陳智龍

摘 要：文章通過對循環(huán)流化床脫硫工藝的原理進行介紹，并對循環(huán)流化床脫硫工藝的流程作簡要分析，說明了循環(huán)流化床脫硫工藝在燒結煙氣凈化中的應用情況，并對其應用特點進行研究，為燒結煙氣的凈化提供一份可參考的資料。根據循環(huán)流化床脫硫工藝在燒結煙氣凈化中的應用進行分析，能夠發(fā)現循環(huán)流化床脫硫技術具有很多優(yōu)點，如除塵效率極高、運行成本比較低等，應該在工業(yè)上得到廣泛的推廣，并進行深入的研究。

關鍵詞：循環(huán)流化床脫硫工藝；燒結煙氣凈化；應用

我國經濟得到了飛速發(fā)展，人民的生活水平得到了日益提高，但是隨之而來一個不容忽視的問題是環(huán)境污染現象日益嚴重。環(huán)境污染主要包括固體污染、水污染以及大氣污染三個方面。其中，因為空氣循環(huán)流動的特點，大氣污染的受災面更為廣泛，而后果也更為嚴重。我國剛剛由工業(yè)社會轉向信息社會，前幾年的粗放型工業(yè)生產，對大氣的污染極為嚴重。

我國針對這種現象，提出工業(yè)的集約型發(fā)展，并大力地打擊了廢棄排放嚴重的重型工廠。雖然我國已經步入了信息化社會，但是我國的國民經濟中，仍然有工業(yè)的很大一個分量。在大氣污染中，SO2污染是比較嚴重的一種，而鋼鐵工業(yè)進行燒結時，極易產生SO2氣體。為了降低SO2氣體的排放量，應該在工業(yè)中實施脫硫工藝。

1 脫硫工藝的發(fā)展簡述

鋼鐵燒結過程中產生的煙氣中SO2的含量比較波動、含水量比較大，同時煙氣中有許多具有強腐蝕性的氣體，例如HF。這種特點對脫硫技術的要求比較高。20世紀70年代，日本出現了第一套燒結煙氣脫硫裝置，之后世界各國進行了引入與改進。如今，主要使用的脫硫技術有硫酸銨法、旋轉噴霧干法以及循環(huán)流化床法等。我國的脫硫技術水平比較低，所采用的燒結煙氣脫硫裝置，有許多問題的出現，例如運轉成本高、維護工作多、故障發(fā)生頻繁等。基于這個背景，本文對循環(huán)流化床脫硫工藝做了一些介紹。

2 循環(huán)流化床脫硫工藝的運行原理

循環(huán)流化床脫硫工藝是在電場脫硫的基礎上進行改進而得的。

這套工藝的主要流程為：

第一步，將生石灰制成消石灰，涉及到的化學反應方程式為CaO+H2O=Ca（OH）2。

第二步，利用Ca（OH）2即消石灰，將以SO2以及SO3為主要成分的煙氣進行吸收。

第三步，煙氣在裝置中進行循環(huán)吸收。第二步和第三步主要涉及到的化學反應方程式為：

2Ca（OH）2+2SO2=（CaSO3）2·H2O+H2O；

Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O；

2Ca（OH）2+2SO3=（CaSO4）2·H2O+H2O；

（CaSO3）2·H2O+O2=（CaSO4）2·H2O；

2HF+Ca（OH）2=2H2O+CaF2；

當溫度大于120 ℃，一般會有這個反應發(fā)生：

2HCl+2Ca（OH）2=CaCl2·Ca（OH）2·2H2O。

3 循環(huán)流化床脫硫工藝的系統構成

一個典型的脫硫系統包括了煙道系統（含脫硫引風機、進出口風擋及清潔煙氣循環(huán)系統）、脫硫塔系統（吸收塔系統）、布袋除塵器系統、工藝水系統、吸收劑系統（消石灰制備系統與消石灰加入系統）、物料循環(huán)及外排系統（氣力輸送系統與脫硫灰?guī)煜到y）、流化風、壓縮空氣系統、控制系統，如圖1所示。

3.1 煙道系統

這個系統由四部分組成，分別是進口、出口、循環(huán)煙氣煙道，還有相對應的風擋，還包括增壓風機。當工藝系統正常運行時，進口以及出口的煙氣風擋都要設置為開啟狀態(tài)，煙氣通過進口煙氣煙道進入到吸收塔之中，然后在吸收塔之內發(fā)生上文中所提到的各種化學反應；之后，煙氣經過后端的除塵器后通過煙囪排放。當燒結的風量處于穩(wěn)定狀態(tài)時，應該將煙氣的循環(huán)煙道風擋進行關閉；而所處的狀態(tài)極不穩(wěn)定時，則應該將循環(huán)煙道風擋適度打開，保持煙氣的流量，以防止煙氣量不足致使“塌床”等嚴重后果，對整個工藝系統造成破壞。脫硫增壓風機主要是對脫硫除塵系統引起的阻力損失進行補償。脫硫增壓風機一般采用離心風機，其壓力和流量主要通過入口調節(jié)風擋的開度進行調節(jié)，能在脫硫除塵系統正常運行可能發(fā)生的最大流量、最大壓力、最高溫度下正常運行，且無過量的振動和波動。

