封志霞 袁平剛

（敬業集團  河北 石家莊 ）

摘  要：本文通過分析釩鈦礦燒結煙氣特點、優化脫硫各系統運行參數、開展Ca/S摩爾比研究攻關、降低除霧器故障率、提高副產物石膏品質等措施，使脫硫系統設備運行率達到了100%，Ca/S摩爾比降低0.18，出口煙氣二氧化硫平均排放達標率提高了5.5%，生產實踐證明：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝對釩鈦礦燒結煙氣具有較強的適應性和推廣意義。

關鍵詞：釩鈦礦燒結；濕法脫硫；運行參數

0  引言   

兩臺360m²釩鈦礦燒結機采用石灰石-石膏濕法全煙氣脫硫工藝，脫硫裝置按一機一塔布置。在利用原引風機的基礎上，每臺燒結機配有兩臺增壓風機，煙氣不采用GGH加熱方式。每臺脫硫裝置的煙氣處理能力為相應燒結機工況時的100%煙氣量，該系統投運初期，存在設備運行穩定周期短，Ca/S摩爾比高達1.26，出口煙氣二氧化硫平均排放達標率低，一旦脫硫系統發生故障時燒結煙氣經旁路煙道直接排入大氣，嚴重污染環境等問題。于是技術人員經過不斷地探索、實踐，采取加強工藝操作，優化運行參數、提高設備運行穩定周期等措施，保證了燒結機與脫硫系統100%同步運行，各項技術經濟指標穩步提升，出口煙氣優于國家對鋼鐵企業燒結煙氣超低排放標準。

1  釩鈦礦燒結煙氣特點

兩臺360m²釩鈦礦燒結機長期形成了以釩鈦磁鐵精粉為主要含鐵原料，以焦粉+白煤為固體燃料的配料模型。所使用的主要原、燃料化學成分分析見表1、表2所示。我們對原燃料進行了多次取樣，進行實驗室脫水分析得到其化學成分分析（取樣10次求平均值）。

表1  使用的主要原料化學成分

Table 1  Chemical composition of the main raw material used for steel  %

表2  使用的主要固體燃料化學成分及熱值

Table 2  Main bearing steel solid fuel used in chemical composition and calorific value  %

由表1、表2可以看出，釩鈦磁鐵精粉含硫量明顯高于外礦，焦粉含硫量明顯高于無煙煤，因此，相對于全部以普礦或外礦為主要配礦結構，以無煙煤為主要燃料，在目前的燒結機配料模型中得到的燒結煙氣屬于高硫煙氣，煙氣中二氧化硫的最高質量濃度達1500 mg/Nm³。

2  濕法煙氣脫硫工藝流程

    (1)制備吸收劑并加入吸收塔。由-325目石灰石粉在石灰石漿液箱內加適量的水溶解制備成27%-30%濃度的吸收劑，根據吸收塔的PH值和SO₂濃度將吸收劑經石灰漿液泵直接加入吸收塔的漿液中。

    (2)吸收劑吸收并與煙氣中的SO₂發生反應。漿液循環泵送入吸收塔中的向下噴出的石灰石漿液與向上運動的煙氣中的SO₂逆流接觸發生反應生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被氧化生成石膏，被凈化后的凈煙氣通過煙囪排向大氣。

(3)從吸收液中分離副產物石膏。石膏漿液經石膏漿液排出泵進入旋流器進行一級脫水處理，處理后的濃度為50%的稀漿液底流繼續返回吸收塔，濃縮后漿液則送入真空皮帶機二級脫水至含水率小于10%的石膏，石膏作為脫硫副產物回收至水泥廠做緩凝劑。

石灰石－石膏濕法脫硫工藝布置簡單，濕法脫硫系統主要包括煙氣系統、吸收塔系統、石膏漿液制備系統、石膏脫水系統、工藝水系統等。工藝流程示意圖如圖1所示：

圖1  石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝流程示意圖   

Figure. 1   limestone - gypsum wet flue gas desulfurization process schematic

3  濕法煙氣脫硫系統運行參數的優化

3.1   煙道及膨脹節易損壞造成漏風

燒結生產過程中受料層透氣性影響，煙氣流量波動較大，煙道震動嚴重，導致煙道及膨脹節密封易損壞。

針對膨脹節易損壞要求脫硫崗位人員密切關注原煙氣流量變化、增壓風機振幅，適時地調整增壓風機頻率，以保證煙氣通道順暢，避免煙道振動。增壓風機頻率控制在38Hz-44Hz之間，增壓風機振幅＜3.5mm/s。

3.2  Ca/S摩爾比偏高，導致運行成本升高

 由于影響Ca/S摩爾比的因素是多元的、非線性的，且燒結生產中受燒結過程及透氣性影響，煙氣流量、SO₂質量濃度波動較大，所以在試驗階段采取穩定2號燒結機生產條件：原、燃料條件固定，上料量120kg/s,燒結機其他工藝參數保持不變，主抽風門開度均控制65%。分別研究吸收塔漿液循環量、PH值及煙氣溫度對Ca/S摩爾比的影響。

