2019 年4 月29 日，生態(tài)環(huán)境部等5 部委聯(lián)合發(fā)布《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，鼓勵鋼鐵企業(yè)分階段分區(qū)域完成全廠超低排放改造，以此為契機，使我國鋼鐵工業(yè)步入由大到強、綠色轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。目前，我國大多數(shù)鋼廠燒結機、球團等設備已建設脫硫除塵裝置，由于前幾年鋼鐵行業(yè)不景氣，大多鋼廠所建脫硫塔具有空塔流速高、塔內(nèi)空間小等缺點，導致脫硫提效改造工程量大，施工周期長，投資高等現(xiàn)象發(fā)生。除塵系統(tǒng)大多數(shù)鋼廠已建設濕式電除塵器，該設備耗電量高、運維費用高，對于鋼鐵企業(yè)來講，是一種無形的負擔?，F(xiàn)針對冶金行業(yè)出現(xiàn)的環(huán)保情況，亟需一種工期短、投資費用低的超低改造技術路線，以滿足冶金行業(yè)脫硫除塵系統(tǒng)提效改造的要求。

一、項目概況

一 煙氣參數(shù)

日照鋼鐵有限公司12#（360m2）燒結機機頭在2010 年已建設脫硫除塵裝置，該裝置采用石灰-石膏法脫硫技術。由于原料發(fā)生變化，吸收塔入口二氧化硫有600mg/Nm3 升至1200mg/ Nm3。吸收塔出口設有濕式電除塵器，通過濕式電除塵器后塵排放可小于20mg/Nm3 ，煙氣參數(shù)詳見表1。

表1 吸收塔入口煙氣參數(shù)

序號

項目

單位

吸收塔入口

1

燒結礦產(chǎn)量

萬噸/年

430

2

燒結機

㎡

360

3

設計煙氣量

m?/h

2100000

4

煙氣溫度

℃

130±20

5

煙氣成分

水蒸氣含量H2O

Vol％

9-10

6

氧氣含量0（2 dry）

Vol％

16.5

7

氮氣含量N2(dry)

Vol％

79

8

二氧化碳含量CO（2 dry)

Vol％

4.5

9

SO2 濃度范圍（dry)

mg/Nm?

＜1200

10

粉塵濃度（dry)

mg/Nm?

＜50

根據(jù)國家環(huán)保最新標準要求，燒結機排放煙氣在基準氧16% 下，二氧化硫排放值小于 35mg/Nm3 ，塵排放值小于 10mg/ Nm3，原有脫硫除塵系統(tǒng)已無法滿足超低排放要求，需進行脫硫除塵提效改造。

二 原吸收塔參數(shù)

原吸收塔采用逆向空塔噴淋，設有3 層噴淋層，噴淋層標高分別為+16.00m、+18.00m、+20.00m。吸收塔頂部設有兩級屋脊式除霧器，除霧器標高為+23.995m，吸收塔具體參數(shù)詳見

表2。吸收塔出口煙道設有濕式電除塵器，電除塵器采用立式管狀布置形式，設有1659 根極線，入口塵50mg/Nm3 ，出口按小于20mg/Nm3 設計。

表2 原吸收塔參數(shù)

序號

名稱

規(guī)格型號

備注

1

塔徑

13m

空塔噴淋

2

空塔流速

3.8m/s

3

噴淋層數(shù)量/間距

3 層/2m

4

循環(huán)泵流量

2800m3/h

單臺

5

液氣比

5.5

6

除霧器

兩級屋脊式除霧器

7

漿液池高度

6m

二、改造技術路線

一 脫硫提效改造方案

根據(jù)脫硫效率設計要求，原有吸收塔液氣比已不能滿足脫硫效率，需在增加液氣比的基礎上增設托盤或氣動脫硫單元，但經(jīng)查閱吸收塔圖紙及現(xiàn)場實際測量，原吸收塔最下層噴淋層與吸收塔入口間距僅1.5 米，不滿足安裝托盤空間要求。

噴淋層之間間距均為2 米，同樣無安裝氣動單元空間。若通過更換循環(huán)泵，以達到增加液氣比的目的，將造成設備浪費，提高改造投資成本。綜合考慮，本工程從停爐改造時間、投資費用等方面綜合考慮，采用如下技術改造路線：

移動標高+ 18.00m 處噴淋層至最下層噴淋層標高+ 16.00m 處位置，在標高+16.00m 處設兩套噴淋層，每套噴淋層均利舊原有循環(huán)泵，兩套噴淋層采用交叉布置（詳見圖1），其支撐梁利舊；噴淋層形式由樹狀改為枝狀交叉布置，噴淋母管設在塔外。更換兩套噴淋層的噴嘴，噴嘴采用單向雙頭噴嘴， 外側緊挨塔壁側采用單頭實心噴嘴，每套噴淋層保證覆蓋率不低于300%；兩套噴淋層噴嘴均向下噴射，共計184 個噴嘴，噴射流量總計為5600m3/h。

