石油化工 石灰_石膏湿法在烧结烟气脱硫中的应用

石油化工中 用石灰石膏法去除高炉烟气

第1期2011年3月水力采煤与管道运输

HYDRAULICCOALMINING＆PIPELINETRANSPORTATIONNo．1Mar．2011

石灰—石膏湿法在烧结烟气脱硫中的应用

李广生

1

施文新

2

(1．唐山众业不锈钢有限公司环保动力处，河北唐山063000;2．开滦钱家营矿业分公司生产技术部河北唐山063301)

摘要:介绍了钢铁企业中新兴的脱硫新方法—石灰—石膏湿法烟气脱硫的原理、工艺流程、脱硫效果。

关键词:石灰—石膏湿法烧结烟气脱硫

中图分类号:X701．3文献标识码:B文章编号:1006－0898(2011)01－0074－02

源丰富，容易得到，价格便宜。④系统运行稳定可靠，维护简单。⑤正常情况下，吸收过程无废水排放。44．1

脱硫反应机理及工艺流程

脱硫反应机理

CaO+SO2+1/2H2O—→CaSO3·1/2H2OCa(OH)2+SO2+1/2H2O—→CaSO3·1/2

1引言

钢铁行业从采矿、烧结、炼焦、炼铁、炼钢到

轧钢等各个环节都会产生大量的污染物，是一个工业污染源。其中，烧结过程中产生大量的烟SO2、SO3、HCl等有气，烟气中含有大量的粉尘、害气体，是所有污染源中污染物排放量最大，危害最为严重的环节，必须得到有效治理。唐山众业不锈钢有限公司积极采取有效措施，投资490万元启动烧结机脱硫除尘项目，率先在炼铁厂2×36m2烧结机机头安装脱硫设备。2

改造前烟气排放状况

①烟气排放量大，排放不稳定，这就要求脱硫装置有较大的负荷适应性。

②一般情况下，烟气中SO2浓度较低，其含

3

量在800mg/m左右，但波动范围较大，一般在

H2O+H2O

CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O—→Ca

(HSO3)2

2CaSO3·1/2H2O+O2+2H2O—→2CaSO4

·2H2O4．2

脱硫工艺流程

石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺主要是根据循

环流化床理论和喷雾干燥原理，采用悬浮方式，使吸收剂在吸收塔内悬浮、反复循环，与烟气中HCI等酸性气体充分接触反应来实现脱的SO2、

除酸性气体的一种方法。烟气脱硫工艺分5个步骤:①吸收剂存储和输送;②烟气雾化增湿调温;③脱硫剂与含湿烟气雾化颗粒充分接触混合;④酸性气体吸收;⑤增湿活化。其中，②、③、④、⑤4个步骤均在吸收塔中进行，在吸收塔中要进行物理化学过程。

化学过程:当雾化经过双流体雾化喷嘴在吸收塔中雾化，并与烟气充分接触，烟气冷却并增

SO2、H2SO3反应生湿，氢氧化钙粉颗粒同H2O、成干粉产物，整个反应分为气相、液相和固相3

种状态反应。

物理过程:物理过程系指滴液的蒸发与干燥及烟气冷却增湿过程，滴液从蒸发到干燥所需的时间，对净化塔的设计和脱硫率都非常重要。影响滴液干燥时间的因素有滴液大小、滴液含水量绝的温度。干燥大分

300～2000mg/m3，因此要求脱硫装置在选型时要综合考虑适应性及运行成本。

③烟气成份较复杂，不仅含有腐蚀性气体SO2、SO3，还含有HCI及电除尘器中未完全除净的重金属的粉尘，因此对脱硫设备防腐技术有较高的要求。

④烟气温度波动较大，波动范围为120±30℃。3

烧结机烟气脱硫工艺的优点

烧结机头烟气脱硫方法有:湿法、干法、氨法、碱法等。众业不锈钢有限公司采用了石灰—石膏湿法烟气脱硫，与其他方法相比，其优点:①脱硫效率高，达到95%，烟气粉尘含量≤50mg/m，烟气SO2含量≤100mg/m。②投资较省，运行国本国。③剂石灰来73

