石灰石膏法在烧结烟气脱硫中的应用

第２０卷第５期

２０１０年１０月

中国环境管理干部学院学报

ＪＯＵＲＮＡｌ。０ＦＥＭＣＣ

Ｖ０１．２０Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１０

１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—８１３Ｘ．２０１０．０５．０１４

石灰一石膏法在烧结烟气脱硫中的应用

周秀银，张志涛，闫

涛

（山东石横特钢集团有限公司，山东肥城２７１６１２）

摘

要：介绍了钢铁企业烧结机烟气采用湿式石灰一石膏法进行脱硫的基本原理和工艺方法，

结合已投入使用的系统进行了分析和探讨，对影响脱硫效率的诸多因素，如烟气中ＳＯ。浓度、液气比、ｐＨ值、吸收反应过程、特性、最终产品石膏的形成进行了理论分析和研究。通过对系统设备、特性的研究，提出了控制液气比、调节浆液ｐＨ值和烟气性质等保障系统高效稳定运行的措施。

关键词：烧结机；烟气脱硫；石灰一石膏法；影响因素；原理；特性

中图分类号：Ｘ５１１

文献标识码：Ａ

文章编号：１００８—８１３（２０１０）０５—００４３—０４

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬｉｍｅｓｔｏｎｅ－－ｇｙｐｓｕｍｉｎＳｉｎｔｅｒｉｎｇ

ＦｌｕｅＧａｓＤｅｓｕＩｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ

ＺｈｏｕＸｉｕｙｉｎ，ＺｈａｎｇＺｈｉｔａｏ，ＹａｎＴａｏ

（ＳｈａｎｄｏｎｇＳｈｉｈｅｎｇＳｐｅｃｉａｌＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣＯ．，Ｌｔｄ．，ＦｅｉｃｈｅｎｇＳｈａｎｄｏｎｇ２７１６１２）

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’

ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

随着我国经济的快速发展和钢铁工业产能的不断增加，烧结机含ＳＯ：废气的排放量也逐年上升，烟气脱硫是削减ＳＯ：排放量不可替代的技术。国家“十一五”规划纲要明确提出，到２０１０年，全国ＳＯ：排放总量比“十五”期末削减１０％。据国家环保部统计，我国的ＳＯ：年排放

量约为２５００～２６００万ｔ，钢铁工业Ｓ０２排放量占到了整个工业Ｓ０：排放总量的１０％～１２％，

气脱硫是整个钢铁工业ＳＯ：减排的重点工作。

１

石灰一石膏湿法脱硫基本工艺

烧结烟气脱硫的主要方法有湿法、半干法、活

１－１基本原理

性焦吸附等几种。其中湿法又主要分为石灰／石灰石一石膏法、氨～硫铵法、海水脱硫法、镁法、钠法等；半干法从工艺上又分为循环流化床法、密相干塔、旋转喷雾法、ＮＩＤ法等几种；活性焦吸附法是一种干法脱硫技术，在脱硫的同时可实现脱硝、脱二嗯英、重金属及粉尘等。

而烧结工序是钢铁厂Ｓ０２排放的源头，约占钢铁厂ＳＯ：排放总量的７５％～８５％。因此烧结烟

收稿日期：２０１０—０８—１９

作者简介：周秀银（１９７５一），女，山东省肥城市人，毕业于山东工业大学环境工程专业，工程师，主要从事环境保护管理工作。

万方数据

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环境监测与污染防治中国环境管理干部学院学报

２０１０年１０月

钢铁行业烧结烟气是烧结混合料点火后随台车运行，在高温烧结成型过程中产生的含尘废气。烧结烟气的主要特点有排放量大，ＳＯ。排放浓度低且波动范围宽，ＳＯｚ排放总量大等。

湿法烟气脱硫是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的脱硫技术。ｕ。山东石横特钢集团有限公司为钢铁联合企业，现有１８０ｍ２烧结机一台，烧结机烟气除尘采用三电场静电除尘器，为削减烟气中ＳＯ：的排放量，采用石灰一石膏湿法对烟气实施脱硫。脱硫剂采用炼钢工序筛下的石灰粉，吸收烟气中的ＳＯ：后生成石膏。脱硫系统运行后，烟气中ＳＯ：浓度小于

