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冶金行业中脱硫除尘提效改造技术的应用路径

2020-07-17 218 上传者：管理员

摘要：本文根据冶金行业现有脱硫除尘系统特点，提出了一种采用喷淋层交叉布置技术路线实现提高液气比的方法；通过更换原有屋脊式除雾器为气动高效除尘除雾器提高除尘效率。本文所提出的脱硫除尘提效改造技术路线，具有施工周期短、投资费用低、运维费用低等优点。

关键词：
交叉布置
喷淋层
脱硫提效
除尘提效
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2019年4月29日，生态环境部等5部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，鼓励钢铁企业分阶段分区域完成全厂超低排放改造，以此为契机，使我国钢铁工业步入由大到强、绿色转型的发展阶段。目前，我国大多数钢厂烧结机、球团等设备已建设脱硫除尘装置，由于前几年钢铁行业不景气，大多钢厂所建脱硫塔具有空塔流速高、塔内空间小等缺点，导致脱硫提效改造工程量大，施工周期长，投资高等现象发生。除尘系统大多数钢厂已建设湿式电除尘器，该设备耗电量高、运维费用高，对于钢铁企业来讲，是一种无形的负担。现针对冶金行业出现的环保情况，亟需一种工期短、投资费用低的超低改造技术路线，以满足冶金行业脱硫除尘系统提效改造的要求。

一、项目概况

(一) 烟气参数

日照钢铁有限公司12#(360m2）烧结机机头在2010年已建设脱硫除尘装置，该装置采用石灰-石膏法脱硫技术。由于原料发生变化，吸收塔入口二氧化硫有600mg/Nm3升至1200mg/Nm3。吸收塔出口设有湿式电除尘器，通过湿式电除尘器后尘排放可小于20mg/Nm3，烟气参数详见表1。根据国家环保最新标准要求，烧结机排放烟气在基准氧16%下，二氧化硫排放值小于35mg/Nm3，尘排放值小于10mg/Nm3，原有脱硫除尘系统已无法满足超低排放要求，需进行脱硫除尘提效改造。

表1 吸收塔入口烟气参数

(二) 原吸收塔参数

原吸收塔采用逆向空塔喷淋，设有3层喷淋层，喷淋层标高分别为+16.00m、+18.00m、+20.00m。吸收塔顶部设有两级屋脊式除雾器，除雾器标高为+23.995m，吸收塔具体参数详见表2。吸收塔出口烟道设有湿式电除尘器，电除尘器采用立式管状布置形式，设有1659根极线，入口尘50mg/Nm3，出口按小于20mg/Nm3设计。

表2 原吸收塔参数

二、改造技术路线

(一) 脱硫提效改造方案

根据脱硫效率设计要求，原有吸收塔液气比已不能满足脱硫效率，需在增加液气比的基础上增设托盘或气动脱硫单元，但经查阅吸收塔图纸及现场实际测量，原吸收塔最下层喷淋层与吸收塔入口间距仅1.5米，不满足安装托盘空间要求。喷淋层之间间距均为2米，同样无安装气动单元空间。若通过更换循环泵，以达到增加液气比的目的，将造成设备浪费，提高改造投资成本。综合考虑，本工程从停炉改造时间、投资费用等方面综合考虑，采用如下技术改造路线：

(1）移动标高+18.00m处喷淋层至最下层喷淋层标高+16.00m处位置，在标高+16.00m处设两套喷淋层，每套喷淋层均利旧原有循环泵，两套喷淋层采用交叉布置（详见图1），其支撑梁利旧；喷淋层形式由树状改为枝状交叉布置，喷淋母管设在塔外。更换两套喷淋层的喷嘴，喷嘴采用单向双头喷嘴，外侧紧挨塔壁侧采用单头实心喷嘴，每套喷淋层保证覆盖率不低于300%；两套喷淋层喷嘴均向下喷射，共计184个喷嘴，喷射流量总计为5600m3/h。