圖1 +16.00m 層噴淋層布置圖

· 冶煉加工

（2） 標高+20.00m 處更換原有噴淋層形式，同時新增一套大流量噴淋層。改造噴淋層對應原有循環(huán)泵，新增噴淋層需新增一臺循環(huán)泵，其流量為3200m3/h。此標高處，改造噴淋層與新增噴淋層采用交叉布置，其布置結構與圖1 相同，噴淋層支撐梁利舊。噴淋層形式由樹狀改為枝狀交叉布置，噴淋母管設在塔外。更換兩套噴淋層的噴嘴，噴嘴采用單向雙頭噴嘴，外側緊挨塔壁側采用單頭實心噴嘴，每套噴淋層保證覆蓋率不低于 300%；兩套噴淋層噴嘴均向下噴射，共計 194 個噴嘴，噴射流量總計為6000m3/h。

（3） 標高+16.5m 處新增一層噴淋層，對應新增一臺循環(huán)泵，其流量為3200m3/h，此噴淋層支撐梁以+16.0m 處支撐梁為基礎，利用門字型支架支撐。噴嘴采用單向雙頭噴嘴，塔壁側為單頭實心噴嘴，方向向上。該層噴淋層共計噴嘴104 個， 噴淋層覆蓋率不低于300%，噴淋流量總計為3200m3/h。

（4） 在標高+18.40m 位置安裝氣動脫硫單元，氣動脫硫單元材質(zhì)采用316L 材質(zhì)，對原有噴淋層支撐梁進行移位，并增設輔梁。氣動脫硫單元采用模塊式布置，每三個氣動單元組成一個模塊，方便現(xiàn)場安裝，節(jié)約施工時間。氣動脫硫單元與塔壁周圍設有封板，有效避免煙氣短路現(xiàn)象發(fā)生，從而提高脫硫效率。

（5） 本次改造技術路線所述噴淋層與常規(guī)噴淋層形式不同，本技術路線塔內(nèi)噴淋層采用支管交叉布置，噴淋母管設在塔外，在塔外分支后進入噴淋層支管。循環(huán)主管升至頂層和底層設計標高后，繞塔鋪設至指定角度，根據(jù)塔內(nèi)噴淋層設計要求，分成4~5 根支管，與塔內(nèi)噴淋支管對接。

二 除塵提效改造方案

原脫硫系統(tǒng)設有濕式電除塵器，該設備耗電高、易腐蝕。本工程保留原有濕式電除塵設備，拆除吸收塔頂部屋脊式除霧器，更換為氣動高效除塵除霧器。該除霧器只需一層支撐梁，因此保留下層屋脊式除霧器支撐梁，拆除上層支撐梁，可有效縮短施工工期。氣動高效除塵除霧器共四級，設有內(nèi)部沖洗系統(tǒng)和下部沖洗系統(tǒng)，可有效避免堵塞情況發(fā)生，其布置圖詳見圖2。

本次改造采用氣動高效除塵除霧器與原有濕式電除塵串聯(lián)技術路線，具有雙重除塵保障效果，當吸收塔入口塵高于50mg/Nm3 時，啟動濕式電除塵系統(tǒng)，通過調(diào)整濕電運行功率，對塵排放進一步控制。當吸收塔入口塵低于50mg/Nm3 時，關閉濕式電除塵系統(tǒng)，節(jié)約電耗。

圖2 氣動高效除塵除霧器布置圖

三、改造結果

一 性能測試結果

表3 煙氣性能測試數(shù)據(jù)表

檢測頻次

煙氣標干流量

（Nm3/h）

檢測結果（折算后）

入口SO2 濃度（mg/ Nm3）

出口SO2 濃度（mg/ Nm3）

入口塵濃度 （mg/ Nm3）

出口塵濃度

（mg/Nm3）

第一次

671677

1145

25

45

6.7

第二次

756204

1078

19

42

4.5

第三次

774286

1208

22

48

4.9

第四次

711046

1134

27

37

3.5

第五次

698508

1157

23

43

4.2

第六次

689997

1056

18

45

4.9

二 脫硫提效改造結果

采用噴淋交叉布置，增加液氣比及氣動脫硫單元后，經(jīng)系統(tǒng)調(diào)試運行，在入口SO 為900-1150mg/Nm3 之間波動時，出口SO 可有效控制在35mg/Nm3 以下，具體性能測試詳見表3。經(jīng)檢測吸收塔漿液pH 值為5，若通過供漿將pH 值調(diào)至5.5 左右，出口SO 可有效控制在20mg/Nm3 以下。

三 除塵提效改造結果

將原有除霧器更換為氣動高效除塵除霧器后，通過有資質(zhì)第三方檢測單位進行性能測試，檢測吸收塔出口塵含量均小于10mg/Nm3 ，具體性能測試數(shù)據(jù)詳見表3。因此整套系統(tǒng)可關閉濕式電除塵運行，節(jié)約電耗。

四、結論

(1)冶金行業(yè)脫硫提效改造，可保留原有循環(huán)泵，增加新的循環(huán)泵并將噴淋層采用交叉布置，來實現(xiàn)最大程度利舊原有設備下，增加所需液氣比。

(2)脫硫塔改造可通過將原有噴淋層移位采用交叉布置方式，提供安裝氣動脫硫單元或者托盤等提效裝置，以達到脫硫效率。

(3)燒結機脫硫系統(tǒng)除塵提效改造，完全可將原有除霧器更換為管束式除霧器，在吸收塔入口塵含量＜50mg/Nm3 時，出口塵含量控制在10mg/Nm3 以下。

參考文獻：

[1]黃業(yè)斌. 脫硫吸收塔高效脫硫協(xié)同除塵改造研究[J]. 理論實踐,2018(6):3726.

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