CN102512935B - 一种烧结机烟气湿法脱硫的工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结机烟气湿法脱硫的工艺及装置，属于大气污染控制领域，本发明的装置包括吸收塔，吸收塔内自上而下依次设有第一除雾器、喷淋层和浆池，吸收塔顶部设有直排烟囱，直排烟囱内上部设有煤气管道，中部设有第二除雾器，下部设有挡板门；本发明的工艺为采用本发明的装置对烧结机烟气进行湿法脱硫并经再次除雾后与高炉煤气混合燃烧。本发明的装置及工艺，用于对烧结机烟气及高炉煤气进行综合处理，能有效的去除脱硫烟气中的CO、二噁英等有害气体，并提高湿法脱硫出口烟气的温度，同时也实现了高炉煤气的净化处理。

Description

一种烧结机烟气湿法脱硫的工艺及装置
技术领域
本发明涉及大气污染控制领域，具体涉及一种烧结机烟气湿法脱硫的工艺及装置。
背景技术
钢铁的生产过程中产生的污染性气体主要为烧结机烟气、高炉煤气和焦炉煤气等。烧结过程中，主要将铁矿石、氧化钙、萤石等磨粉混合均匀后输送至烧结机煅烧生成粗铁，在烧结过程中产生烧结机烟气。烧结产生的烟气排放量占钢铁生产总排放量的60％以上，是钢铁生产过程中SO2产生的主要来源。
烧结机烟气具有烟气温度低、携带粉尘多、含湿量大、烟气波动范围宽等特点，每吨烧结矿大约产生2000-4000m3烟气。烧结机烟气主要组分为O2、SO2、NOX、CO、CO2、HCl、HF、硫化物、二噁英等，其中二氧化硫浓度在1000～3000mg/m3，CO浓度在8000-13000ppm，氧含量为15-18％。
烧结机烟气中含有高浓度的粉尘和SO2，必须进行脱硫除尘净化才能排入大气中。湿法烟气脱硫工艺具有较高的脱硫、除尘效率，系统阻力小，能适应烧结机烟气的大范围波动，是目前在烧结机烟气治理中应用最为广泛的脱硫工艺。但是在湿法脱硫装置中无法去除烧结机烟气二噁英、CO、CH4等有害气体，且湿法脱硫工艺过程中会产生烟气带水和烟气带浆，这些水滴和浆液滴呈现较强的酸性。这些酸性水滴和浆液滴容易沉积在出口烟道，对烟道和设备产生较强的腐蚀，影响了湿法脱硫系统的正常运行。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，占炼铁总烟气量的40％左右，主要成分为：CO、C02、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占30％左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15％、55％。高炉煤气中含有CO、CH4、H2等可燃气体，但绝大部分可燃性气体为CO。气体中CO起燃浓度12.5％，因此高炉煤气也可以作为燃料气体用，但高炉煤气的燃烧热值不高，为3500KJ/m3左右，无法为工业提供热量进行再利用。每生产一吨生铁可产生2100-2200m3高炉煤气；每炼一吨钢可产生50～70m3转炉煤气，每炼一吨焦炭可产生300-320m3焦炉煤气。高炉煤气中含有CO、CH4等有害气体和较低浓度的SO2，SO2的平均含量在70mg/Nm3左右。高炉煤气如果直接排放进入大气中，会对环境造成严重的影响，目前针对高炉煤气的处理方法主要是在高炉煤气烟囱出口点火燃烧高炉煤气，使其有害组分转化为水和CO2等排入大气。
