燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)過程中主要的工藝之一，在其生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵等污染物。燒結(jié)煙氣具有煙氣量大、波動(dòng)大、煙氣溫度高、SO2濃度低（900～1500mg/Nm3 ）、煙氣成分相對(duì)復(fù)雜等特點(diǎn)，脫硫技術(shù)難度較大。國(guó)內(nèi)、外脫硫工藝中的鈣法技術(shù)比較成熟，脫硫產(chǎn)物為石膏。但鈣法一次性投資較大，工藝復(fù)雜，維護(hù)量大，運(yùn)行成本高，而且我國(guó)是天然石膏產(chǎn)量大國(guó)，脫硫產(chǎn)物石膏沒有市場(chǎng)，只能拋棄，導(dǎo)致大量土地被占用。這些缺陷使得該技術(shù)前景不容樂觀。研究、開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情，既能滿足環(huán)保要求又為企業(yè)樂于接受的先進(jìn)脫硫技術(shù)是脫硫界努力的方向。氨法脫硫技術(shù)近年來倍受大家的關(guān)注。
1、燒結(jié)煙氣氨法脫硫系統(tǒng)
鋼燒結(jié)廠為例。該廠新上198m2 燒結(jié)機(jī)一臺(tái)，并在機(jī)頭及機(jī)尾分別設(shè)置了電除塵器，由于在燒結(jié)過程中產(chǎn)生的煙氣中的SO2濃度是變化的，其頭部和尾部煙氣SO2濃度較低，中后部煙氣SO2濃度高。為減小脫硫裝置的規(guī)模，故將機(jī)頭電除塵器的出口接至脫硫裝置。由于邢鋼焦化廠距離燒結(jié)廠僅約200米，而且焦化廠的副產(chǎn)品廢氨水此前是通過硫酸進(jìn)行中和處理的。如將這部分廢氨水引入燒結(jié)脫硫，既可解決邢鋼燒結(jié)廠的燒結(jié)脫硫問題，也可解決焦化廠的廢氨水處理問題，同時(shí)產(chǎn)出的硫酸氨還有經(jīng)濟(jì)收益。因此，該項(xiàng)目選擇了氨－硫銨法處理燒結(jié)煙氣脫硫。
2、煙氣脫硫工段
2.1 煙氣脫硫工藝
從燒結(jié)機(jī)頭出來的原煙氣，經(jīng)電除塵器凈化后，由脫硫塔底部進(jìn)入。同時(shí)在脫硫塔頂部將氨水溶液噴入塔內(nèi)與煙氣中的SO2在脫硫塔中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而脫除掉SO2。煙氣脫硫工藝流程如圖1所示。
煉焦生產(chǎn)工藝中會(huì)產(chǎn)生廢氨水，氨作為一種良好的堿性吸收劑，可吸收煙氣中的SO2且效率較高。因此，可將焦化生產(chǎn)過程中冷凝剩余廢氨水引入氨水槽內(nèi)。氨水通過水泵輸送至脫硫塔底部，并通過循環(huán)水泵由噴嘴噴入脫硫塔內(nèi)。燒結(jié)煙氣進(jìn)入脫硫塔后與噴液相遇。由于液體中含有足夠吸收中和SO2所需的氨，因此當(dāng)煙氣通過噴嘴平面時(shí)，氣體與液體會(huì)進(jìn)行充分的接觸。95％以上的SO2會(huì)被除去。每個(gè)噴射層裝有一系列用來噴射漿液的噴嘴。每個(gè)噴射層噴嘴都配有專用的循環(huán)泵。脫硫塔底部為氧化槽，因此漿液有足夠的停留時(shí)間來保證充分的氧化和硫酸氨結(jié)晶體的形成。硫酸銨極易溶解，在常規(guī)條件下，可達(dá)40％重量的溶解度，而在脫硫塔運(yùn)行條件下，該比例可使溶解度達(dá)48.5％（在脫硫塔中的）的硫酸銨溶液處于飽和狀態(tài)并含有3%～5%重量的懸浮的硫酸銨結(jié)晶體。從脫硫塔中排出的漿液被用來控制硫酸銨的濃度。硫酸銨排除泵將硫酸銨漿液送到一級(jí)脫水裝置做進(jìn)一步處理。脫硫塔上部的兩層高效除霧器去除煙氣中附帶的液滴。為減少化學(xué)作用、硫酸銨成品的損失及蒸發(fā)量，采用清水沖洗除霧器。凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排放。
