烧结烟气脱硫除尘全解决方案——动力波逆喷洗涤技术
来源：孟莫克化工成套设备（上海）有限公司 阅读：6814 更新时间：2009-02-09 16:17摘要：通过对国内外烧结烟气进行分析，对动力波脱硫技术不断完善改进，开发出来的动力波烧结尾气脱硫技术完全适应钢厂烧结烟气的多种复杂状况。此技术具有适应烧结烟气波动大，成分复杂，粉尘含量高，烧结厂脱硫面积有限等难题，是一种操作稳定，脱硫效率高，投资少的烧结尾气脱硫技术。
关键词：烧结烟气 脱硫 动力波技术
1 引言
随着中国钢铁行业的不断发展，中国已成为世界上钢铁产量最多的国家之一。但随之而来的环境问题也越来越严重，国家已开始着手对烧结烟气的废气排放制定了严格的排放标准, 随着国家对环保要求越来越严格，烧结厂脱硫，绿色钢铁已是将来国家环保的一个重要目标。这就对钢厂的环保设施提出了更高的要求。但目前钢厂脱硫刚刚起步，方法多而杂，很多都是借鉴其他行业的脱硫方法。而钢厂烧结烟气有其自身特有的特点，其烟气流量波动大，温度高，粉尘含量不固定等些特点，完全照搬照抄其他行业的脱硫技术明显不能适用，这是导致目前烧结脱硫面临的最大问题，所以选择一种适应钢厂烧结烟气脱硫方法已迫在眉睫。美国孟莫克公司（MECS）在延续多年脱硫环保经验的基础上，通过对国内外烧结烟气进行分析，将动力波脱硫技术不断完善改进，已完全适应钢厂烧结烟气的多种复杂状况。 这为现有装置改造，新建烧结机尾气脱硫，建设绿色钢铁提供了有利保证。通过分析，烧结厂 污染物主要有以下几类:
主要为SO2 (一般在1000－2000 mg/Nm3)
– 烧结机中段的尾气含SO2最高 约为5500 mg/Nm3，机头机尾低，只有约350 mg/Nm3。
– 单位m2烧结机尾气流量大概为4,000~6,000 Nm3/hr。
– H2O含量高 （～10％）
– CO高
– 少量重金属
– 少量的HCl，HF，二垩英，VOC，NOx 等
酸雾 – SO3/H2SO4 （少量）
固体粉尘
从目前全球脱硫行业的统计来看，湿法脱硫是目前运行最稳定且脱硫效率最高的方法。即利用洗涤塔使烧结装置的尾气与一种吸收液体充分接触, 以达到脱除上述污染物的目的。本文从脱除机理,操作条件,设计因素,材料选择等方面, 全面介绍了一种能满足烧结厂尾气脱硫的而且成熟的洗涤技术,即美国孟莫克公司的动力波（Dyna Wave）脱硫除尘逆喷洗涤技术。
2 动力波技术概述
动力波(Dyna Wave) 逆喷塔技术实际上是一个用于烟道气脱硫的单元操作技术, 它能同时完成烟道气急冷, 脱除酸性气体, 脱除固体粉尘三个功能, 可用于多个工业领域, 如烧结厂，冶金工业的炉窑,，电厂, 水泥厂, 工业废弃物焚烧, 钛白粉厂, 炼焦厂, 炼油厂, 锅炉等。自1970年以来, 已经在世界各国建造了300余套装置, 图1为其原理示意图。
 图1动力波(Dyna Wave) 逆喷塔技术原理示意图 |
来自烧结机的含污染物的尾气自上而下进入直桶型的逆喷塔中, 而吸收液自下而上逆向喷射与气体进行接触(反应区或吸收区),形成泡沫区，在此区域能达到烟气急冷，酸性气体脱除，粉尘脱除。汽液的分离在分离槽中进行, 然后通过一特制的除雾器, 即为清洁的气体。
逆喷塔的技术核心为泡沫区的吸收, 即吸收液与烟气流向相反，使吸收液与烟气保持动量平衡，形成泡沫区。这个泡沫区是强湍流区域，在此区域气液充分混合，吸收液接触面高速更新。烟气的冲力使吸收液四散飞溅，吸收液与烟气达到动平衡处形成稳定的泡沫层。吸收液的湍动膜包裹了烟气中的粉尘及气态污染物，使烟气骤然冷却，酸性气体被吸收。泡沫区在逆喷塔内的上下移动取决于烟气和吸收液的相对冲力。由于采用大口径敞口喷头，排放烟气中不存在因雾化而产生的细小液滴, 烟气与吸收液在逆喷管中相撞后，一起通过逆喷塔到分离装置，在此，由于重力作用, 吸收液与烟气分离，烟气通过除雾器排出。吸收液收集于分离装置底部，用泵打回逆喷头。
