鑒于燒結(jié)礦成分的復(fù)雜性和生產(chǎn)工藝的差異性，燒結(jié)煙氣脫硫遠(yuǎn)比電廠煙氣脫硫難度大。拋開(kāi)處理介質(zhì)的理化和煙氣特性，單純比較市場(chǎng)上用于電廠鍋爐的干、濕法脫硫技術(shù)沒(méi)有太大意義。燒結(jié)煙氣脫硫被列為我國(guó)《2007年～2020年中國(guó)鋼鐵行業(yè)科技發(fā)展指南》中的重點(diǎn)研發(fā)課題，開(kāi)發(fā)一套經(jīng)濟(jì)可靠、技術(shù)先進(jìn)的燒結(jié)煙氣脫硫?qū)ｍ?xiàng)技術(shù)，對(duì)于寶鋼乃至全國(guó)鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)煙氣治理都具有重要意義。
無(wú)錫鋼管有限公司現(xiàn)主導(dǎo)產(chǎn)品：結(jié)構(gòu)管、流體管、高壓鍋爐管、化肥專用管、合金管、異型管、精密冷拔管、大口徑厚壁管、機(jī)械加工用管。常備資源材質(zhì)為： 10#、20#、35#、45#、16Mn、27SiMn、CrMo910、15CrMo、35CrMo、12Cr1Movg
獨(dú)特氣噴旋沖工藝確保脫硫效果
2005年，寶鋼研究院在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)研發(fā)，他們根據(jù)燒結(jié)煙氣的特性，對(duì)國(guó)內(nèi)外各種脫硫技術(shù)進(jìn)行了深入對(duì)比分析，選定石灰石-石膏法工藝路線為研發(fā)基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了氣噴旋沖燒結(jié)煙氣脫硫工藝。
脫硫原理決定方案可行性。待處理的燒結(jié)煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后，首先進(jìn)入吸收塔前的冷卻預(yù)處理裝置，與冷卻工藝水和冷卻漿液接觸，隨后進(jìn)入氣噴旋沖吸收塔，煙氣經(jīng)氣噴旋沖裝置由氣噴管下部的氣噴孔高速噴入吸收漿液中。由于特殊的氣噴管結(jié)構(gòu)和陣列形式，使得噴出的煙氣在漿液中發(fā)生劇烈的對(duì)沖、剪切、旋轉(zhuǎn)、破碎，從而進(jìn)行充分的氣液傳質(zhì)，并發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)，同時(shí)煙氣中殘留的煙塵等污染物也在這一過(guò)程中被進(jìn)一步除去。反應(yīng)后生成的亞硫酸鈣在吸收塔下部漿液區(qū)，與氧化風(fēng)機(jī)鼓入的氧化空氣作用，被強(qiáng)制氧化成硫酸鈣，進(jìn)而結(jié)晶生成石膏。煙氣在吸收塔塔漿液區(qū)被彌散成微細(xì)氣泡，在三相傳質(zhì)反應(yīng)過(guò)程中得以凈化，直至氣泡上升至液面處破裂，完成凈化過(guò)程。經(jīng)過(guò)組合式除霧器前后兩級(jí)的粗、精氣液分離作用后，凈煙氣達(dá)到設(shè)定指標(biāo)要求，由煙囪排放。
關(guān)鍵設(shè)備確保脫硫效果。針對(duì)燒結(jié)煙氣HF、HCl、重金屬、堿金屬等含量多、腐蝕性強(qiáng)、易黏結(jié)、易結(jié)垢，他們?cè)谖账霸O(shè)置一冷卻預(yù)處理裝置，以降低入塔煙溫，保證吸收塔的熱安全性，并為脫硫反應(yīng)創(chuàng)造最佳的反應(yīng)溫度條件，有效解決了傳統(tǒng)工藝易堵、降溫效果差等問(wèn)題。他們將重金屬、堿金屬和一部分煙塵除去，防止了吸收塔內(nèi)的堵塞、結(jié)垢，并保證了石膏品位；通過(guò)脫除燒結(jié)煙氣中大部分HF、HCl，減輕了對(duì)吸收塔等后續(xù)設(shè)備的腐蝕。
