湛钢焦炉出焦除尘烟气脱硫改造实践

湛钢焦炉出焦除尘烟气脱硫改造实践

张凯1 ，张均宝2，龚婵娟1

（1.宝钢湛江钢铁有限公司能源环保部生态环境室，广东 湛江 5524076；

2.宝钢湛江钢铁有限公司炼铁厂焦化单元，广东 湛江 5524076）

摘要：干法烟气脱硫技术在焦化烟气、钢铁工业炉、玻璃窑炉、耐材炉窑烟气等工业装置中推广使用，并且取得了良好的效果。脱硫技术采用钙基脱硫，具备脱硫效率高，钠基脱硫技术产生的脱硫灰便于处理，脱硫技术运行稳定，在钢铁行业推进超低排放改造过程中，地面装煤除尘、推焦除尘容易成为生产节奏的阻碍，实施简单脱硫系统，在降低排放的同时，也是解放受限的出炉节奏。本文首先简要介绍了企业现状，然后探讨了干法烟气脱硫技术运用实施。

关键词：出焦除尘；干法脱硫；SO2浓度；超低排放

作者简介：张凯（1995年-），男，湖北省荆州市，专科，研究方向：环境除尘应用。

引言

钢铁行业是我国的重要支柱产业，是国民经济发展的基础工业。我国的钢铁产能、产量均位居世界第一。目前钢铁企业的高能耗、高污染是引起环境空气质量居高不下的因素之一，同时拥有铁前工序的钢铁企业为保证原料、成品的高效转运，现场会配置适应的环境除尘和工艺除尘系统，以保证现场岗位粉尘浓度、排放限值浓度达标排放，解决现场存在的污染问题。

1 生产现状

湛江钢铁炼铁厂焦化单元现有1#炉组（1A、1B）、2#炉组（2A、2B），3#炉组（3A、3B），共六座，每座焦炉均为65孔复热式单集气管三吸气管顶装焦炉。每个炉组分别设置1套出焦除尘地面站，共3套出焦除尘设施。

钢铁企业超低排放指标限值SO2≤30mg/m3，出焦排放口于2019年配置污染物在线监测设备，并于生态主管部门联网，列入国控源管控。现1#/2#/3#焦炉出焦除尘系统，1#/2#烟气量为350000Nm3/h，3#烟气量为400000Nm3/h，均未配备脱硫装置，出焦除尘SO2出口浓度无烟气脱硫措施，只能通过控制小时出炉数来调整SO2出口浓度，无法满足焦炉高负荷生产需求。当每小时出焦数大于5炉时，SO2浓度高达至超标临界点，出于环保管控要求，需要人为控制小时出炉数，导致焦炉无法实现长期高负荷连续生产，出焦除尘的SO2人为环保管控成了焦炉高产提升的瓶颈。

2 现场尾气条件及性能指标

1#、2#、3#焦炉出焦除尘系统尾气条件和性能指标要求

1.1#、2#焦炉出焦烟气量：350000Nm3/h；

2.3#焦炉出焦烟气量：400000Nm3/h；

3. 脱硫入口尾气温度：30℃；
4. 烟囱出口SO2浓度：≤30mg/Nm3

3 改造必要性

1）满足《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》环大气[2019]35号的要求。

《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中要求“钢铁企业超低排放指标限值中SO2为30mg/m3”。

2）当焦炭需求量大时，小时出炉数不再人为控制，利用自动控制逻辑，调整出口SO2排放浓度，满足焦炉高负荷生产需要。

4 改造目标

1）改造后在焦炉高负荷运行中，焦侧地面除尘站烟囱出口SO2≤30mg/m3达标排放。

2）新增设施同步运转率为100%。

3）干法烟气脱硫装置投用后，焦侧地面除尘站烟囱SO2指标超低排放达标率为100%。

5 干法烟气脱硫技术简介

主要工艺流程：除尘尾气→干法脱硫→布袋除尘→引风机→烟囱。

高活性钙基脱硫剂由供给系统喷吹入除尘气管道，与除尘气中SO2接触完成一次反应后，随尾气进入布袋除尘器，未完全反应的脱硫剂，在滤袋上与SO2进行二次反应，经过处理后的尾气，经引风机升压送至烟囱排放。