申请号为200810038050.3中国发明专利公开了一种直排式烟气逆流净化处理方法，在吸收塔顶安装直排烟囱，直接将尾气排入大气来避免酸性尾气对烟道和设备的腐蚀，但没有进行尾气处理及除尘除雾，出口烟气温度低，污染物从直排烟囱出口排出后会形成烟雨，污染物在附近区域扩散富集，容易腐蚀附近土壤及庄家，对环境污染较大。同时，烟气在直排烟囱段温度会降低，增加了脱硫系统的烟气阻力，需要设备为烟气提供更多的压力来克服烟气阻力，增加脱硫系统的运行成本，更不能适用于烧结机烟气的综合治理。
发明内容
本发明提供了一种烧结机烟气湿法脱硫的工艺及装置，烧结机烟气脱硫净化后，经直排烟囱除尘、除雾，并在直排烟囱出口与高炉尾气混合燃烧能有效的去除脱硫烟气中的CO、二噁英等有害气体，并提高湿法脱硫出口烟气的温度，防止烟雨的形成。
一种烧结机烟气湿法脱硫装置，包括吸收塔，所述的吸收塔内自上而下依次设有第一除雾器、喷淋层和浆池，所述的吸收塔顶部设有直排烟囱，所述的直排烟囱内上部设有煤气管道，中部设有第二除雾器，下部设有挡板门。
所述的煤气管道伸入直排烟囱内，出口端向上弯折；优选地，所述的煤气管道的出口端与直排烟囱的出口齐平并位于直排烟囱出口的正中心处。高炉煤气从煤气管道中送入直排烟囱的出口，高炉煤气与脱硫后的烧结机烟气在直排烟囱的出口处燃烧，大气中的充足氧气保证了燃烧的充分进行，实现了可燃气体的高效率、无害化处理；煤气管道的出口位于直排烟囱出口中心处，使高炉煤气和脱硫后的烧结机烟气能更好的混合，燃烧更彻底。
所述的挡板门设置在直排烟囱与吸收塔连通处。通过调节挡板门的开度控制吸收塔顶部负压为-150-80Pa，防止因为吸收塔顶部负压过大，引起吸收塔内部气速过大而减小了烟气在吸收塔内与喷淋浆液的接触时间，影响SO2的除去效率。
所述的直排烟囱的高度为吸收塔高度的60-80％。保证了直排烟囱的出口高度，使处理后烟气中污染物能进入高空扩散，减少了污染物对附近区域的污染。
所述的直排烟囱的直径为吸收塔直径的35-50％。此时烟气在直排烟囱内的气速在15～20m/s，在这个气速下，烟囱除雾器对烟气中具有较大惯性的水滴和浆液液滴有非常好的去除效果，并减少了烟气在直排烟囱内停留时间，降低烟气热量损失，增加出口烟气的抬升高度，有助于出口烟气中污染物的高空扩散。
所述的第二除雾器安装在直排烟囱的1/2高度处。直排烟囱内此处的负压最大，烟气中的水蒸气凝结和浆液液滴富集达到最大颗粒，能实现最佳的除雾除尘效果。
所述的煤气管道出口端的直径为直排烟囱直径的60-65％。
本发明还提供了一种利用所述的烧结机烟气湿法脱硫装置进行烧结机烟气脱硫的工艺，包括将烧结机烟气通入吸收塔进行湿法脱硫，将脱硫后的烧结机烟气送入直排烟囱内，经第二除雾器除雾、除尘后与经煤气管道送入直排烟囱的高炉煤气混合燃烧。
所述的烧结机烟气在直排烟囱中的流速为15～20m/s。
烧结机烟气经经湿法脱硫去除烟气中的烟气中的SO2、HCl、HF等酸性气体并去除大量粉尘，脱硫后的烟气从吸收塔顶部进入直排烟囱后，在直排烟囱出口烟气自拔力的拉升下进入直排烟囱向上流动，此时，由于烟气压力降低，原来烟气中的水蒸气会因为过饱和而产生大量凝结水滴，烟气在直排烟囱的中部经过第二除雾器除去绝大部分水滴和浆液液滴，再次除雾后的烧结机烟气在直排烟囱出口处与高炉煤气汇合并被加热燃烧，烧结机烟气中的二噁英、CO、CH4等可燃性有害气体被燃烧生成无害的水和二氧化碳。
本发明的有益效果：
(1)以直排烟囱替代出口烟道，并在烟囱出口处将高炉煤气与经脱硫处理后的烧结机烟气混合燃烧，将烧结机烟气中CO、二噁英、CH4等有害气体燃烧生产二氧化碳和水蒸气，烧结机烟气深度净化，实现烧结机烟气的无害化处理排放，同时也对高炉煤气进行了处理，将高炉煤气与烧结机烟气综合治理，提高了烟气的治理效果，与传统湿法烧结机烟气脱硫工艺相比，节省了烟气治理的投资和运行成本。