１５０

ｍｇ／ｍ３，粉尘浓度小于５０ｍｇ／ｍ３。其反应方程式如下：

（１）溶解制浆及Ｓ０。的吸收

Ｃａ０（固）＋Ｈ２０—Ｃａ（ＯＨ）２（固）

Ｃａ（ＯＨ）２（固）＋Ｈ２０—Ｃａ（ＯＨ）：（浆液）

＋Ｈ２０

Ｃａ（ＯＨ）２（浆液）一Ｃａ２＋＋２０Ｈ—Ｓ０２（气）＋Ｈ：Ｏ—Ｓ０２（溶于水）ＳＯ：（溶于水）＋Ｈ。Ｏ—Ｈ２Ｓ０３Ｈ２Ｓ０３一Ｈ＋＋ＨＳ０３一

ＨＳＯ；－’Ｈ＋＋Ｓ０；一

０Ｈ一＋Ｈ＋一Ｈ２０（２）氧化过程ｚｓｏ；一＋Ｏ。—－２Ｓ（）：一

２ＨＳＯｆ＋０２—，２ＨＳ０ｆ

（３）结晶过程

Ｃａ２＋＋ｓｏ；一＋２Ｈ。Ｏ—ＣａＳＯ。・２Ｈ：Ｏ

１．２工艺概况

石灰～石膏湿法烟气脱硫主要包括脱硫剂制备循环系统、吸收塔系统、脱硫渣处理系统、烟气系统和电器控制及烟气在线监测系统五大部分。１．２．１脱硫剂制备循环系统

将石灰粉末在脱硫浆液池中溶解，调节成合格脱硫浆液，通过吸收塔供浆泵经浆液管道送入吸收塔，喷淋后的吸收液由循环泵经氧化装置处理后送回吸收塔循环使用。

１．２．２吸收塔系统

脱硫吸收塔采用先进成熟的吸收塔技术——

喷淋塔，具有压降低、气液分布好，且传热传质推动力大、脱硫效率高等优点。按照完成功能的不同，脱硫吸收塔的内部空间自上而下可分为除雾区、雾化喷淋吸收区、氧化区三部分。

万方数据

１．２．３脱硫渣综合处理与利用

脱硫副产物采用隔膜箱式压滤机处理，石膏含水率可达到２０％以下，外售。隔膜箱式压滤机依靠压紧装置将滤板压紧，再将石膏浆液用泵压入滤室，通过滤布来达到将石膏固体与浆液分离

的目的。

１．２．４烟气系统

烟气系统主要包括增压风机、烟道挡板门、膨胀节、烟道及支架等。

脱硫系统运行阻力约为１

１００

Ｐａ，由于原烧

结风机的剩余压头不能满足需要，为不影响烧结系统正常生产，设增压风机一台，全压约为１４００

Ｐａ。增压风机安装在脱硫塔之前。

在原烟道上设置旁路烟气挡板，当脱硫系统启动或脱硫装置发生故障停运时，旁路挡板打开，烟气经旁路挡板由原烟囱排放；另外脱硫吸收塔的出人口分别设置烟气挡板，以保证必要时的烟气切换和不停产维修。

１．２．５

电器控制及烟气在线监测系统

脱硫系统控制分手动、电动和自动控制三种方式。自动控制采用先进的ＤＣＳ控制系统，由常规仪表、控制按钮进行的操作均可通过键盘、鼠标完成。电控系统可实现电机、电动阀门的连锁运行，还可以通过鼠标或键盘操作。

在脱硫系统前后均设置单独的烟气在线监测系统，对进出口烟气参数实施在线监测，并显示在主控制显示屏上，指导系统运行。２石灰一石膏法脱硫系统运行探讨

２．１料浆的ｐＨ值

ｐＨ值是影响脱硫效率、脱硫产物成分的关键参数。对于料浆的ｐＨ值，可以从两方面考虑

并加以控制：

２．１．１石灰作为脱硫剂的反应机理［２“］

石灰与水反应生成Ｃａ（ＯＨ）：，是二价碱。ＳＯ：是一种酸酐，容易与水化合生成亚硫酸，亚硫酸是一种二价酸。石灰之所以能够脱硫是因为亚硫酸易与石灰的水合物发生中和反应。由基本原理中的反应方程式可以看出，整个系统中有一个十分关键的步骤，即Ｃａ”的生成。在石灰一石膏法脱硫系统中，Ｃａ２＋的产生与石灰或其水合物（ＣａＯ或Ｃａ（ＯＨ）。）的存在有关。要保证较高的脱硫效率就必须保证系统中Ｃａ”的浓度足够大，运行环境应有利于Ｃａ２＋的产生。因此，石灰一石膏法脱硫系统应呈碱性，即应控制运行ｐＨｉ＞７。