3

石油化工中 用石灰石膏法去除高炉烟气

2011年3月李广生等:石灰—石膏湿法在烧结烟气脱硫中的应用第1期

为两个阶段:第一阶段由于浆料滴液中固体含量不大，基本上属于滴液表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对稳定;第二阶段，随着水分蒸发，滴液中固体含量增加，当滴液表面出现显著固态物质时，进入了第二阶段。由于蒸发表面积变小，水分必须穿过固体物质从颗粒内部向外扩散，干燥速率降低，滴液温度升高并接近烟气温度，最后由于其中水分蒸发殆尽形成固态颗粒而从烟气中分离。

净化塔内反应灰的高倍率循环使循环灰颗粒之间发生激烈碰撞，使颗粒表面生成物的固体外壳被破坏，里面未反应的新鲜颗粒暴露出来继续参加反应。另外高浓度密相循环的形成，净化塔内传热，传质过程被强化，而且反应灰中含有大量未反应吸收剂，这些都加快了反应速度、干燥速度，大幅提高了吸收剂利用率。所以净化塔内实际硫酸钙比远大于表面硫酸钙比。图1所示为脱硫工艺流程图。5

各系统流程及主要设备

⑥工艺水系统:水箱—水泵—吸收塔(除雾器)—化灰机—压滤机冲洗—水泵冲洗。

脱硫设备主要有Φ5．6×40．0m的吸收塔(内有增湿除雾装置)、循环水池、工艺水池、储灰罐、压滤机等。6

脱硫操作

该公司2台烧结机烟气脱硫装置采用二机一塔强制氧化的石灰－石膏湿法脱硫技术。2台烧结机燃烧的烟气经电除尘器净化后，由各自的引风机经钢结构烟道引出至脱硫设备吸收塔，进入该设备进行脱硫。烟气进入吸收塔后，由下向上流动。在吸收塔洗涤区内与三层(三级)喷淋喷嘴喷出的石灰浆液发生反应—脱硫，同时被冷却。脱硫后的净烟气由装在吸收塔上部的两层(两极)除雾器除去烟气中的液滴，此烟气经吸收塔顶部烟囱排放至大气。

吸收塔本体上设置3台侧进式浆液搅拌器，对塔内浆液进行搅拌以防止浆液沉积。氧化器由1座氧化池和1台氧化风机组成，吸收塔内产生的亚硫酸钙浆液经溢流到氧化池，通过氧化风机向氧化池中鼓入空气，将亚硫酸钙强制氧化成硫酸钙。硫酸钙溶液再溢流到沉淀池后被渣浆泵抽到压滤机脱水，浓缩成含水量约35%的石膏副产品。

压滤机配置一座滤液池，用以收集压滤机产生的滤液，滤液返回吸收塔。吸收塔配置有2台循环水泵(1用1备)，三层喷淋层，任何时候循环泵运行数量都不允许低于1台。用石灰罐车将石灰(粒径≤0．2mm)运至厂内，由罗茨风机输送到石灰储罐备用。根据系统需要，石灰粉由星形卸料器与工艺水一起送至化灰器消化后，配制成浓度为10%的石灰浆液，石灰浆液泵将石灰水输送到循环泵进口，进入吸收塔参与反应。脱硫工艺用水主要是除雾器冲洗、石灰浆液配制以及各处冷却用水。7

使用效果

根据总工艺流程，整个脱硫可分为烟气系

统、吸收塔系统、脱硫剂配置系统、脱硫液循环系统、渣处理系统、工艺水系统6部分。主要流程如下

。

图1脱硫工艺流程图

①烟气系统:烧结机烟气—除尘器—引风机—烟道—吸收塔。

②吸收塔系统:吸收塔—除雾器—塔顶烟囱。③脱硫剂配置系统:石灰粉料仓—螺旋输送器—称量罐—化灰机—化灰泵—石灰浆液罐—石灰浆液泵(根据测定的PH值反馈控制送浆泵量)—脱硫液循环泵进口。