高活性钙基粉状干法脱硫技术脱除烟气SO2：

Ca(OH)2+SO2——CaSO3        CaSO3+O2——CaSO4

高活性钙基脱硫剂干法烟气脱硫技术如下技术特点：

1)采用高活性钙基脱硫剂，脱硫效率高，几乎不增加系统阻力；

2)采用钙基干法脱硫工艺，反应过程无温降，有利于实现高温排烟；

3)脱硫剂适用温度宽，现场无需设置研磨系统，投资及运行成本低；

4)脱硫产物为中性物，属于一般固废，有利于进行资源化利用；

5)配套脱硫剂给料系统，全密闭输送，现场无扬尘；

6)装置设备数量少，布置灵活，最大限度减少设备占地和装置投资。

6 改造方案

6.1焦炉出焦除尘烟气脱硫改造，新增高活性氢氧化钙干法烟气脱硫装置。

3#焦炉出焦除尘系统北侧设置一套脱硫剂储存及供给系统装置，并相应配套电器仪表及管道系统组成，占地8X4.5米，由以下部分构成：

（1）储存系统：采用ACAJ-01高活性钙基粉状剂进行脱硫，新建脱硫剂储存系统料仓设计1台，容积约40m3，脱硫剂堆密度为0.45～0.6t/m3,预计满足仓储能力焦炉出焦脱硫为12天，料仓上部设置仓顶袋式除尘器、料仓泄压阀、高中低阻旋料位计及高料位声光报警、料仓称重系统（可检测仓内物料量及投加量）；料仓下部设置振动电机、破拱助流气碟、插板阀、旋转供料器、气力输送管路。料仓采用双锥双口下料，一开一备，便于检修时使用。

脱硫剂采用罐车输送及装卸，全程密闭输送，现场无扬尘。

（2）给料系统设置2套，每套包含1套高精度旋转供料器组件、罗茨风机、管道堵塞探测器、正压气力输送管线。给料量可通过变频调节，脱硫剂由旋转供料器送入加速室，被送入烟气管道内。

（3）控制系统：控制系统采用自动化给料控制，旋转供料器运行与推焦地面除尘站烟气出口二氧化硫浓度及引风机高低频率自动匹配逻辑控制，及时自动调整给料量，保证出口烟气达标。

脱硫剂储存及供给系统装置监视组态及控制信号送至生产中控系统，信号包含脱硫剂料仓的料位信号、振动电机、旋转供料器运行信号、罗茨风机运行信号、脱硫剂给料投加量。

仓顶除尘系统、脉冲控制仪等操作频率较低，采用自动/现场启停，当罐车车辆接近接近开关或轮压开关时，自动启动仓顶除尘。

布袋除尘入口除尘烟气SO2浓度峰值按300mg/Nm3，烟囱出口SO2浓度按10mg/Nm3进行估算，脱硫效率为96.7%，高活性氢氧化钙每小时平均耗量最大不超过40kg/h，年耗量最大为350吨。

新增干法烟气脱硫装置后，脱硫粉尘每天产生量为8～10吨，考虑送至焦炉上煤系统B713尾部并均匀添加，脱硫粉尘相比每天上煤总量，微乎其微，不会对焦炭质量产生影响，硫最终进入焦炉煤气荒煤气系统，并经脱硫处理收集。

6.2 集中脱硫粉尘料仓、粉尘加湿及投加系统

在煤破碎机前带式输送机尾端上部设置1个脱硫粉尘料仓，容积约50m3，粉尘堆密度为1.0～1.1t/m3,料仓上部设置仓顶袋式除尘器、料仓泄压阀、高中低阻旋料位计及高料位声光报警；料仓下部设置振动电机、插板阀、检修孔、旋转卸灰阀、粉尘加湿机、螺旋输送机，将加湿后的粉尘卸在运输煤带式输送机尾部上，考虑到投加脱硫粉尘的均匀性，旋转卸灰阀为变频操作，可人为控制投加量，做到均匀添加，并在下料口增加吸尘点，接入料仓上部设置仓顶袋式除尘器。

脱硫粉尘采用罐车输送及装卸，全程密闭输送，现场无扬尘。

脱硫粉尘考虑两个地方处理去向，方式一是送高炉粉尘系统处理；方式一是送焦炉上煤系统处理。考虑到全过程超低排放的要求，建议采用方式一作为主要输送，方式二仅作为临时备用途径。

控制系统：控制系统采用自动化投加控制，人为控制调整投加量。

集中脱硫粉尘料仓料位、旋转卸灰阀、振动电机、粉尘加湿机、螺旋输送机等的监视组态及控制信号送至焦炉中控系统。

仓顶除尘系统、脉冲控制仪等操作频率较低，采用自动/现场启停，当罐车车辆接近接近开关或轮压开关时，自动启动仓顶除尘。

集中脱硫粉尘料仓、粉尘加湿及投加系统投运后，由焦化中控负责生产运行，原有软件的修改及添加由焦化中控运营方自行解决。

结束语：目前通过干法烟气脱硫技术运用，设备简单，运行稳定，不需要过多人员干预，焦侧地面除尘站实现运行烟囱出口SO2≤30mg/m3达标排放，有效解决焦侧地面除尘在焦炉高负荷运行下SO2浓度超标的问题。

参考文献

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[2]岳川 .焦炉煤气干法脱硫工艺研究进展 [J].北京华福工程有 限公司 ，北京 100013)

[3].生态环境部.关于推进实施钢铁行业超低排放的意见[Z]．2019