SDA法脱硫技术在泰钢180m2烧结机的应用实践

SDA法脱硫技术在泰钢180m2烧结机的应用实践

薛成大，任爱民，刘荣，唐国栋，吕瑞军

（山东泰山钢铁集团有限公司炼铁部山东莱芜271100）

摘要：本文主要介绍了烧结机烟气脱硫技术方法之一——SDA法旋转喷雾干燥吸收脱硫技术的工艺流程、脱硫原理以及应用效果分析。该方法能适应烧结烟气复杂多变的特点，脱硫效率高，运行稳定，泰钢是国内烧结行业首家应用该技术的单位。

关键词：SDA法脱硫旋转喷雾干燥吸收烧结烟气

1 前言

烧结机头烟气中主要有害气体是硫和氮的氧化物，是钢铁企业SOx的主要排放源，约占钢铁公司排放总量的50%。国家近年来要求企业采取有效措施进行烧结烟气二氧化硫的治理。泰钢公司高度重视烧结烟气脱硫项目，作为改善地区环境质量的重要手段，并达到山东省《钢铁工业污染物排放标准》第二时段排放限值要求，满足政府下达的二氧化硫排放总量控制要求，2009年4月18日泰钢与江苏大峘集团有限公司签订了烧结机烟气脱硫工程总承包合同，6月初开始土建施工，10月28日开始单机调试，12月8日热负荷联动试车成功，投入运行。

2 泰钢180m2烧结机概况

泰钢180m2烧结机始建于2006年8月，于2007年6月竣工投产，年产高碱度烧结矿199.584万吨。所用原料有铁矿粉、固体燃料（焦粉、无烟煤）、熔剂（生石灰粉、白云石粉）及工业副产品。其中，铁矿粉含硫量在0.04%左右，焦粉、无烟煤含硫量0.7%左右，生石灰、白云石粉含硫量在0.04%左右，生产的烧结矿含硫量一般在0.03%以下。原料中的硫80%以上在烧结过程中被氧化成二氧化硫进入烧结烟气。未实施脱硫工艺前，烧结烟气中SO2浓度在600-1300mg/m3，每年烧结工序二氧化硫排放总量为5000吨左右，烟气通过120米高烟囱进行稀释扩散后排入大气。

3 脱硫工艺的选择

针对烧结系统烟气排放量大、二氧化硫排放浓度低、波动范围宽、烟气质量不稳定等特点，泰钢组织专业设计、技术人员实地考察了柳钢、三钢、日钢、梅钢、莱钢等烧结烟气脱硫项目的实际运行情况，并与国内烧结烟气脱硫工程技术公司进行技术交流，经综合比较，认为旋转喷雾干燥吸收脱硫技术——SDA法（Spray Drying Absorption的缩写：喷雾干燥吸收）更适合烧结烟气SO2治理。因为SDA脱硫工艺具有可靠性高、系统简单、操作弹性大、SO2脱除率高、Ca/S低、可用低品质的石灰、可简单地增设活性碳喷射装置，有效去除二噁英、重金属等污染物、也可方便地与脱硝装置衔接，同时具有脱硫产物输送简单、投资低、运行和维护成本低等优点，工艺技术水平国际领先，具有良好的市场推广价值和广泛的应用前景。为此确定在180m2烧结机采取SDA法进行烟气脱硫治理。

4 SDA法脱硫技术简介

4.1 SDA法脱硫工艺流程

SDA法是丹麦Niro（尼鲁）公司开发的一种半干法烟气脱硫技术。经过20多年的发展，SDA 法已是世界上最为成熟的半干法烟气脱硫技术之一，已成为除石灰石-石膏法外世界上占有率最高的烟气脱硫技术。由于该技术在国内的钢铁企业烧结烟气脱硫项目中尚无应用。因此我公司与该技术的引进方——江苏大峘集团共同合作，建设了国内钢铁行业的第一套SDA法烧结烟气脱硫系统。工艺流程图见图1。

图1 SDA法烟气脱硫工艺流程图

SDA法脱硫工艺是使用生石灰（CaO）作为吸收剂，生石灰经过消化后制成熟石灰浆液

（Ca(OH)2）。消化过程被控制在合适的温度，使得消化后的熟石灰浆液具有非常高的活性。熟石灰浆液通过泵输送至吸收塔顶部的旋转雾化器，在雾化轮13200rpm的高速旋转作用下，浆液被雾化成数以亿计的50μm的雾滴。未经处理的热烟气进入吸收塔后，立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触，