逆喷头是无堵塞专利设计，其直径最大可为14’’左右, 采用耐磨的碳化硅材料制成, 使逆喷塔能处理含固量高，或污脏，粘稠的循环吸收液。这种设计不但可以大大减少排污处理量，得到良好的经济效益，同时可使吸收液的浓度大幅度提高。逆喷塔的操作应保持在泡沫区进行, 所以必须采用合适的液气比, 气体流速以及喷头的压力。
正是由于采用了大口径的喷头, 所以对处理烧结厂这种大流量的含硫废气, 动力波(Dyna Wave) 逆喷塔通常只需要3到7个喷头即可, 而其他脱硫技术设计往往需要几十个甚至上百个的喷头, 这不仅节省了能耗, 而且配管系统也简单了很多。
3 动力波一塔四用功能
动力波技术能在一个塔内完成气体急冷，酸性气体的吸收，粉尘脱除以及塔内氧化四种功能。动力波技术形成的泡沫区能完成气体急冷，酸性气体吸收，粉尘脱除，塔内布置的氧化管道能将亚硫酸盐氧化能硫酸盐，从而在一个塔内完成脱硫除尘，减少后续设备的投入，控制和操作相应简单。对于目前刚厂的实际情况，大多没有预留足够的空间来建设脱硫装置，动力波技术一塔四用，能在有限的空间内完成脱硫工艺，设备占地面积少，适合大多数钢厂的实际情况。
动力波吸收剂可多种选择，业主可根据实际需要来决定。动力波（DynaWave）逆喷塔的设计能够处理烧结厂最终选择的吸收剂, 如石灰，石灰石，烧碱，废碱液，氨水，钢渣等不同类型的吸收剂，例如,当采用石灰乳或石灰石时, 逆喷塔必须能够处理含20%浆料的循环液并保证汽液相的充分接触而没有系统堵塞问题。
烧结烟气变化幅度大，含硫量高，常规的脱硫技术难于承受如此大的波动，而动力波技术能完全适应，其烟气的操作条件可以在50%-120%之间变化，而无需作其他设备上的改变。动力波材质的选择也是其中一个很大的优势，因为随着气体在进料管中急冷，温度的降低, SO2和 SO3气体通过其露点转变为冷凝的酸气, 所以材料的选择必须能承受如此宽范围的条件变化。动力波在设计时充分考虑了烧机装置的特点，根据不同的进口条件选择不同的材料。在其他塔体等材料的选择上动力波采用较低等级的合金材料，减少了投资成本。
动力波系统管道系统的设计应该使得吸收液在管道中流动时处于悬浮状态, 并且应避免在容器和管道中的沉降, 从而防止管道系统的堵塞。为此, 管径的选择应使得液体在管道中的流速大于其沉降速率, 但流速也不能太大, 否则, 会造成管道的磨蚀.采用大口径无堵塞的喷头,避免了常规脱硫塔中严重的腐蚀问题。
对于洗涤后排放液的处理,我们将洗涤液进行深度氧化, 达到一定的COD(小于200g/m3)值后再排放, 亦即将亚硫酸盐进一步氧化为硫酸盐。孟莫克公司的动力波(Dyna Wave) 逆喷塔技术在设计时, 可以在吸收液槽的下部设置一空气分布器, 通过向系统中不断鼓入空气使得其中的亚硫酸盐和三氧化硫转化为硫酸盐, 转化率可达到95%~99%, 从而满足环保的要求。
4 工艺流程
本实例是孟莫克公司为某烧结厂设计的烧结机尾气处理系统。下图利用石灰为脱硫剂设计的烧结尾气脱硫方案。
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5 结论
与其他烟道气脱硫技术相比,孟莫克公司的动力波(Dyna Wave)逆喷塔脱硫技术具有以下显著特点,完全可用于烧结厂装置的尾气脱硫:
1) 是一种成熟的技术,在各个工业领域已经成功地建造了300多套商业化装置;
2) 能够在同一塔中完成气体急冷, 酸性气体脱除和固体粉尘的脱除三种功能;
3) 能够在同一系统内对亚硫酸盐进行氧化生成硫酸盐,减少了后续的再处理设施;
4) 反应区(吸收区)和汽液分离区在不同的部分进行,从而使得汽液分离区的材质可以采用较低等级的合金钢,节省投资费用;
5) 大口径的喷头设计从本质上解决了系统的堵塞问题, 不但减少了装置的维护和检修, 也相应节省了能耗和管道方面的投资成本;
6) 系统运行稳定，操作弹性高，能适应烧结烟气的变化；占地面积少，适应老装置的脱硫建设。
