统、吸收系统、制浆系统和排水系统的应用。

关键词：湿式脱硫设备；烧结球团；技术应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.019

0 引言

随着国内重工业的发展，钢铁产品的需求量逐年上升，烧结球团生产过程中的烟气量逐年增多，由于技术水平的限制，二氧化硫烟气不能有效处理，对环境治理工作带来了较大的压力[1]。国家推行“十二五”计划后，环保部门办不了一些环境治理措施，对钢铁生产过程中的脱硫工艺提出了较高的要求。《污染物排放标准》中规定钢铁烧结球团行业排入大气中的二氧化硫含量在200mg/Nm3以下，面对严格的排放标准，烧结球团行业为了生存和发展，必须对脱硫系统进行改造。本文提出的湿式脱硫设备（ds- 多相反应器），具有较高的脱硫效益。

1 湿式脱硫技术的应用原理

在烧结球团烟气脱硫中应用湿式石灰-石膏法应用过程中，DS-多相反应器为核心设备。DS-多相反应器系统中包含多个吸收单元，不同的单元都有相应的回转体式结构。反应器顶端流出烟气和制备好的吸收浆液，在特殊内置结构的作用下，气、液相的速度和方向将会出现变化。中央回转体结构保证浆液在流动过程中均匀分布，形成液膜和液幕，液膜和液幕从中央位置向四周扩散。塔壁上的锥环将散开的浆液向下聚集，形成新的液膜和液幕。液幕与吸收塔中的结构产生冲击时，扩散成液沫和液滴。由于生产过程中产生的烟气和浆液之间存在较大的速度差，烟气穿过液幕时，液幕将会被雾化小直径的雾滴，此时反应器中将会充满液膜、液幕和液滴。气体和液体充分接触的过程中，烟气中的二氧化硫气体将会被有效吸收。 从结构上看，吸收塔内的速度场分为涡流区域和高速流动区域，其中涡流区域可以加快浆液的混合，保证充分接触，从上到下涡流区将会被逐渐压缩；高速流动区主要实现浆液的分散和雾化，增大浆液的接触面积，从上到下高速流动区将会逐渐扩大，浆液的雾化效果逐渐加强[2]。

2 湿式脱硫技术的应用

2.1 技术方案和应用流程

湿式石灰-石膏法脱硫过程中，在吸收塔中加装DS-多相反应器，工况烟气量设计时每小时处理21万m?烟气量，以提高脱硫效率为目标。脱硫工艺中的吸收剂为石灰粉，脱硫后的烟气会经过除雾器，除雾器除去烟气中有害雾滴，之后烟气经过烟囱排放，脱硫产物主要为石膏浆液，可以将料浆泵送到建筑用地。球团厂应用的脱硫系统中包含烟气系统、吸收系统、制浆系统和排水系统，主要设备为吸收塔、循环槽、循环泵、排出泵、氧化设备、除雾器、烟囱、石灰粉存储设备、给料泵等，其中循环槽中包括搅拌装置。工业生产中的烟气进入多相反应器，脱硫后的烟气进入除雾器，除雾器除雾后经过烟囱排放，为了避免酸液对烟囱的腐蚀，可以应用高分子材料制作烟道和烟囱[3]。

一般球团厂烟气中的二氧化硫浓度高于5000mg/Nm?，为了提高脱硫效率，湿式脱硫工艺应用过程中可以将两台多相反应器串联使用，不同的多相反应器中包含三个组合单元，反应器的直径一般为4500mm。不同多相反应器下安装有循环槽，循环槽上部侧面接装烟气出口通道。针对一级循环槽而言，其中的脱硫浆液经过排出泵排出。原有的烟气和吸收浆液从反应器流入，气体和液体充分混合接触，之后进入循环槽，早循环槽上部分离。烟气进入吸收塔中与吸收浆液充分混合，烟气中的大部分二氧化硫被吸收，吸收后的烟气进入二级吸收塔，之后与吸收剂充分反映，降低二氧化硫的排放浓度。在制浆系统中，重要的工作是要完成石灰浆液制备，浆液制备过程中涉及到浆液的储存和给料系统设计。石灰原料经过密封罐车运输到脱硫场地，之后通入适量的压缩空气，保证石灰原料可靠储存。储存系统中设置有料位测量器和称重装置，称重装置按照需求量将石灰导入制浆槽中，按照科学的比例加入工艺水混合通过一定时间的搅拌后制成石灰浆液，石灰浆液的固体含量控制在15%以下。制备好的石灰浆液经过吸收剂给料泵进入烟气吸收系统。脱硫过程中应用的给排水系统包括工艺水给水和脱硫浆液处理系统，厂区内的工业水管网可以为生产过程提供工艺水，脱硫石膏可以经过料浆排出泵排出，同时可以将尾矿池内的澄清液回收，用于石灰制浆过程和补充吸收过程。

2.2 应用实例

某球团厂应用湿式DS脱硫技术，从2014年运行至今，系统运行稳定，脱硫效率较高，设备运行过程中维护方便，管理费用较低。

应用过程中，烟气进入一级吸收塔，烟气与塔中的吸收剂充分反应，70%的二氧化硫被吸收，剩下的二氧化硫会进入到二级吸收塔中与吸收剂反应，将排出的二氧化硫含量降到最低。气体和液体在吸收塔内形成高速流动区域，两者充分 混合，脱硫效率进一步提高。该球团厂脱硫前后的二氧化硫浓度分别为4565000mg/Nm?和48mg/Nm?，二氧化硫的产生量和排放量分别为1445吨和42吨，综合脱硫效率在98%左右。设备应用过程中发现，由于没有应用喷嘴，循环泵的扬程较小，能耗降低，年费用月40万元，脱硫成本约300元/吨，与传统的双碱法脱硫工艺相比，脱硫成本降低400元/吨。设备运行过程中，吸收塔耐磨耐高温，维护方便，避免了传统吸收工艺中塔体渗漏的问题，使用过程中也不必对塔体进行维修，脱硫效率提高的同时运行和维护费用降低。

3 结束语

湿式石灰-石膏法脱硫工艺应用过程中，在吸收塔中加装DS-多相反应器，与传统的湿式石灰-石膏法脱硫工艺相比，脱硫效率提高，安装、运行和维护方便，。钢铁行业面临环境压力的同时，湿式脱硫工艺可以被广泛应用于烧结球团，改善环境，加快节能减排步伐。

参考文献：

[1] 杨莹.湿式DS系列专利脱硫技术在球团烧结烟气脱硫的应用[J].华中科技大学，2014，25（04）：171.

[2] 史汉祥.DS-多相反应器--新型二氧化硫烟气湿法脱硫吸收设备[J].电力标准化与计量，2015，13（01）：26.

[3] 罗龙，杜长坚，林春源等.DS-I催化剂脱硫脱氮技术的实验研究[J].电力环境保护，2001，17（03）：116.