燒結煙氣脫硫除塵全解決方案——動力波逆噴洗滌技術
來源：孟莫克化工成套設備（上海）有限公司 閱讀：7895 更新時間：2009-02-09 16:17摘要：通過對國內外燒結煙氣進行分析，對動力波脫硫技術不斷完善改進，開發出來的動力波燒結尾氣脫硫技術完全適應鋼廠燒結煙氣的多種復雜狀況。此技術具有適應燒結煙氣波動大，成分復雜，粉塵含量高，燒結廠脫硫面積有限等難題，是一種操作穩定，脫硫效率高，投資少的燒結尾氣脫硫技術。
關鍵詞：燒結煙氣 脫硫 動力波技術
1 引言
隨著中國鋼鐵行業的不斷發展，中國已成為世界上鋼鐵產量最多的國家之一。但隨之而來的環境問題也越來越嚴重，國家已開始著手對燒結煙氣的廢氣排放制定了嚴格的排放標準, 隨著國家對環保要求越來越嚴格，燒結廠脫硫，綠色鋼鐵已是將來國家環保的一個重要目標。這就對鋼廠的環保設施提出了更高的要求。但目前鋼廠脫硫剛剛起步，方法多而雜，很多都是借鑒其他行業的脫硫方法。而鋼廠燒結煙氣有其自身特有的特點，其煙氣流量波動大，溫度高，粉塵含量不固定等些特點，完全照搬照抄其他行業的脫硫技術明顯不能適用，這是導致目前燒結脫硫面臨的最大問題，所以選擇一種適應鋼廠燒結煙氣脫硫方法已迫在眉睫。美國孟莫克公司（MECS）在延續多年脫硫環保經驗的基礎上，通過對國內外燒結煙氣進行分析，將動力波脫硫技術不斷完善改進，已完全適應鋼廠燒結煙氣的多種復雜狀況。 這為現有裝置改造，新建燒結機尾氣脫硫，建設綠色鋼鐵提供了有利保證。通過分析，燒結廠 污染物主要有以下幾類:
主要為SO2 (一般在1000－2000 mg/Nm3)
– 燒結機中段的尾氣含SO2最高 約為5500 mg/Nm3，機頭機尾低，只有約350 mg/Nm3。
– 單位m2燒結機尾氣流量大概為4,000~6,000 Nm3/hr。
– H2O含量高 （～10％）
– CO高
– 少量重金屬
– 少量的HCl，HF，二堊英，VOC，NOx 等
酸霧 – SO3/H2SO4 （少量）
固體粉塵
從目前全球脫硫行業的統計來看，濕法脫硫是目前運行最穩定且脫硫效率最高的方法。即利用洗滌塔使燒結裝置的尾氣與一種吸收液體充分接觸, 以達到脫除上述污染物的目的。本文從脫除機理,操作條件,設計因素,材料選擇等方面, 全面介紹了一種能滿足燒結廠尾氣脫硫的而且成熟的洗滌技術,即美國孟莫克公司的動力波（Dyna Wave）脫硫除塵逆噴洗滌技術。
2 動力波技術概述
動力波(Dyna Wave) 逆噴塔技術實際上是一個用于煙道氣脫硫的單元操作技術, 它能同時完成煙道氣急冷, 脫除酸性氣體, 脫除固體粉塵三個功能, 可用于多個工業領域, 如燒結廠，冶金工業的爐窯,，電廠, 水泥廠, 工業廢棄物焚燒, 鈦白粉廠, 煉焦廠, 煉油廠, 鍋爐等。自1970年以來, 已經在世界各國建造了300余套裝置, 圖1為其原理示意圖。
 圖1動力波(Dyna Wave) 逆噴塔技術原理示意圖 |
來自燒結機的含污染物的尾氣自上而下進入直桶型的逆噴塔中, 而吸收液自下而上逆向噴射與氣體進行接觸(反應區或吸收區),形成泡沫區，在此區域能達到煙氣急冷，酸性氣體脫除，粉塵脫除。汽液的分離在分離槽中進行, 然后通過一特制的除霧器, 即為清潔的氣體。
逆噴塔的技術核心為泡沫區的吸收, 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。這個泡沫區是強湍流區域，在此區域氣液充分混合，吸收液接觸面高速更新。煙氣的沖力使吸收液四散飛濺，吸收液與煙氣達到動平衡處形成穩定的泡沫層。吸收液的湍動膜包裹了煙氣中的粉塵及氣態污染物，使煙氣驟然冷卻，酸性氣體被吸收。泡沫區在逆噴塔內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生的細小液滴, 煙氣與吸收液在逆噴管中相撞后，一起通過逆噴塔到分離裝置，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。