烟气中的酸性成份（SO2、SO3、HCl、HF）被吸收，同时雾滴的水分被蒸发，变成干燥的脱硫产物。这些干燥的产物有少量直接从吸收塔底部排出，大部分随烟气进入吸收塔后的除尘器内被收集，再通过气力方式输送。处理后的洁净烟气通过烟囱排放。

4.2 SDA法脱硫工艺原理

在SDA工艺中，热的烧结烟气通过精确设计的烟气分布器进入吸收塔，在吸收塔内烧结烟气中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性污染物与微小的、分散的强碱性石灰浆液颗粒（Ca(OH)2）紧密接触而被吸收，在酸性组分被吸收的同时，浆液颗粒携带的水分被蒸发掉，最终形成粉末状的干燥产物。反应方程式如下：

SO2＋Ca(OH)2= CaSO3＋H2O

SO2＋Ca(OH)2＋1/2O2= CaSO4＋H2O

SO3＋Ca(OH)2= CaSO4＋H2O

2HCl＋Ca(OH)2= CaCl2＋H2O

2HF＋Ca(OH)2= CaF2＋H2O

SDA干燥吸收的原理见图2

图2 SDA法干燥吸收脱硫原理图

4.3 泰钢SDA法脱硫工艺系统组成

SDA工艺主要有烟气系统、吸收系统、消化系统、脱硫灰散装系统四部分组成，主要设备有增压风机一台，风量90万m3/h，配用高压电机功率1800kw；长袋低压脉冲布袋除尘器一台，除尘面积13720m2，滤袋Ø160×6500，材质为进口PPS滤料；吸收塔一座，内含雾化器一台，型号F350型，

丹麦进口，功率220kw；生石灰消化系统和输灰系统各一套。总装机容量2512kw。

5 脱硫设施运行情况

泰钢180m2烧结烟气脱硫设施自2009年12月底调试、运行以来，处理烟气量50-80万m3/h，入口烟气SO2浓度400-1000mg/m3，出口烟气SO2浓度小于200mg/m3，经布袋除尘后出口粉尘浓度小于50mg/m3,脱硫效率大于80%，脱硫效果显著。所有工艺均通过自动化控制，无需人为调整，根据烟气二氧化硫初始浓度的变化自动调节石灰浆液的喷洒量，对于降低生产成本具有较好的效果。投运后，钙硫比基本控制在1.3以下，正常生产过程中，每小时消耗生石灰1吨左右，小时产生脱硫灰在1.5吨左右，从调试情况来看，可以将烟气中的二氧化硫控制在100 mg/m3以内，大大低于山东省《钢铁工业污染物排放标准》第二时段排放限值要求。

通过运行，我们认为该工艺的技术特点主要有以下几点：

（1）操作弹性大，对不同的烟气流量、烟气温度和烟气成分能进行快速响应。

（2）反应效率高，吸收率高。吸收浆液被雾化成数亿颗细小的雾滴（50μm），具有很大的比表面积，能和SO2快速发生反应；并且吸收塔内发生气－液两相反应和气－固两相反应，这两点有力的保证了脱硫效率。

（3）SDA工艺通过控制消化温度和消化时间获得高活性的熟石灰浆液（Ca(OH)2），活性越高，比表面积越大，吸收率越高。并且可以使用低质量的生石灰。

（4）SDA系统可以简单的增设活性碳喷射装置，有效去除二噁英、重金属等污染物。预留了与烟气脱硝装置的接口，为下一步的烟气脱硝做好了准备。

（5）脱硫产物采用气力输送，输送方式简便、安全、环保，无二次污染。

（6）烟道不需安装防腐层，不需要烟气再加热系统，投资比湿法约低15-20％。

6 存在的问题与不足

该工艺的不足之处在于，一是要求烟气温度不低于120℃，低于该温度时对脱硫效果有较大影响，所以对冬季期间的烧结生产工艺控制要求较高；二是脱硫灰的成分不够纯净，还未找到能够循环利用的有效途径，脱硫灰处理是我们要面对的一个重要课题。经过泰钢与部分化工企业合作试用脱硫灰作为其废液中和原料，取得成功，使脱硫产物得到有效利用，没有出现新的污染。脱硫灰成份组成见下表。