２０１０年第５期周秀银张志涛闫涛石灰一石膏法在烧结烟气脱硫中的应用

４５

２．１．２脱硫系统的安全稳定运行ｐＨ值的控制不仅应有利于脱硫反应的进行，还应该保证系统能够安全稳定运行。从上面的反应机理可以看出，脱硫反应的生成物为ＣａＳＯ。和ＣａＳＯ。，ＣａＳＯ。是一种松散的沉淀物，不稳定，易氧化成ＣａＳＯ。。而ＣａＳＯ。是坚硬的沉淀物质，大量沉淀物的形成会造成系统堵塞。因此，合理的ｐＨ值除必须保证系统有比较高的脱硫效率外，还必须不会造成系统堵塞，能够使系统安全运行。

在系统中，硫酸根和亚硫酸根之间存在如下的化学平衡关系：２ＳＯｉ一＋Ｏ。一２ＳＯ：一

从上式可以看出，硫酸盐的生成速率与溶解氧和Ｓ（）；一的浓度成正比，溶解氧和Ｓ０；一的浓度的高低直接影响硫酸盐的形成。由于烧结烟气中含有过剩的氧，所以料浆中的溶解氧浓度是恒定

的，不会影响硫酸盐的生成。因此，系统中硫酸盐

的生成速率完全取决于料浆中Ｓ０；一的浓度。ＳＯｊ一的浓度在饱和的状态下就是ＣａＳＯ。的溶解度，而ＣａＳＯ。和ＣａＳＯ。的溶解度又与料浆的ｐＨ值有关。相同条件下，随着料浆的ｐＨ值的降低，ＣａＳＯ。的溶解度逐渐增大，料浆中的Ｓ０；一浓度增高，化学平衡向右移动，系统中硫酸盐的生成量增大，而ＣａＳＯ。的溶解度却逐渐减小。当料浆ｐＨ值降低到某一值时，就会有大量的ＣａＳＯ；固体析出析出，形成硬垢堵塞设备。进而影响系统的正常运行。反之，料浆ｐＨ值升高，料浆中的ＣａＳ０。溶解度变小，ＳＯ；一的浓度较低，化学平衡向左移动，ＣａＳＯ。的生成速率变小，不会生成ＣａＳＯ。硬垢。但因ＣａＳＯ。的溶解度较小，系统中反而容易析出亚硫酸盐形成软垢。系统运行的ｐＨ值是产生软垢的主要原因，防止软垢的产生要严格控制循环槽内的ｐＨ值。对石灰系统，循环槽浆液ｐＨ值宜控制在７～８，石灰石系统则宜

控制在５．８～６．２。Ｌ４０

系统碳酸化受ｐＨ值变化影响。实验结果表明，用石灰湿法脱除烟气中ｓ０：，脱硫液ｐＨ＜９，没有ＣａＣＯ。生成。［５３即使造成短时间内有ＣａＣＯ。垢体，可用降低ｐＨ的方法去除。

在湿法ＦＧＤ工艺中，由于浆液的ｐＨ值偏低，会腐蚀吸收塔产生壁。所以，在实际运行过程中必须严格控制洗涤液ｐＨ值范围。一般，针对石灰／石灰石湿法脱硫工艺，新鲜浆液的ｐＨ值通常控制在８～９，当采用石灰脱硫剂时，石灰浆液

万方数据

的ｐＨ值控制在６．９～８．９为宜。［６］２．１．３运行ｐＨ值的确定

综合以上两个方面因素，根据高效脱硫的需要，山东石横特钢集团有限公司１８０ｍ２烧结机脱硫系统在实际运行过程中将石灰系统的入口ｐＨ值控制在７．Ｏ～８．０。运行实践证明，此时脱硫塔内的ｐＨ值在６．０左右，可在维持比较高的脱硫效率的同时，有效地避免堵塞现象。２．２烟气性质

烟气温度、烟气ＳＯｚ浓度、烟气流速等因素影响整个系统的Ｓ０：吸收率。以烟气温度、烟气ＳＯ。浓度、烟气流速为影响因素进行单因素试验，得到如下结论：其它条件（除研究因素以外的两个因素）相同时，入口ＳＯｚ浓度越高，脱硫效率越低；相反，入口ＳＯ。浓度越低，脱硫效率越高。其它条件相同时，入口烟气温度增高，脱硫效率下降。其它条件相同时，烟气速度越大，接触时间就越短，脱硫效率较低；反之，则高。