3.2 吸收塔系統

該系統是SO2與SO3氣體的主要反應場所，主要是將氣體進行脫硫。吸收塔內部為空塔，下部為文丘里孔，一般文丘里的流速控制在30～50 m/s（以防塌床）。吸收劑、循環(huán)脫硫灰在文丘里以上的塔內進行第二步的充分反應，生成副產物CaSO3·1/2H2O，此外還有與SO3、HF和HCl反應生成相應的副產物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca（OH）2·2H2O等。吸收塔的結構應該要設置簡單，并能夠很方便地對它進行操作與維修，同時應該控制制作成本。另外，吸收塔的內部必須要保持空闊，對反應后沉積的物料應該做到及時清理，以防止吸收塔空間被占用，影響到吸收效率。

3.3 脫硫后除塵系統

煙氣中不僅含有有害氣體，而且存在著大量的粉塵，吸收塔出口煙氣粉塵濃度高達5 00～1 000 g/Nm3，當煙氣經過脫硫之后，有害氣體得到了有效的吸收，但是，煙氣中的粉塵并沒有被吸收掉，如果直接排除，也會對大氣造成污染。因此在吸收塔后面，設置了除塵器，將粉塵進行有效吸收。一般來講，除塵系統應設置為布袋式。布袋除塵具有較大的優(yōu)勢，經布袋除塵后的煙氣粉塵濃度可降到≤30 mg/Nm3。

3.4 工藝水系統

一般有工藝水箱、水泵以及噴槍等設備。利用工藝水系統，在吸收塔文丘里孔上方噴入水，將煙氣溫度保持到煙氣露點溫度以上約15 ℃，從而使得SO2與Ca（OH）2的反應轉化為可以瞬間完成的離子型反應。使煙氣中的SO2與消石灰充分反應而脫除。

3.5 吸收劑制備系統

該系統的主要功能是對Ca（OH）2即消石灰的吸收劑的制備，并將制備好的吸收劑傳輸到吸收塔中。

3.6 物料循環(huán)及外排系統

在吸收塔的各種反應后，因為設備煙氣吸收率的限制以及反應時間等的影響，吸收劑會有很大一部分殘留，如果直接排出，會對物料造成極大的浪費。因此，通過該系統，將未反應完全的物料通過除塵器進行收集，并重新反送到吸收塔之中。這樣會對脫硫效率以及物料的利用率進行提高，但循環(huán)量受煙氣量限制。

3.7 控制系統

主要是對設備的用電、照明以及物料等進行控制，過程中采用的測量儀器主要有料位計以及壓力計等。

4 循環(huán)流化床脫硫工藝的應用特點

①工藝的整個流程比較簡單，設備的占地面積也比較小，系統的布局比較合理，有助于對工藝進行集中的操控、管理以及維護，增加系統運行的效率，增加企業(yè)的經濟效益。

②脫硫系統可以采用一機一塔，增加脫硫的效率，同時減輕酸性氣體對設備的腐蝕，使得企業(yè)不需要對設備增加方法措施，從而降低了設備的維護成本，促進了技術成本的有效控制。

③將脫硫系統與除塵系統設置為獨立運行的存在，避免兩個系統的運行過程的干擾。同時，脫硫系統可以對塵粒進行預處理，減輕了除塵系統的工作量，增加了除塵效率。

④脫硫劑也可以選用生石灰，能夠對一些堿金屬以及重金屬進行吸收。

⑤整個系統最終將煙氣吸收，而排除的產物主要為CaSO4以及CaSO3，沒有廢水產生，不會對環(huán)境造成污染。另外，脫硫產物能夠經過一系列的化學反應，制作為混凝土的緩凝劑等有用物質，通過與鋼渣的綜合處理，不僅將污染的情況進行了有效地減少，還有效的增加了脫硫產物的附加值。

⑥系統具有極高的脫硫效率，能夠對燒結煙氣變化進行有效的應對。吸收塔的煙氣量太小，會對反應造成影響，威脅到設備的安全管理。當煙氣的風量較大時，可以通過對進口風擋進行調節(jié)，來控制煙氣的進氣量，并進而確定系統能夠正常運行。

⑦系統的運行比較穩(wěn)定，吸收塔的簡單結構能夠有效地避免“粘壁”等狀況的發(fā)生，以及能夠對系統的損耗率進行有效地降低，有利于吸收塔內的各種化學反應的有效進行。

⑧在工藝水系統中，可以采用“多重增濕法”，增加吸收塔內的水含量，加快化學反應的反應速率。多重增濕技術的運用是對傳統增濕技術的改進。

⑨整個系統的運行成本比較低，物料循環(huán)系統的存在使得物料能夠進行循環(huán)利用，有效地提高了物料的利用率，降低了投資成本，同時，物料的循環(huán)利用，能夠避免增加廢物的量，對環(huán)境造成負擔。

5 結 語

循環(huán)流化床脫硫工藝能夠對煙氣中的SO2與SO3進行有效地吸收，其中脫硫的效率可以高達到95%，同時整個工藝所使用的設備不容易發(fā)生故障，能夠對整體的工作效益進行提高。本工藝的自動化程度比較高，操作比較簡單。而脫硫吸收后的產物也不具備腐蝕性，同時沒有另外污染物的產生。再者，循環(huán)流化床脫硫工藝的系統中有除塵系統，有效地降低了煙氣中的粉塵濃度，不僅符合工廠的工藝需求，而且符合環(huán)保理念。

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