針對(duì)燒結(jié)煙氣量波動(dòng)大，一般的噴淋塔、循環(huán)流化床等很難適應(yīng)這一難題，他們采用空氣動(dòng)力學(xué)原理，將脫硫裝置開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)為氣噴旋沖吸收塔。漿液為連續(xù)相，氣體塔體從中部進(jìn)入，經(jīng)氣噴旋沖裝置噴出成為離散相進(jìn)入液相，氣液兩相強(qiáng)烈旋沖、擾動(dòng)、高效傳質(zhì)，對(duì)煙氣波動(dòng)的適應(yīng)能力強(qiáng)，脫硫、除塵效率高，吸收反應(yīng)一次完成，漿液不需循環(huán)，功耗小，同時(shí)，脫硫副產(chǎn)物石膏結(jié)晶好、粒徑大，便于綜合利用。
他們開(kāi)發(fā)了吸收塔外水平煙道式兩級(jí)除霧器，凈截面流速高，結(jié)構(gòu)緊湊，除霧內(nèi)件制作加工方便，便于沖洗且阻力損失小。與吸收塔上部的空塔結(jié)構(gòu)形成組合式除霧器，出口煙氣中液滴含量小于75mg/Nm3。
中試試驗(yàn)提供可靠依據(jù)。燒結(jié)脫硫中試裝置建于寶鋼不銹鋼分公司3號(hào)燒結(jié)機(jī)旁，設(shè)計(jì)處理煙氣量9萬(wàn)m3/h，于2006年10月底投運(yùn)。在實(shí)際煙氣條件下，他們針對(duì)不同工況開(kāi)展了全面試驗(yàn)研究。主要包括各種條件對(duì)系統(tǒng)壓力影響的試驗(yàn)；脫硫效率影響因素正交試驗(yàn)；煙氣冷卻預(yù)處理、氣噴旋沖裝置的性能試驗(yàn)與開(kāi)發(fā)，為工程建設(shè)提供成套工藝設(shè)計(jì)和非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)；針對(duì)性的各種防腐材料掛片實(shí)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出兩種適合燒結(jié)煙氣脫硫的專用防腐膠泥，為工程選材提供依據(jù)；各種條件下系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行攻關(guān)研究，形成運(yùn)行控制成套技術(shù)；石膏理化性能分析對(duì)比試驗(yàn)，為后續(xù)利用提供依據(jù)；廢水成分分析。他們形成了50多萬(wàn)字的燒結(jié)煙氣脫硫整套技術(shù)資料，18項(xiàng)專利組成的專利包和15項(xiàng)企業(yè)技術(shù)秘密。
工程化應(yīng)用取得顯著成果
寶鋼組織召開(kāi)了燒結(jié)脫硫?qū)ｎ}評(píng)審會(huì)議，與會(huì)專家對(duì)該工藝技術(shù)給予了充分肯定，寶鋼決定在其4臺(tái)大型燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程中進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在工程化應(yīng)用過(guò)程中他們開(kāi)發(fā)了系列關(guān)鍵技術(shù)，包括工程熱力學(xué)系列模型與計(jì)算、冷卻方案；氣噴旋沖裝置數(shù)值模擬、結(jié)構(gòu)方案、加工技術(shù)開(kāi)發(fā)；工程放大漿液擾動(dòng)和強(qiáng)制氧化技術(shù)開(kāi)發(fā)、工程方案；工程系統(tǒng)防腐的研發(fā)方案；吸收塔上部結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型與除霧器工程方案；大工程系統(tǒng)防結(jié)垢、防堵技術(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行控制方案；系統(tǒng)調(diào)試方案與運(yùn)行技術(shù)規(guī)程；應(yīng)急預(yù)案技術(shù)開(kāi)發(fā)與有關(guān)技術(shù)規(guī)程；工程燒結(jié)脫硫石膏質(zhì)量監(jiān)控及資源化利用方案；大型燒結(jié)脫硫工程廢水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)；工程建設(shè)技術(shù)支撐以及系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行及問(wèn)題處理，他們?cè)诠こ袒^(guò)程中共申報(bào)專利8項(xiàng)和技術(shù)秘密20項(xiàng)。