另外，烟气流动速度也影响了烟气中的含水量。烟气速度越高，烟气中携带的浆滴就越多；相

反，则可能越少。这些都能影响到Ｓ０。的去

除率。

山东石横特钢集团有限公司１８０ｍ２烧结机脱硫系统在实际运行过程中，通过对烧结生产工艺和原料含硫的调节与控制，使脱硫系统的烟气入口温度保持在１００

１５０℃之间，Ｓ０：浓度约在

５００～１

５００

ｍｇ／ｍ３之间，烟气速度约在２１～

２７

ｍ／ｓ之间，烟气的含水量保持在７５ｍｇ／ｍ３以

下，脱硫系统出口ＳＯ。浓度可达到１５０ｍｇ／ｍ３以

下。

２．３液气比

石灰是一种难溶物质，在溶液中，ＳＯ。与石灰以电离的形式进行反应，因此，脱硫过程中的重要物质Ｃａ２＋浓度很可能处于・种较低的值。若要提高脱硫过程的反应速度和效率，首先就要提高料浆中的Ｃａ２＋浓度。通过不断搅动料浆，使料浆中的固体溶质与水溶液充分接触，单位时间内单位体积浆液能接触到的固体表面积增大，则盐类和碱类的溶解度可超过饱和极限而达到过饱和。

液气比是衡量石灰一石膏脱硫系统表面接触度的一个关键参数，可用下面公式表示：

Ｚ＝Ｌ／Ｇ（Ｌ／ｍ３）

Ｌ——液体流量，单位Ｌ／ｈ；

４６

环境监测与污染防治中国环境管理干部学院学报２０１０年１０月

Ｇ——气体流量，单位ｍ３／ｈ。

液气比的选择与吸收剂的活性有关，如系统使用的吸收剂活性较低，则必须采用高的液气比。与石灰石一石膏法相比，石灰一石膏法系统的活性较高。因此在山东石横特钢集团有限公司

１８０

治废的目的。

参考文献

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１０（５）：３２—３４．

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断地总结和调试，将系统的液气比控制为５～６，这样基本保证了系统较高的脱硫效率。

３

结论

山东石横特钢集团有限公司１８０ｍ２烧结机烟气脱硫系统经过近一年的运行，基本达到了安全、稳定、高效运行的目标。脱硫后Ｓ０：的排放浓度达到《山东省钢铁工业污染物排放标准》

（ＤＢ

［６］王俊．燃煤电厂石灰／石灰石浆液洗涤法脱硫技术的分析

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３７／９９０－－２００８）中钢铁联合企业排放标准。

脱硫剂充分利用炼钢废弃的石灰粉，达到了以废（上接第２３页）

学习外地经验，积极开展农村清洁生产，实现清洁家园、清洁田园、清洁水源和清洁能源的目标［６］。加快农业产业结构调整，实现由传统农业向现代化农业的转变，大力发展生态农业。促进存量土地的优化配置和集约使用，保障农业用地总量，维护农业用地动态平衡；大力推进生态肥的生产、施用，推广有害生物综合防治技术，推广使用低毒、高效、低残留的生态农药，减少化肥的使用，严禁剧毒、高残留农药的销售、使用，无公害基地规模快速膨胀；大力引进和开发各种生态工程技术，加速改良不良土壤及低产田；在水源保护地附近，大力发展有机农业。

加强禽畜粪便处理及资源化的示范引导，提高农业生态系统废物转化率、利用率，防治农业生态环境污染。

４．４切实提高公民环保意识

目前，我市农村整体环保意识不高。加强宣传教育使更多的人了解环境污染的危害性，从而自觉保护周围的生态环境具有重要意义。

开展多层次、多形式的农村环境保护知识宣传教育，利用广播、电视、报纸等媒体进行环保知识宣传，树立生态文明理念，提高农民的环境意识，调动农民参与农村环境保护的积极性和主动性，推广健康文明的生产、生活和消费方式。鼓励农民采取地方戏、民间演出团体的形式，自编自演

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［５］许高扬．关于加强铜陵市农村生态环境建设若干问题的思考

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［６］王坚，陈润洋，郑敏．中国农业现代化出路与农村清洁生产实

践［Ｊ］．农业环境与发展，２００７，２４（３）：１卜１３．

宣传农村环保的先进个人和突出事件，教育广大群众“懂环保、做环保”，努力使广大农村群众自觉遵守环境保护法律，充分认识环境保护意义，努力实践环境保护措施。

５

结语

随着农村经济的不断发展以及青岛市“环湾保护，拥湾发展”战略的贯彻落实，积极开展农村环境保护工作，突出生态保护具有重要意义。广大农村地区要大力推进低碳经济，倡导低碳生活，增强农村基础设施的承载力，努力打造良好的人居环境，持续改善农村功能环境，进一步提升环境质量，为农村经济可持续发展奠定良好的基础。

参考文献

万方数据

石灰-石膏法在烧结烟气脱硫中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

周秀银， 张志涛， 闫涛， Zhou Xiuyin， Zhang Zhitao， Yan Tao山东石横特钢集团有限公司,山东,肥城,271612

中国环境管理干部学院学报

JOURNAL OF THE ENVIRONMENTAL MANAGEMENT COLLEGE OF CHINA - EMCC2010，20(5)0次

参考文献(6条)

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