④脱硫液循环系统:喷淋层—脱硫塔浆液池—脱硫液循环泵—喷淋层。

⑤渣处理系统:脱硫塔浆液池—石膏排除泵渣浆—压—石膏。

脱硫设备投入运行后，众业不锈钢有限公司烧结机的烟气经过脱硫设备后，脱硫效率≥

395%，烟气粉尘含量≤50mg/m，烟气SO2含量≤

100mg/m3，满足了设计排放要求。脱硫烟囱排出的烟气为白色，没有了以前的黄烟、黑烟，减少了对气的，对达到了洁生，实现了SO2

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第1期2011年3月水力采煤与管道运输

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土城矿主排水系统的改造设计

黄道禄

(贵州盘江精煤股份有限公司土城矿贵州盘县553529)

摘要:通过对土城矿21采区主排水系统现状的分析与研究，提出了21采区主排水系统改造设计，并在实践中得以应用，满足了矿井主排水系统安全性及经济性要求。关键词:排水水泵管路供电中图分类号:TD744文献标识码:B1

概述

文章编号:1006－0898(2011)01－0076－03

2

主排水系统设计改造方案

土城矿1984年12月投产，年设计能力1201998年改扩建后年生产能力达240万t。土万t，

城矿井为平硐开拓、+1500m水平上下山开采。13采区、14矿井目前有4个生产采区:21采区、

15采区。其中13采区、14采区、15采区采区、

均为上山开采，21采区为下山开采。上山开采的采区矿井水通过自流到主平硐水沟排到地面污水处理站，下山开采的采区矿井水通过主排水系统排到主平硐再排到地面污水处理站。

21采区正常涌水量q=280m3/h，现因21采区正进行区段延伸，涌水量预计还将增大。加上原回采后的工作面存在积水，下区段采面回风巷采用沿空掘巷，每年平均放水次数不少于3次。根据水头高度计算和现场放水实测，单孔放水量

3

为100～140m/h，雨季期间，最大涌水量预计达

3

到qmax=420m/h。21采区原主排水设备从投产使用至今已有十多年，设备严重老化，效率降

21采区主排水系统改造，根据现场情况，充

分利用现有水仓和供电线路，只须对原150D30×8型水泵重新选型改造，原主排水管路管径重新选型铺设管路。2．12．1．1

水泵的选型计算原始数据

3

①采区正常涌水量:q=280m/h，最大涌水

3

量qmax=420m/h。

②采区涌水时间:取365d。

③采区最大涌水时间:取150d。

④矿井水物理化学性质:矿井水密度ρ水=1．02×103kg/m3，呈中性。

21采区水仓泵房⑤污水处理站标高1508，标高1295．6m，垂高H=1508－1295．6=212．4m，取213m。2．1．2

水泵参数计算

①正常涌水时水泵排水能力必须满足:

Qb=1．2q=1．2×280=336m3/h

②最大涌水量时水泵的排水能力必须满足:Qmax=1．2qmax=1．2×420=504m3/h③水泵扬程:

HB=HP+HX+Hz

=213+4．5+(213+4．5)×10%=239．25m

m;HX为吸水高度，式中:HP为排水垂高，取

4．5m;Hz为管路阻力损失，取(Hp+Hx)的10%。

低。原实测排水能力:开1台水泵排水量136m3/h;开2台水泵排水量221m3/h;开3台水泵

33

排水量290m/h;开4台水泵排水量340m/h。加之原主排水管路管径过小、变形破裂严重，弯

头多造成管路阻力损失过大。根据相关要求，现

1台备用，1台检修的运行有水仓设备2台工作，

方式已不能满足生产的需要，不符合国家最新版

《煤矿安全规程》规定。为保证矿井安全、稳定、持续发展，土城矿21采区主排水系统改造刻不容缓。

达标排放，有力地保障了周边村庄人民群众的健康生活。石灰－石膏湿法烟气脱硫方法值得在钢铁、炼焦等行业推广。

作者简历:

李广生(1968－)，男1991年7月毕业于(天津)河北工业

本科，毕业后一直从事设备技术大学机械制造工艺与设备专业，

改造与管理工作。

收稿日期:2010－08－11

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wv3m.html