烧结烟气脱硫工艺流程简介

孙雅文

济钢集团国际工程技术有限公司

1、烧结烟气中SO2的生成机理及排放规律

由于烧结过程中物理化学反应的复杂性，导致了烧结过程中硫元素存在的形态的多样性和含硫物质分布的不均匀性。二氧化硫经历了析出、被吸收和再析出的复杂物化过程，呈现出烧结工艺特有的二氧化硫及其他硫化物的分布特性。

1.1烧结烟气中SO2的生成机理

按物料的烧结形态、烧结料层从上到下分成烧成区、燃烧烧融带、干燥预热带及湿润带。热量从烧结料层的上层向下层传递。湿润带上平面温度小于100℃，且含有自由水，此处距离燃烧熔融带底面（1000℃以上）仅有几厘米。处于上述两个带之间的干燥预热带自上而下流动的高温烟气急速加热。干燥预热带的停留时间约2min左右。在干燥预热带之后，燃烧颗粒开始燃烧，通过燃烧放出的热进一步加热物料，使温度达到1300℃左右，部分物料熔融流动。停止燃烧后床层开始冷却，熔融五再次固化，从而完成烧结过程。若按照烧结烟气中二氧化硫的行为来区分，整个烧结过程自上而下可以分为二氧化硫扩散析出区、二氧化硫燃烧析出区和二氧化硫析出区三个区域。二氧化硫燃烧析出区是产生二氧化硫的主要区域，它与干燥预热带和燃烧熔融带相对应。以单质和硫化物形式存在的硫在干燥预热带发生的氧化反应中以气态硫化物的形式释放。大部分二氧化硫直接扩散到烟气中去，少部分被液相或固体颗粒包纳或被碱性助剂再吸收形成稳定的物质（如CaS，CaSO4）。二氧化硫扩散区对应于烧成区，该区域不存在生产的二氧化硫的化学反应，主要是烧结矿块中已形成的二氧化硫向烟气中的扩散。二氧化硫吸收区与湿润带相对应，在该区域由于烧结原料中碱性物质和液态水的存在，大部分二氧化硫被吸收，但随着烧结过程的推进，该区域的上端面下移，使其吸收能力和容纳能力逐步下降，在烧结末期该区域消失。二氧化硫在该区域被吸收后生成的亚硫酸盐或硫酸盐在通过干燥预热带和烧熔带时会发生分解，再次释放二氧化硫。

2、烧结烟气脱硫工艺

烧结烟气脱硫工艺种类很多，半干法脱硫代表性的工艺MEROS法（高性能烧结废气净化）、NID法（脱硫除尘一体化技术）、流化床脱硫，活性炭脱硫工艺，由于烧结烟气具有烟气量大、烟气湿度高、SOx浓度低、烟气成分波动大、烟气含尘浓度高且粉尘颗粒细、烟气含腐蚀性气体（HF，HCl，NOx，SOx）、烟气含二恶英类物质及重金属等特点。

2.1MEROS法（高性能烧结废气净化）

MEROS脱硫是一种用脉动喷气式过滤器从化合物中通过半干法脱硫的先进技术，可以采用小苏打（NaHCO3）、CaO或Ca（OH）2作为脱硫剂。小苏打有较高的脱硫效率（>90%）,消耗量也相对较低，但其成本高于CaO或Ca（OH）2，如果使用CaO作脱硫剂，需要在系统增加石灰消化器，通过向消化器内喷入一定量的水使CaO消化为Ca（OH）2，系统对消化器性能要求比较高，要求消化后的Ca（OH）2符合MEROS工艺的要求。

2.2循环流化床法

烧结机脱硫烟道出来的烟气，经机头ESP除尘器、主抽风机后，通过气封式风档控制，从吸收塔进入。在吸收塔进口段，高温烟气与加入的吸附剂、循环灰充分预混合，进行初步的脱硫反应。然后烟气通过吸收塔下部的文丘里管的加速，进入循环流化床体。物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，反应界面不断磨擦、碰撞，产生一系列化学反应。由于颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，可以达到很高的脱硫效率。

在文丘里管出口扩管段设有喷水装置，通过专用的雾化喷头向吸收塔内喷雾化水，使烟气温度降到露点温度以上20℃左右。携带大量吸收剂、吸附剂和反应产物的烟气，从吸收塔顶部侧向下行进入脱硫布袋除尘器，进行气固分离。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过除尘器下的脱硫灰再循环系统，返回脱硫塔继续参加反应，如此循环。多余的脱硫灰渣，通过气力输送至脱硫灰渣库内。系统中的生石灰、消石灰以及脱硫循环灰也均采用气力输送。同时，为适应烧结机经常性长、短不一的停机需要和稳定脱硫塔内床层压降，系统中设置了内循环系统和补气系统。

2.3NID法（脱硫除尘一体化技术）

该系统是利用含有CaO或消石灰的吸收剂与二氧化硫反应生成CaSO3和CaSO4，除尘器收集下来有一定碱性的粉尘与CaO混合增湿后再进入除尘器入口烟道和烟箱，反复循环。NID脱硫除尘系统包括反应器、高浓度除尘器（ESP或FF）、混合器、循环灰输送系统四个核心系统。NID脱硫除尘系统工艺流从ESP或FF等方式的预除尘器出来的高温烧结烟气进入烟道反应器，加水增湿的循环灰和脱硫剂在混合器中混合后同时进入烟道反应器。烟道反应器内形成充满高浓度湿灰和脱硫剂的环境，烟气迅速降温、增湿。烟气温度降到70℃左右，烟气相对湿度达到约40%，此时烟气中SO2与吸收剂Ca（OH）2反应生成亚硫酸钙和硫酸钙。反应后的烟气携带大量的干燥固体颗粒进入脱硫后的高浓度布袋除尘器内收集净化，净烟气经过引风机排入烟囱。除尘器捕集下来的干燥固体颗粒落入灰斗，大部分经循环灰输送设备再次进入烟道反应器，以便充分利用吸收Ca（OH）2。少部分排出系统外，形成脱硫终产物。

2.4SDA（旋转喷雾法）

脱硫浆液经高速旋转被雾化成极微小的液滴（30-80微米），均匀地被喷入塔内反应区。原烟气经过烟气分配器进入塔内吸收区，与雾化的石灰浆液液滴充分接触，烟气中的酸性物质很快被吸收中和，与此同时水分蒸发，迅速完成雾化、吸收和干燥。干燥的含粉尘气体进入袋式除尘器进一步脱硫除尘。脱硫效率可达97%。

2.5活性炭（焦）脱硫工艺

烧结烟气被引风机抽取进入活性炭脱硫脱硝塔，在塔内先脱硫、后脱硝，烟气从塔顶出来经引风机送回烟囱排放。从塔底部出来的饱和活性炭进入解析塔，SO2等气体出来后送化工专业处理，再生后的活性炭重新送入反应塔循环使用。

活性炭脱硫技术是一种可资源化的干法烟气净化技术。该技术以煤基活性焦为吸附剂，吸附脱除烟气中的SO2，完成吸附后的活性焦通过加热方式再生，解吸出的高浓度SO2混合气体可直接制取98%商品硫酸，实现硫的资源化。此外，对烟气中的重金属、二噁英均有较好的脱除效果，脱除过程没有废水、废渣产生。

3结论

由于国内烧结系统节能环保的压力增大，实施烧结烟气脱硫就显得很有必要，不同烧结厂可以根据自身实际条件选择不同的脱硫方式来满足生产及政策的要求。