鋼鐵廠燒結(jié)煙氣有其煙氣流量波動大、溫度高、粉塵含量不固定等特點。美國一家企業(yè)在從事多年脫硫經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,對燒結(jié)煙氣進(jìn)行了分析,并將動力波脫硫技術(shù)進(jìn)行了不斷完善和改進(jìn),已經(jīng)可以適應(yīng)燒結(jié)煙氣的多種復(fù)雜狀況。 燒結(jié)機(jī)的煙氣流量大致在4000~6000m3/ (m2?h),污染物主要為SO2(一般含量在1000~2000mg/m3),并以燒結(jié)機(jī)中段的煙氣含硫量最高,約為5500 mg/m3,機(jī)頭機(jī)尾較低,只有約350mg/m3。此外,燒結(jié)煙氣還含有較多的水(約為10%)和CO,還含有少量重金屬、HCl、HF、二惡英、VOC、NOx等,還有酸霧和固體粉塵。
從目前的統(tǒng)計來看,濕法脫硫是目前運行穩(wěn)定, 且脫硫效率較高的方法之一,即利用洗滌塔使燒結(jié)煙氣與吸收液充分接觸,以達(dá)到脫除上述污染物的目的。
1.動力波技術(shù)概述
動力波逆噴塔技術(shù)實際上是用于煙道氣脫硫的單元操作技術(shù),它能同時完成對煙道氣的急冷、脫除酸性氣體和固體粉塵等三項功能,可用于燒結(jié)廠、冶金工業(yè)爐窯、電廠、水泥廠、工業(yè)廢棄物焚燒、鈦白粉廠、煉焦廠、煉油廠、鍋爐等廠的廢氣凈化。
來自燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)煙氣自上而下進(jìn)入逆噴塔中,吸收液自下而上逆向噴射與氣體進(jìn)行接觸(反應(yīng)區(qū)或吸收區(qū))從而形成泡沫區(qū),在此區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)了煙氣急冷、酸性氣體脫除、粉塵脫除。氣液分離在分離槽中進(jìn)行,然后通過一種特制的除霧器,即可得到清潔的氣體。
逆噴塔的技術(shù)核心為泡沫區(qū)的吸收,即吸收液與煙氣流向相反,使吸收液與煙氣保持動量平衡,形成泡沫區(qū)。這個泡沫區(qū)是強(qiáng)湍流區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)氣液充分混合,吸收液的接觸面高速更新。煙氣的沖力使吸收液四散飛濺,吸收液與煙氣達(dá)到動態(tài)平衡處形成穩(wěn)定的泡沫層。吸收液的湍動膜包裹了煙氣中的粉塵及氣態(tài)污染物,使煙氣驟然冷卻,酸性氣體被吸收。泡沫區(qū)在逆噴塔內(nèi)的上下移動取決于煙氣和吸收液的相對沖力。由于采用大口徑敞口噴頭,排放煙氣中不存在因霧化而產(chǎn)生的細(xì)小液滴,煙氣與吸收液在逆噴管中相撞后,一起通過逆噴塔進(jìn)入分離裝置。在此,由于重力作用,吸收液與煙氣分離,煙氣通過除霧器排出。吸收液收集于分離裝置底部,用泵打回逆噴頭。
逆噴頭是無堵塞設(shè)計,采用耐磨的碳化硅材料制成,使逆噴塔能處理含固量高、污臟、粘稠的循環(huán)吸收液。這種設(shè)計不但可以大大減少排污處理量,得到良好的經(jīng)濟(jì)效益,同時可使吸收液的濃度大幅度提高。逆噴塔的操作應(yīng)保持在泡沫區(qū)進(jìn)行,所以必須采用合適的液氣比、氣體流速以及噴頭壓力。
正是由于采用了大口徑噴頭,所以對處理燒結(jié)廠這種大流量的含硫煙氣,動力波逆噴塔通常只需要3~7個噴頭即可,而其他脫硫技術(shù)設(shè)計往往需要幾十個甚至上百個噴頭,這不僅節(jié)省了能耗,而且配管系統(tǒng)也簡單了很多。
2.動力波可一塔四用