 ①吸收塔漿液循環量對Ca/S摩爾比的影響

 在保證其他條件不變的情況下通過控制循環泵運行數量得到脫硫效率對應值如下表3:

表3  循環泵投運數量與脫硫效率和Ca/S摩爾比變化統計表

Table 4  The number of circulating pump put into operation desulfurization efficiency and Ca / S molar ratio varies statistics

 由表3可以看出：隨著循環泵使用數量增加，Ca/S摩爾比顯著降低，但是在實際生產中根據燒結機負荷確定循環泵數量，當燒結機負荷>80%時，投運3臺循環泵；燒結機負荷<80%時，投運2臺循環泵。

 ②吸收塔的PH值對Ca/S摩爾比的影響。

 漿液的PH值是吸收塔裝置運行中重點控制的參數，一般控制弱酸性溶液，試驗中保證其他條件不變選取PH值4-6.5分別計算Ca/S摩爾比并繪制折線圖如下圖2所示：

注：圖中數據來源于脫硫指標報表

圖2  鈣硫摩爾比隨著漿液PH值變化折線圖

Fig.2  Molar ratio of calcium sulfur slurry PH value change as a line chart

 由圖2可以看出：當PH值小于5.0或大于5.5時鈣硫摩爾比均偏高，故生產中應該控制PH值在5.0-5.5之間比較合理。

③煙氣溫度對Ca/S摩爾比的影響。

試驗中保證其他控制條件不變得到鈣硫摩爾比隨著溫度隨著煙氣溫度變化折線圖如下圖3所示:

注：圖中數據來源脫硫指標報表

圖3  鈣硫摩爾比隨著煙氣溫度變化折線圖

Fig. 3  Molar ratio of Ca-S flue gas temperature as a line graph

由圖3可以看出：當溫度低于100℃或高于140℃時，鈣硫摩爾比均偏高，不利于脫硫反應的進行，這是因為溫度低于100℃或高于140℃，影響漿液對SO₂的吸收速率，正常生產中溫度控制在100℃-140℃。

3.3  除霧器運行故障率高，影響燒結生產穩定  

    由于崗位操作及沖洗不及時導致除霧器結垢嚴重，前后壓差升高，石膏漿液隨著煙氣排出，出現“石膏雨”現象，嚴重制約燒結機生產穩定。年度除霧器堵塞影響生產次數統計如表4所示：

表4  年度除霧器堵塞影響生產次數統計

Table 5   defogger blockage affecting the production number of statistics

為了保證除霧器正常使用，減少除霧器結垢對燒結生產的影響，增加除霧器自動沖洗的頻率（由原來的1次/4小時調整為1次/2小時，沖洗時間由7分鐘/閥門調整為3分鐘/閥門）；脫硫塔控制低液位（7米-8.5米，為沖洗除霧器預留空間）；出石膏過程中，為避免石膏漿液偏析，工藝樓水返塔時必須及時返回對應出石膏脫硫塔內；利用定修機會人工清理除霧器及噴嘴粘結石膏漿液，日常加強工作異常閥門的檢查更換，保證除霧器前后壓差穩定且小于0.2kP。

3.4  石膏品質差，石膏外銷價格低。

針對石膏品質差（平均含水率偏高（12%-18%），二水硫酸鈣含量偏低（86.95%）的問題經過技術人員的摸索，通過提高旋流器與真空皮帶機匹配度、兩套脫水系統同時投用降低脫水負荷、控制濾餅厚度25-30mm、均勻漿液下料點避免皮帶跑偏等措施。提高石膏二次脫水效率。目前石膏含水率在10%以內，平均含二水硫酸鈣91%以上。優于90%的設計值，石膏質量完全滿足水泥廠作緩凝劑的要求。

4  取得的效果  

 ① 2號、3號吸收塔煙氣脫硫系統運行兩年期間優化參數前后主要指標統計分別見表5，表6所示：

表5  2號吸收塔優化前后脫硫數據對比表

Table 6  On the 2nd absorber desulfurization data comparison table

注：表中所有數據來源于脫硫指標報表，均為年統計平均值。

表6  3號吸收塔優化前后脫硫數據對比表

Table 7  On the 3rd absorber desulfurization data comparison table

注：表中所有數據來源于脫硫指標報表，均為年統計平均值。

    由表6、表7可以看出：通過優化各系統控制參數，提高操作工技能水平，該系統脫硫效率達到了90%以上，脫硫后煙氣中S0₂濃度＜35mg/Nm³，煙塵濃度＜10mg/Nm³，副產品石膏的純度＞90%，Ca/S摩爾比平均降低0.18。

5  結論

(1)通過優化脫硫各系統運行參數，開展Ca/S摩爾比研究攻關，降低除霧器故障率，提高副產物石膏品質等措施，2號、3號360m²燒結機石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中存在Ca/S摩爾比高，出口煙氣二氧化硫平均排放達數據偏高等問題得到了解決，Ca/S摩爾比降低0.18，出口煙氣二氧化硫平均排放達標率提高了5.5%。

(2)生產實踐表明：石灰石-石膏濕法脫硫工藝以脫硫效率高、設備運行穩定、副產物可利用，且對釩鈦礦燒結煙氣具有較強的適應性和推廣意義。