(2)燃烧过程中放出的热量能将湿法脱硫后的烧结机烟气温度提升至75-90℃，并使除雾器无法去除的小雾滴被气化，大大提高了出口烟气的抬升高度，防止烟雨的产生。
(3)通过提高直排烟囱内烟气的流速在15-20m/s，增加了水滴和浆液液滴的惯性，使不同粒径的水滴和浆液液滴更容易碰撞并富集在除雾器的两层折流板上，更好的实现脱硫尾气除尘、除雾，减少烟气升温需要的加热量，使本工艺具有更广的适用范围。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种烧结机烟气湿法脱硫装置，包括吸收塔烟气入口1、吸收塔2、循环泵3和直排烟囱4，
吸收塔2选用喷淋塔，塔内由上到下依次设有第一除雾器、喷淋层、烟气吸收区和浆池，第一除雾器数量为两层，是由一系列厚度在0.5厘米左右PP材质的塑料板组成，每个塑料板成折叠状，下层除雾器的折叠板间距偏大，间距在4厘米左右，上层除雾器的折叠板间距较小，在2厘米左右，除雾器设有折叠烟道，喷淋层数量为三层，每层都由管道及管道上的若干个喷嘴组成，浆池内设有侧搅拌器，吸收塔烟气入口1与吸收塔2的烟气吸收区连通，吸收塔2上设置有3个循环泵3，每个循环泵3入口端与浆池连通，出口端分别于各层喷淋层连通，在吸收塔2的顶部设有与吸收塔2连通的直排烟囱4，直排烟囱4的高度为吸收塔2的高度的60-80％、直径为吸收塔2的直径的35-50％，直排烟囱4内底部与吸收塔2连通处设有挡板门5，通过调节开度控制吸收塔顶部压力在-150-80Pa范围，在直排烟囱4的1/2高度处设有第二除雾器6，在第二除雾器6的上方的直排烟囱4内连通有煤气管道7，煤气管道7伸入直排烟囱4内，出口端向上弯折，出口处与直排烟囱4的出口平齐并位于直排烟囱4出口的正中心处，煤气管道7的直径为直排烟囱4直径的60-65％，第二除雾器6的数量为两层，每层由多个间距不同的折流板组成，下层折流板间距为3-4cm，主要去除较大粒径的水滴和浆液液滴，上层折流板间距为2cm，用于去除较小粒径的水滴和浆液液滴。
本发明的工艺流程：
如图1所示，烧结机烟气由吸收塔烟气入口1进入湿法脱硫吸收塔2中，沿吸收塔2向上运动，吸收塔2中的脱硫剂浆液在搅拌器的搅拌下，为均匀的浆液混合体，脱硫剂浆液经循环泵3进入喷淋层，经喷嘴雾化的浆液液滴在重力作用下沿吸收塔2向下运动，与烧结机烟气逆向充分接触吸收，去除烧结机烟气中的粉尘与SO2气体，达到净化烟气的目的。细小的浆液液滴被气流带至第一除雾器，在惯性作用下碰撞并粘附在第一除雾器的壁面上，最终被第一除雾器的冲洗水冲洗进入吸收塔2的浆池，进行再循环。
经过第一除雾器除雾后的烟气进入直排烟囱4，在直排烟囱4出口烟气拉力的作用下，直排烟囱4内部呈现负压状态，通过调整挡板门5的开度控制吸收塔2顶部的压力在-150-80Pa范围，当烟气到达吸收塔2顶部后进入直排烟囱4入口处时，由于烟气压力迅速降低，烟气中水蒸气的露点也迅速降低，生成大量的凝结水滴，第一除雾器未除尽的浆液液滴也会附着在新生成的凝结水滴表面，当烟气进入第二除雾器6时，新生成的凝结水滴被第二除雾器6去除，大大减少了烟气中的水分含量，也大幅度的减少了出口烟气升温需要的热量，并起到了对湿法脱硫装置进一步除尘的作用；高炉煤气由煤气管道7进入直排烟囱4的出口处，与经脱硫除雾后的烧结机烟气混合并点燃燃烧，放出大量的热量，高炉煤气约占总烟气量的40％左右。
经过吸收塔2脱硫除尘后的烧结机烟气在经过直排烟囱4出口处时被加热升温，烟气温度上升至75-90℃，大大提高了出口烟气的抬升温度，防止烟雨的形成；烧结机烟气中的二噁英、CO、CH4等有害气体也在燃烧段被燃烧生成二氧化碳和水蒸气，实现了烧结机烟气的深度净化。