图1 +16.00m层喷淋层布置图

(2）标高+20.00m处更换原有喷淋层形式，同时新增一套大流量喷淋层。改造喷淋层对应原有循环泵，新增喷淋层需新增一台循环泵，其流量为3200m3/h。此标高处，改造喷淋层与新增喷淋层采用交叉布置，其布置结构与图1相同，喷淋层支撑梁利旧。喷淋层形式由树状改为枝状交叉布置，喷淋母管设在塔外。更换两套喷淋层的喷嘴，喷嘴采用单向双头喷嘴，外侧紧挨塔壁侧采用单头实心喷嘴，每套喷淋层保证覆盖率不低于300%；两套喷淋层喷嘴均向下喷射，共计194个喷嘴，喷射流量总计为6000m3/h。

(3）标高+16.5m处新增一层喷淋层，对应新增一台循环泵，其流量为3200m3/h，此喷淋层支撑梁以+16.0m处支撑梁为基础，利用门字型支架支撑。喷嘴采用单向双头喷嘴，塔壁侧为单头实心喷嘴，方向向上。该层喷淋层共计喷嘴104个，喷淋层覆盖率不低于300%，喷淋流量总计为3200m3/h。

(4）在标高+18.40m位置安装气动脱硫单元，气动脱硫单元材质采用316L材质，对原有喷淋层支撑梁进行移位，并增设辅梁。气动脱硫单元采用模块式布置，每三个气动单元组成一个模块，方便现场安装，节约施工时间。气动脱硫单元与塔壁周围设有封板，有效避免烟气短路现象发生，从而提高脱硫效率。

(5）本次改造技术路线所述喷淋层与常规喷淋层形式不同，本技术路线塔内喷淋层采用支管交叉布置，喷淋母管设在塔外，在塔外分支后进入喷淋层支管。循环主管升至顶层和底层设计标高后，绕塔铺设至指定角度，根据塔内喷淋层设计要求，分成4～5根支管，与塔内喷淋支管对接。

(二) 除尘提效改造方案

原脱硫系统设有湿式电除尘器，该设备耗电高、易腐蚀。本工程保留原有湿式电除尘设备，拆除吸收塔顶部屋脊式除雾器，更换为气动高效除尘除雾器。该除雾器只需一层支撑梁，因此保留下层屋脊式除雾器支撑梁，拆除上层支撑梁，可有效缩短施工工期。气动高效除尘除雾器共四级，设有内部冲洗系统和下部冲洗系统，可有效避免堵塞情况发生，其布置图详见图2。

图2 气动高效除尘除雾器布置图

本次改造采用气动高效除尘除雾器与原有湿式电除尘串联技术路线，具有双重除尘保障效果，当吸收塔入口尘高于50mg/Nm3时，启动湿式电除尘系统，通过调整湿电运行功率，对尘排放进一步控制。当吸收塔入口尘低于50mg/Nm3时，关闭湿式电除尘系统，节约电耗。

三、改造结果

(一) 性能测试结果

(二) 脱硫提效改造结果

采用喷淋交叉布置，增加液气比及气动脱硫单元后，经系统调试运行，在入口SO2为900-1150mg/Nm3之间波动时，出口SO2可有效控制在35mg/Nm3以下，具体性能测试详见表3。经检测吸收塔浆液pH值为5，若通过供浆将pH值调至5.5左右，出口SO2可有效控制在20mg/Nm3以下。

表3 烟气性能测试数据表

(三) 除尘提效改造结果

将原有除雾器更换为气动高效除尘除雾器后，通过有资质第三方检测单位进行性能测试，检测吸收塔出口尘含量均小于10mg/Nm3，具体性能测试数据详见表3。因此整套系统可关闭湿式电除尘运行，节约电耗。

四、结论

(1)冶金行业脱硫提效改造，可保留原有循环泵，增加新的循环泵并将喷淋层采用交叉布置，来实现最大程度利旧原有设备下，增加所需液气比。(2)脱硫塔改造可通过将原有喷淋层移位采用交叉布置方式，提供安装气动脱硫单元或者托盘等提效装置，以达到脱硫效率。(3)烧结机脱硫系统除尘提效改造，完全可将原有除雾器更换为管束式除雾器，在吸收塔入口尘含量<50mg/Nm3时，出口尘含量控制在10mg/Nm3以下。

参考文献：

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张建帅.冶金行业脱硫协同除尘提效改造方案[J].冶金管理,2020(13):11-12.