逆噴頭是無堵塞專利設計，其直徑最大可為14’’左右, 采用耐磨的碳化硅材料制成, 使逆噴塔能處理含固量高，或污臟，粘稠的循環吸收液。這種設計不但可以大大減少排污處理量，得到良好的經濟效益，同時可使吸收液的濃度大幅度提高。逆噴塔的操作應保持在泡沫區進行, 所以必須采用合適的液氣比, 氣體流速以及噴頭的壓力。
正是由于采用了大口徑的噴頭, 所以對處理燒結廠這種大流量的含硫廢氣, 動力波(Dyna Wave) 逆噴塔通常只需要3到7個噴頭即可, 而其他脫硫技術設計往往需要幾十個甚至上百個的噴頭, 這不僅節省了能耗, 而且配管系統也簡單了很多。
3 動力波一塔四用功能
動力波技術能在一個塔內完成氣體急冷，酸性氣體的吸收，粉塵脫除以及塔內氧化四種功能。動力波技術形成的泡沫區能完成氣體急冷，酸性氣體吸收，粉塵脫除，塔內布置的氧化管道能將亞硫酸鹽氧化能硫酸鹽，從而在一個塔內完成脫硫除塵，減少后續設備的投入，控制和操作相應簡單。對于目前剛廠的實際情況，大多沒有預留足夠的空間來建設脫硫裝置，動力波技術一塔四用，能在有限的空間內完成脫硫工藝，設備占地面積少，適合大多數鋼廠的實際情況。
動力波吸收劑可多種選擇，業主可根據實際需要來決定。動力波（DynaWave）逆噴塔的設計能夠處理燒結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%漿料的循環液并保證汽液相的充分接觸而沒有系統堵塞問題。
燒結煙氣變化幅度大，含硫量高，常規的脫硫技術難于承受如此大的波動，而動力波技術能完全適應，其煙氣的操作條件可以在50%-120%之間變化，而無需作其他設備上的改變。動力波材質的選擇也是其中一個很大的優勢，因為隨著氣體在進料管中急冷，溫度的降低, SO2和 SO3氣體通過其露點轉變為冷凝的酸氣, 所以材料的選擇必須能承受如此寬范圍的條件變化。動力波在設計時充分考慮了燒機裝置的特點，根據不同的進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。
動力波系統管道系統的設計應該使得吸收液在管道中流動時處于懸浮狀態, 并且應避免在容器和管道中的沉降, 從而防止管道系統的堵塞。為此, 管徑的選擇應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.采用大口徑無堵塞的噴頭,避免了常規脫硫塔中嚴重的腐蝕問題。
對于洗滌后排放液的處理,我們將洗滌液進行深度氧化, 達到一定的COD(小于200g/m3)值后再排放, 亦即將亞硫酸鹽進一步氧化為硫酸鹽。孟莫克公司的動力波(Dyna Wave) 逆噴塔技術在設計時, 可以在吸收液槽的下部設置一空氣分布器, 通過向系統中不斷鼓入空氣使得其中的亞硫酸鹽和三氧化硫轉化為硫酸鹽, 轉化率可達到95%~99%, 從而滿足環保的要求。
4 工藝流程
本實例是孟莫克公司為某燒結廠設計的燒結機尾氣處理系統。下圖利用石灰為脫硫劑設計的燒結尾氣脫硫方案。
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5 結論
與其他煙道氣脫硫技術相比,孟莫克公司的動力波(Dyna Wave)逆噴塔脫硫技術具有以下顯著特點,完全可用于燒結廠裝置的尾氣脫硫:
1) 是一種成熟的技術,在各個工業領域已經成功地建造了300多套商業化裝置;
2) 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三種功能;
3) 能夠在同一系統內對亞硫酸鹽進行氧化生成硫酸鹽,減少了后續的再處理設施;
4) 反應區(吸收區)和汽液分離區在不同的部分進行,從而使得汽液分離區的材質可以采用較低等級的合金鋼,節省投資費用;
5) 大口徑的噴頭設計從本質上解決了系統的堵塞問題, 不但減少了裝置的維護和檢修, 也相應節省了能耗和管道方面的投資成本;
6) 系統運行穩定，操作彈性高，能適應燒結煙氣的變化；占地面積少，適應老裝置的脫硫建設。