動力波技術(shù)能在一個塔內(nèi)完成氣體急冷、酸性氣體吸收、粉塵脫除以及塔內(nèi)氧化四種功能。動力波技術(shù)形成的泡沫區(qū)能完成氣體急冷、酸性氣體吸收、粉塵脫除,塔內(nèi)布置的氧化管道能將亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽,從而在一個塔內(nèi)完成脫硫除塵,減少后續(xù)設(shè)備的投入,控制和操作相應(yīng)簡單。對于目前鋼廠的實際情況,大多沒有預(yù)留足夠的空間來建設(shè)脫硫裝置,動力波技術(shù)可一塔四用,能在有限的空間內(nèi)安裝脫硫裝置,設(shè)備占地面積少,適合大多數(shù)鋼廠的實際情況。
動力波的吸收劑有多種選擇,鋼廠可根據(jù)實際需要來決定。動力波逆噴塔的設(shè)計能夠處理燒結(jié)廠最終選擇的吸收劑,如石灰、石灰石、燒堿、廢堿液、氨水、鋼渣等不同類型的吸收劑。例如,當(dāng)采用石灰乳或石灰石時,逆噴塔必須能夠處理含20%漿料的循環(huán)液,并保證氣液相的充分接觸,而不發(fā)生系統(tǒng)的堵塞問題。
燒結(jié)煙氣量的變化幅度大,含硫量高,常規(guī)的脫硫技術(shù)難以承受如此大的波動,而動力波技術(shù)完全能適應(yīng),其煙氣的操作條件可以在50%~120%之間變化,而無需作其他設(shè)備的改變。動力波材質(zhì)的選擇也具有很大優(yōu)勢,因為隨著氣體在進(jìn)料管中急冷,溫度降低,SO2和SO3氣體通過其露點轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠乃釟?,所以材料的選擇必須能承受如此寬范圍的條件變化。動力波在設(shè)計時充分考慮了燒結(jié)機(jī)裝置的特點,根據(jù)不同的進(jìn)口條件選擇不同的材料。在其他塔體等材料的選擇上,動力波采用較低等級的合金材料,減少了投資成本。
動力波管道系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該使得吸收液在管道中流動時處于懸浮狀態(tài),并且應(yīng)避免在容器和管道中的沉降,從而防止管道的堵塞。為此,管徑的選擇應(yīng)使得液體在管道中的流速大于其沉降速率,但流速也不能太大,否則會造成管道的磨蝕。通過采用大口徑無堵塞的噴頭,避免了常規(guī)脫硫塔中嚴(yán)重的腐蝕問題。
對于洗滌后排放液的處理,是將洗滌液進(jìn)行深度氧化,達(dá)到一定的COD(<200g/m3)值后再排放,亦即將亞硫酸鹽進(jìn)一步氧化為硫酸鹽。動力波逆噴塔技術(shù)在設(shè)計時,可以在吸收液槽的下部設(shè)置一個空氣分布器,通過向系統(tǒng)中不斷鼓入空氣使其中的亞硫酸鹽和三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,轉(zhuǎn)化率可達(dá)到95%~99%,從而滿足環(huán)保的要求。
總之,動力波逆噴塔脫硫技術(shù)是一種較為成熟的技術(shù),在各個工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)成功地建造了300多套商業(yè)化裝置;能夠在同一塔中完成氣體急冷、酸性氣體脫除和固體粉塵的脫除等功能;能夠在同一系統(tǒng)內(nèi)對亞硫酸鹽進(jìn)行氧化生成硫酸鹽,減少了后續(xù)的再處理設(shè)施;反應(yīng)區(qū)(吸收區(qū))和氣液分離區(qū)在不同的部分進(jìn)行,從而使得氣液分離區(qū)的材質(zhì)可以采用較低等級的合金鋼,節(jié)省投資費用;大口徑的噴頭設(shè)計從本質(zhì)上解決了系統(tǒng)的堵塞問題,不但減少了裝置的維護(hù)和檢修,也相應(yīng)節(jié)省了能耗和管道方面的投資成本;系統(tǒng)運行穩(wěn)定,操作彈性高,能適應(yīng)燒結(jié)煙氣的變化;占地面積少,適應(yīng)老裝置的脫硫建設(shè)。
責(zé)任編輯: 江曉蓓