高炉煤气与烧结机烟气的混合燃烧，提高了烟气的抬升高度，也使得直排烟囱4内部和吸收塔2顶部的负压增加，进而增大吸收塔2内的烟气流速，减少烟气在吸收塔内的停留时间，这样会导致降低湿法脱硫装置的脱硫效率，通过调整挡板门5的开度控制吸收塔2顶部的压力在-150-80Pa范围，保证了湿法脱硫装置的脱硫效率。
设计直排烟囱4的直径为吸收塔直径的35-50％，此时直排烟囱4内烟气流速为15-20m/s，这个工况下出口烟气中的水滴和浆液液滴能实现很好的去除效果，并大大降低了烟气加热所需要的热量。
以下实施例中脱硫效率、出口烟气温度、出口粉尘含量和CO浓度的检测均采用GB/T 21508-2008。
实施例1
某钢铁集团1×160m2烧结机烟气，高炉煤气占总烟气量37％，采用本发明的装置及工艺，脱硫剂为石灰石。湿法脱硫液气比为8L/m3，pH控制为5.3，直排烟囱内气速为17.8m/s，吸收塔顶部压力控制为-100-50Pa，入口烟气SO2浓度为2780mg/m3，CO浓度为11300ppm。脱硫效率为96.3％，直排烟囱出口烟气温度为87℃，出口粉尘含量为28mg/m3，出口CO浓度为172ppm，出口无烟雨形成。
实施例2
某钢铁集团2×240m2烧结机烟气，高炉煤气占总烟气量33％，采用本发明的装置及工艺，脱硫剂为石灰。湿法脱硫液气比为10L/m3，pH控制为5.2，直排烟囱内气速为15.6m/s，吸收塔顶部压力控制为-120-80Pa，入口烟气SO2浓度为2220mg/m3，CO浓度为9800ppm。脱硫效率为97.9％，直排烟囱出口烟气温度为85℃，出口粉尘含量为31mg/m3，出口CO浓度为145ppm，出口无烟雨形成。
实施例3
某钢铁集团1×180m2烧结机烟气，高炉煤气占总烟气量35％，采用本发明的装置及工艺，脱硫剂为石灰石。湿法脱硫液气比为7L/m3，pH控制为5.4，直排烟囱内气速为16.9m/s，吸收塔顶部压力控制为-110-70Pa，入口SO2浓度为3260mg/m3，CO浓度为10300ppm。脱硫效率为96.1％，直排烟囱出口烟气温度为88℃，出口粉尘含量为26mg/m3，出口CO浓度为121ppm，出口无烟雨形成。

Claims (2)

1.一种烧结机烟气湿法脱硫装置，包括吸收塔（2），所述的吸收塔（2）内自上而下依次设有第一除雾器、喷淋层和浆池，所述的吸收塔（2）顶部设有直排烟囱（4），其特征在于，所述的直排烟囱（4）内上部设有煤气管道（7），所述的煤气管道（7）伸入直排烟囱（4）内，出口端向上弯折，出口端与直排烟囱（4）的出口齐平并位于直排烟囱（4）出口的正中心处，出口端的直径为直排烟囱（4）直径的60-65%；中部设有第二除雾器（6），所述的第二除雾器（6）安装在直排烟囱（4）的1/2高度处；下部设有挡板门（5），所述的挡板门（5）设置在直排烟囱（4）与吸收塔（2）连通处；所述的直排烟囱（4）的高度为吸收塔（2）高度的60-80%；所述的直排烟囱（4）的直径为吸收塔（2）直径的35-50%。
2.一种利用权利要求1所述的烧结机烟气湿法脱硫装置进行烧结机烟气脱硫的工艺，包括将烧结机烟气通入吸收塔进行湿法脱硫，其特征在于，将脱硫后的烧结机烟气送入直排烟囱内，经第二除雾器除雾、除尘后与经煤气管道送入直排烟囱的高炉煤气混合燃烧；所述的烧结机烟气在直排烟囱中的流速为15～20m/s。
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