LJS型钢铁烧结干法烟气脱硫工艺研究与应用
摘要:本文通过对湿法和干法脱硫工艺进行比较，以及消化引进技术基础上，针对烧结烟气特性而开发的LJS型双级反应烧结干法烟气多组份脱除工艺， 并在福建三钢对2#180m2烧结机成功应用，脱硫效率达93%以上，同时全部脱除SO3、HCl、HF等酸性气体，该项目的实施可明显改善钢铁厂周边的大气环境。
关键词:烧结烟气, 干法脱硫, 双级反应
1 前言
福建三钢闽光股份有限公司位于三明市区，环保要求高。 福建省环保局要求三钢新上的一台180m2烧结机，必须配套建设烟气脱硫装置。由于烧结机烟气脱硫在国内外均刚起步，缺乏成熟的应用范例。为此，三钢公司进行了长达一年多的考察和调研。
三钢公司在对干、湿法多种脱硫工艺进行可行性对比分析后，首先排除了湿法工艺，因为湿法脱硫工艺存在以下对三钢公司不利的因素：
1)设备和烟囱需要防腐，特别是由于烧结烟气，无论是否加装GGH，烟囱均需防腐，而烟囱防腐处理投资大、难度高；
2)耗水量大，存在废水排放，需要进一步配套废水处理装置；
3)投资和能耗较高，运行和维护费用高；
4)烟囱高度较低，烟囱冒白烟不利于工厂形象，容易造成周围老百姓的误解。
5)脱硫石膏无法处理。脱硫石膏用于水泥厂需要进一步烘干和成球，需要进一步的投资，不经济，用于制作石膏板又担心纯度无法满足要求，没有销路。
为此，三钢公司确定采用成熟的干法脱硫工艺。在进一步对国内干法脱硫工艺和装置进行调研论证基础上，最终选择龙净在电厂干法脱硫技术成功应用基础上， 专门针对烧结烟气特性开发的LJS型双级反应 （干法）烟气多组份脱除工艺。该工艺具有以下特点：
1)虽然没有烧结烟气脱硫的业绩，但已有包括火电厂300MW机组在内的几十台干法脱硫装置的应用业绩，工艺技术成熟、可靠。龙净还是国内大型环保设备的专业制造商，拥有除尘器、干式石灰消化器、气力输送等干法脱硫工艺关键设备的设计和制造能力。
2)可以直接利用三钢现成的生石灰，在岛内消化成消石灰，运行成本低。
3)配套布袋除尘器，粉尘排放小于50mg/Nm3，还可以与机头的电除尘器配合使用，来保证烟囱的排放不因机头电除尘器的不正常工作而受影响。
4)耗水量小，没有废水排放，电耗也低。
5)该工艺可以脱硫全部的SO3和HCL、HF 酸性气体，设备的烟囱均不需要防腐。
6)特别是，三钢了解到，钢铁厂烧结机排放的烟气中含有一定的二恶英（据德国克虏伯公司的研究证明，烧结机烟气所排放的二恶英占欧洲所有二恶英排放总量的20％以上），该工艺配套布袋除尘器，今后通过添加活性炭，可以进一步脱除二恶英。
三钢于2007年1月与龙净签订合同，2007年3月完成设计审查。从2007年6月初开始安装，10月18日正式投入运行。
2 工艺机理及流程
一个典型的LJS型烟气净化系统由吸收剂及吸附剂注入系统、吸收塔系统、物料再循环系统、工艺水系统、脱硫后除尘器系统以及仪表控制系统等组成，其工艺流程见图1：
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烧结机烟气经过机头电除尘器后进入主抽风机，然后直接进入烟囱排放，或者通过LJS系统净化后返回烟囱排放。LJS净化系统的流程为：烟气从底部进入LJS 吸收塔，吸收剂（消石灰）、吸附剂（可选项，其目的是吸附二恶英等有机污染物）、循环灰在吸收塔的文丘里管前高温段加入，随烟气一起通过文丘里管，在文丘里管上部形成循环流化床，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质，除去烟气中的SOX、HCl、HF 等气体，为了达到最佳的反应温度，在文丘里管上部设置喷水降温装置，为快速化学反应创造合适的温度条件。经过吸收塔净化后的烟气从顶部向下进入下游的除尘器进行除尘，净化后的烟气经ID 风机返回烟囱排放。除尘器收集到的物料一部分返回吸收塔进一步反应，只有一小部分从灰斗排到副产物仓。
该脱硫工艺的主要化学反应式为：
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3 主要技术参数
三钢烧结机LJS型双级反应（干法）烟气多组份脱除工艺装置采用旁路布置，主要技术参数如下：
1)烧结机基本参数：主机规格：180m2；主抽风机：7500m3/min；年运行时间：7500h；
2)脱硫装置设计参数：需脱硫的烟气量（半脱） ：430000m 3/h；入口SO2浓度：3000-5000mg/Nm3；入口烟气温度：140～180℃，最高240℃；脱硫效率：≥93% ；出口SO2浓度：≤400mg/Nm3；出口烟气温度：75 ℃；出口粉尘浓度：≤50mg/Nm 3；
4 工艺布置
整个净化系统布置在烟囱后厂区主干道及成球车间道路之间，吸收塔、布袋除尘器、ID 风机等设备中心线呈直线布置。吸收塔、生消石灰仓横跨厂区主干道，用钢支架支撑在混凝土平台梁上，混凝土平台两柱跨度为8m，平台顶部距地面7m，净空达5.5m以上，能满足现有厂区主干道交通的需要。脱硫布袋除尘器相对于吸收塔横向布置，其平台与吸收塔平台标高一致，利用平台下与地面之间的空间，布置部分流化风机等工艺设备，脱硫引风机布置在地面层，控制楼布置在二层平台面上。主要辅助工艺设施如工艺水系统、吸收剂制备系统就近围绕脱硫塔，各设备的平面和空间组合，既做到工作分区明确，又做到合理、紧凑，最大限度地节省了用地。其外观照片见图2。
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5 运行情况
2007年10月，三钢180m2烧结机烟气脱硫系统顺利通过240小时的连续满负荷考核试运行。 三钢烧结烟气脱硫DCS运行画面示于图3。
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1)主要运行参数：烟气量：430000-460000m3/h；脱硫率：≥93%，最高达到99% ；出口烟气温度：73-76℃；出口SO2浓度：30～380mg/Nm3；出口粉尘浓度：～30mg/Nm 3；
2)能耗、物耗：电耗：1056kw（含脱硫系统、ID 风机）；水耗量：19t/h（含石灰消化用水）；生石灰耗量：1.4t/h。
3)投资及运行费用：项目总投资：3000 万元；运行费用：625 元/ 吨SO2（不含折旧）。
6结语
LJS型烧结烟气干法脱硫工艺的研究及应用成功，可使得三钢烧结原来排放的烟气中含SO2平均5000mg/m3，降低到平均浓度小于400mg/m3，甚至小于100mg/m3。 大大降低了大气SO2的排放量和排放浓度，从而大大减轻了对环境的污染物。三钢项目的投运表明，该工艺技术成熟，经济适用，也标志着三钢为实现钢铁行业烧结机SO2减排迈出了坚实的一步。
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