湘钢烧结机烟气脱硫技术特点及推广模式建议

姚超良（永清环保股份有限公司 湖南 长沙 410005）

一、脱硫装置运行良好

由湖南永清环保股份有限公司实施总承包并承接运营服务的湖南华菱湘潭钢铁有限公司一期360m2烧结机烟气脱硫工程于2008年12月开始施工，于2009年9月28日投入运行，工程建设周期为10个月。工程采用选择性烟气脱硫，即对烟气含二氧化硫高的（1000～3000mg/m3）1＃机头烟气进行脱硫治理，该烧结烟气脱硫工程工艺技术采用湖南永清环保股份有限公司自行研发并通过湖南省科技厅科技成果鉴定的烧结烟气石灰石-石膏湿法空塔喷淋脱硫技术，该技术的关键点—一种湿法烟气脱硫浆池结晶生成物的控制方法 （专利号：ZL200910043096.9），具有完全自主知识产权。

截至2010年5月31日，该工程自投入运行以来，累计已运行4798小时，与烧结主装置的同步运行率平均达到99.36%，脱硫效率平均达到93.2%，系统运行稳定，设备状态良好，脱硫装置共产出石膏24211吨，副产品石膏呈灰白色颗粒状，完全符合石膏板及水泥制造质量要求，全部销售给了泰山石膏（湘潭）有限公司用于制造石膏板。

二、技术特点鲜明、突出

完全空塔喷淋吸收，塔内气液接触区无任何类似托盘、填料、气体分布管等增大气液接触表面的结构件，从塔的结构设计上就避免结垢附着物的出现，完全做到了无结垢、无堵塞，勿需任何停车清洗。结构设计合理。

采用了专利防结垢技术，通过控制对浆池充分注氧和控制浆液的pH值波动范围等多种复合措施来防止石膏复合晶垢【Ca(SO3)X·(SO4)X·H2O】的生成，一方面避免石膏结垢，另一方面有利于二水硫酸钙结晶的长大，使石膏浆液脱水易于进行，确保了石膏中二水硫酸钙含量达到90%以上，石膏浆液经真空皮带脱水机脱水后游离水含量小于10%，防结垢方法使用恰到好处。

采用专用的雾化喷嘴将吸收浆液雾化到小于2100μm细小微粒分布在气相中，以增大气液的接触面，该独到的构思使得气液接触面积比类似托盘、填料、气体分布管等分散形式要大数十倍，气液在吸收区接触充分，气液接触无盲区，传热、传质速度快，脱硫效率高。不仅如此，塔内吸收区除了喷嘴外，无任何气流阻挡物，烟气通过吸收塔的阻力低，经实际测量，气体通过吸收塔的阻力降只有1200Pa，加上烟道阻力400Pa，烟气系统总阻力只有1600Pa，其烟气系统阻力只有循环流化床法的40%左右，也只有气喷旋冲法的42%左右。由于烟气系统阻力低，其增压风机电耗也较上述方法低。该方法气液接触形式独特，节能成效显著。

针对脱硫系统腐蚀介质多且复杂，采用了组合式防腐技术。在吸收塔入口 “干湿”交界面处，腐蚀环境非常恶劣，在此处采用高镍基C276合金贴衬进行防腐，具有很好的效果，使用2mm厚的C276合金薄板贴衬，使用寿命可长达20年以上。在吸收塔和浆液输送的管道内，浆液中含有混合稀酸（硫酸、亚硫酸、盐酸、氢氟酸等）以及石膏等固体颗粒、不仅对设备和管道造成腐蚀，而且对设备和管道冲刷严重。根据上述工况，采用碳钢内衬丁基橡胶进行防腐和抗磨蚀。在喷淋层等冲刷异常严重的区域，其喷嘴选用碳化硅防腐耐磨材料制造，喷淋管采用含碳化硅涂层的FRP材料制造。吸收塔塔顶烟囱内壁由于无固体颗粒物冲刷，采用碳钢衬玻璃鳞片防腐，安装在吸收塔底部的搅拌器选用耐磨、耐腐的高镍基1.4529合金制造。上述多种材料组合式防腐技术的采用，既有效地防止了设备和管道的腐蚀，又有效地降低了装置建设费用。组合式防腐方法实用有效。