工程化應(yīng)用情況。目前，該技術(shù)已在寶鋼內(nèi)部4套燒結(jié)脫硫工程中成功應(yīng)用，如梅鋼3號(hào)180平方米燒結(jié)機(jī)全煙氣脫硫工程、不銹鋼分公司1號(hào)224平方米燒結(jié)機(jī)全煙氣脫硫工程、寶鋼分公司3號(hào)495平方米燒結(jié)機(jī)全煙氣脫硫工程和2號(hào)495平方米燒結(jié)機(jī)全煙氣脫硫工程。
以梅鋼脫硫工程為例，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理煙氣量平均為61萬(wàn)Nm3/h，煙氣進(jìn)口SO2濃度平均為1500mg/m3，出口SO2濃度平均在70mg/m3，脫硫率達(dá)95%。人工監(jiān)測(cè)SO2平均濃度及脫硫率與在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相吻合。煙塵凈化效率人工監(jiān)測(cè)的平均進(jìn)口粉塵濃度為362mg/Nm3時(shí)，出口粉塵平均濃度為31.6mg/Nm3，平均效率達(dá)88.5%。SO3去除率≥50%，HCl去除率≥80%，HF去除率≥90%。本工藝對(duì)NOX和具有較高的脫除效率，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，NOX脫除率約30%～50%，脫除率約為40%～60%。煙囪出口處低溫冷凝形成“白霧”，梅鋼實(shí)測(cè)“白霧”冷凝液滴的pH值為6.0左右。實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)阻損約為3.2kPa，鈣硫比為1.03，與設(shè)計(jì)值一致。系統(tǒng)的平均電耗為2190kWh，小于2800kWh的設(shè)計(jì)電耗；系統(tǒng)平均水耗為32.2t/h，廢水產(chǎn)生量2.5t/h，小于33t/h和3t/h的設(shè)計(jì)水耗和廢水排放量。廢水送廠內(nèi)綜合廢水處理系統(tǒng)處理后回用。經(jīng)檢驗(yàn)，正常運(yùn)行下脫硫石膏中CaSO4·2H2O的平均含量為90.02%，含水率在10%左右，全部售給建材廠。
與半干法工藝運(yùn)行情況對(duì)比。為了方便比較，以寶鋼分公司3臺(tái)495m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫裝置為例，對(duì)比分析本工藝和半干法（CFB）的運(yùn)行成本和運(yùn)行情況，見(jiàn)表1、表2。
技術(shù)應(yīng)用成果。寶鋼采用氣噴旋沖燒結(jié)煙氣脫硫工藝裝備的3套大中型燒結(jié)煙氣脫硫工程，截至2010年底，累計(jì)減排SO23.35萬(wàn)噸，減排粉塵1820多噸，總經(jīng)濟(jì)效益1.03億元，顯著改善了區(qū)域環(huán)境。作為國(guó)內(nèi)投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良的燒結(jié)脫硫成套工藝和裝備之一，該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)起到了示范作用。（2011年7月14日中國(guó)冶金報(bào)）
表1寶鋼3套燒結(jié)脫硫裝置運(yùn)行成本
*注：脫硫劑折合為石灰石粉的相應(yīng)數(shù)據(jù)。
表2 半干法與濕法脫硫裝置運(yùn)行情況對(duì)比
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