2.2 氨法脫硫工藝原理
從燒結(jié)機(jī)出來的原煙氣，經(jīng)電除塵器凈化后，由脫硫塔底部進(jìn)入。同時(shí)在脫硫塔頂部將氨水溶液噴入塔內(nèi)與煙氣中的二氧化硫在脫硫塔中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，脫除掉 SO2同時(shí)生成亞硫酸銨，并與空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸銨溶液，經(jīng)中間槽、過濾器、硫銨槽、加熱器、蒸發(fā)結(jié)晶器、離心機(jī)脫水、干燥器即制得化學(xué)肥料硫酸銨，從而完成脫硫過程。凈化后的煙氣經(jīng)脫硫塔的頂部出口由煙囪排入大氣。
3、硫銨工段
硫銨工段系統(tǒng)主要由硫銨溶液槽、過濾器、初分槽、硫銨循環(huán)、蒸發(fā)器、結(jié)晶器、硫銨加熱器、離心機(jī)、氣液分離、冷凝器、空氣加熱器、振動(dòng)流化床干燥器、真空泵等組成。該系統(tǒng)的主要作用是完成脫硫后硫銨溶液的儲(chǔ)存、蒸發(fā)、結(jié)晶及包裝等。
從脫硫工段來的硫銨母液進(jìn)入硫銨溶液槽，經(jīng)過濾器過濾去除雜質(zhì)進(jìn)入硫銨槽，經(jīng)蒸汽加熱器加熱蒸發(fā)、結(jié)晶后經(jīng)初分槽進(jìn)行初步分離后，進(jìn)入離心機(jī)分離，再經(jīng)振動(dòng)干燥器干燥裝袋，形成硫銨產(chǎn)品。圖2為硫銨工段流程。
4、硫銨品質(zhì)
收集的硫銨經(jīng)分析，其品質(zhì)見表2。
5、氨法脫硫技術(shù)應(yīng)用前景
氨法脫硫工藝有自己的鮮明特點(diǎn)，如沒有廢水、廢渣，副產(chǎn)品可作為農(nóng)用肥料等等。從實(shí)際運(yùn)行效果看，其脫硫效率可滿足各地的環(huán)保要求，運(yùn)行費(fèi)用較低，因此氨法脫硫是較適宜中國(guó)國(guó)情的一項(xiàng)煙氣脫硫技術(shù)。在中國(guó)發(fā)展回收法脫硫技術(shù)，特別是氨法，既有相當(dāng)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，又有極為光明的前景。到2005年，我國(guó)合成氨生產(chǎn)已突破3300萬噸/年，供應(yīng)煙氣脫硫的資源非常豐富。另外，在燒結(jié)廠附近往往有焦化廠，而焦化廢氨水又是良好的脫硫劑。脫硫劑氨回到制化肥，不論對(duì)環(huán)境和國(guó)民經(jīng)濟(jì)都不會(huì)造成負(fù)面影響。相反，符合了農(nóng)業(yè)部門對(duì)化肥日益增長(zhǎng)的需要，可產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。
隨著國(guó)內(nèi)氨法脫硫技術(shù)的發(fā)展，氨法脫硫裝置的投資已能低于鈣法，阻礙氨法脫硫技術(shù)的難點(diǎn)已被各技術(shù)供應(yīng)商采用不同方法得到了突破，氨法脫硫技術(shù)正在不斷完善，隨著氨法脫硫技術(shù)業(yè)績(jī)的增加，其應(yīng)用前景將顯現(xiàn)出來。
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