在没有烟气再热系统的情况下，为了避免湿法脱硫 “烟囱雨”现象发生，首先，在选择吸收塔顶部的除雾器时采用双级除雾，并在最后一级喷淋层与第一级除雾器之间留足气液分离空间，使气液尽可能在此空间分离完全，防止液滴卷入气流中下落；其次，在设计塔顶烟囱时，由于烟气温降会有烟囱壁冷凝液出现，采取降低烟气流速，控制烟气流速在卷液临界流速之下等措施，防止烟气带走塔壁冷凝液而下落。第三，采用流体流过除雾器阻力降判断其是否处于正常运行状态，运行过程中严格执行除雾器冲洗程序，防止除雾器局部堵塞而使流经除雾器的气速加快，确保不会有石膏浆液或水滴透过除雾器而直接被烟气带入到塔顶烟囱中而下落。事实证明，上述多种防“烟囱雨”的方法行之有效。

三、针对烧结复杂工况采取措施有效

根据烧结烟气流量变化大、波动幅度大且无规律的工况特点，采取了烟气流量跟踪调节控制技术，使主装置引风机排出的烟气量与脱硫装置增压风机吸进的烟气量保持等量同步。消除了脱硫装置设置对烧结工况带来的干扰，使烧结、脱硫装置运行互不干扰，完全适配。上述措施的采用，不仅稳定了烧结和脱硫装置运行，而且使风机运行功耗与电动机输出功耗保持相等。从而节省装置运行能耗。

根据烧结烟气温度变化大，采取了双向喷淋降温调节控制技术，在烧结烟温大幅波动的状态下，该双向喷淋降温装置能很好稳定塔内吸收区的温度，保证二氧化硫在塔内连续、稳定地吸收，减少了烟温波动对吸收系统的冲击。一方面确保了系统脱硫率稳定且达到预定的指标，另一方面降温措施很好地保护了吸收塔内壁的橡胶衬层，延长了防腐衬层的使用寿命。上述针对性措施有力，实施效果显著。

表1-1 国内外同类项目主要技术指标比较表

表1-2 脱硫装置运行成本分析表

表1-3 烧结机烟气脱硫石膏与电厂脱硫石膏比较表

四、脱硫系统运行指标接近国际先进水平

国内外同类项目主要技术指标比较见表1-1。脱硫装置运行成本分析见表1—2。烧结脱硫石膏与电厂脱硫石膏比较见表1—3。

五、石灰石-石膏湿法（空塔喷淋）烟气脱硫技术推广模式建议

建议烧结机烟气脱硫采用EPC+C即总承包+托管运营全寿命周期服务模式。此种模式的实施会带来如下特点：

1）目前国内烧结机烟气脱硫工艺技术种类繁多，鱼龙混杂，如由总承包公司负责脱硫项目的建设和运营，其所采用烟气脱硫工艺技术则必需成熟。否则，总承包公司必须对自己所采用工艺技术存在的缺陷“买单”。这也从根本上杜绝了个别公司对自己脱硫技术推广不负责任的浮夸行为。

2）由专业的脱硫公司负责运营管理，能从技术角度上确保脱硫设施系统稳定、经济运行，确保烧结机烟气脱硫后达标排放。从电厂的脱硫设施运营多年情况来看，还是有不少项目因为运营不够专业，导致脱硫系统无法正常稳定运行，甚至因运营不当导致整个系统部分设备腐蚀、管道堵塞，导致脱硫设施无法运转。

3）脱硫公司之间竞争激烈，利润空间十分有限，存在恶性竞争的现象。由总承包公司负责建设和运营，一方面可避免低于建造成本价中标的恶性竞争，另一方面约束总承包单位必须选用合格的、质量可靠的设备。否则，运营时会付出双倍的代价。

4）《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》指出：“推行污染治理工程的设计、施工和运营一体化模式，鼓励排污单位委托专业化公司承担污染治理或设施运营”。《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》中指出：“组织开展烟气脱硫特许经营试点”，促进实现“十一五”规划纲要提出的二氧化硫削减目标，提高烟气脱硫设施建设和运行质量。由此可见，推广EPC+C全寿命周期服务模式符合国家现行政策要求。