用动力波技术脱除烧结烟气中的二氧化硫

钢铁厂烧结烟气有其烟气流量波动大、温度高、粉尘含量不固定等特点。美国一家企业在从事多年脱硫经验的基础上，对烧结烟气进行了分析，并将动力波脱硫技术进行了不断完善和改进，已经可以适应烧结烟气的多种复杂状况。 烧结机的烟气流量大致在4000～6000m3/ (m2?h)，污染物主要为SO2(一般含量在1000～2000mg/m3)，并以烧结机中段的烟气含硫量最高，约为5500 mg/m3，机头机尾较低，只有约350mg/m3。此外，烧结烟气还含有较多的水(约为10%)和CO,还含有少量重金属、HCl、HF、二恶英、VOC、NOx等，还有酸雾和固体粉尘。

从目前的统计来看，湿法脱硫是目前运行稳定, 且脱硫效率较高的方法之一，即利用洗涤塔使烧结烟气与吸收液充分接触，以达到脱除上述污染物的目的。

1.动力波技术概述

动力波逆喷塔技术实际上是用于烟道气脱硫的单元操作技术，它能同时完成对烟道气的急冷、脱除酸性气体和固体粉尘等三项功能，可用于烧结厂、冶金工业炉窑、电厂、水泥厂、工业废弃物焚烧、钛白粉厂、炼焦厂、炼油厂、锅炉等厂的废气净化。

来自烧结机的烧结烟气自上而下进入逆喷塔中，吸收液自下而上逆向喷射与气体进行接触(反应区或吸收区)从而形成泡沫区，在此区域内实现了烟气急冷、酸性气体脱除、粉尘脱除。气液分离在分离槽中进行，然后通过一种特制的除雾器，即可得到清洁的气体。

逆喷塔的技术核心为泡沫区的吸收，即吸收液与烟气流向相反，使吸收液与烟气保持动量平衡，形成泡沫区。这个泡沫区是强湍流区域。在此区域内气液充分混合，吸收液的接触面高速更新。烟气的冲力使吸收液四散飞溅，吸收液与烟气达到动态平衡处形成稳定的泡沫层。吸收液的湍动膜包裹了烟气中的粉尘及气态污染物，使烟气骤然冷却，酸性气体被吸收。泡沫区在逆喷塔内的上下移动取决于烟气和吸收液的相对冲力。由于采用大口径敞口喷头，排放烟气中不存在因雾化而产生的细小液滴，烟气与吸收液在逆喷管中相撞后，一起通过逆喷塔进入分离装置。在此，由于重力作用，吸收液与烟气分离，烟气通过除雾器排出。吸收液收集于分离装置底部，用泵打回逆喷头。

逆喷头是无堵塞设计，采用耐磨的碳化硅材料制成，使逆喷塔能处理含固量高、污脏、粘稠的循环吸收液。这种设计不但可以大大减少排污处理量，得到良好的经济效益，同时可使吸收液的浓度大幅度提高。逆喷塔的操作应保持在泡沫区进行，所以必须采用合适的液气比、气体流速以及喷头压力。

正是由于采用了大口径喷头，所以对处理烧结厂这种大流量的含硫烟气，动力波逆喷塔通常只需要3～7个喷头即可，而其他脱硫技术设计往往需要几十个甚至上百个喷头，这不仅节省了能耗，而且配管系统也简单了很多。

2.动力波可一塔四用

动力波技术能在一个塔内完成气体急冷、酸性气体吸收、粉尘脱除以及塔内氧化四种功能。动力波技术形成的泡沫区能完成气体急冷、酸性气体吸收、粉尘脱除，塔内布置的氧化管道能将亚硫酸盐氧化成硫酸盐，从而在一个塔内完成脱硫除尘，减少后续设备的投入，控制和操作相应简单。对于目前钢厂的实际情况，大多没有预留足够的空间来建设脱硫装置，动力波技术可一塔四用，能在有限的空间内安装脱硫装置，设备占地面积少，适合大多数钢厂的实际情况。

动力波的吸收剂有多种选择，钢厂可根据实际需要来决定。动力波逆喷塔的设计能够处理烧结厂最终选择的吸收剂，如石灰、石灰石、烧碱、废碱液、氨水、钢渣等不同类型的吸收剂。例如，当采用石灰乳或石灰石时，逆喷塔必须能够处理含20%浆料的循环液，并保证气液相的充分接触，而不发生系统的堵塞问题。

烧结烟气量的变化幅度大，含硫量高，常规的脱硫技术难以承受如此大的波动，而动力波技术完全能适应，其烟气的操作条件可以在50%～120%之间变化，而无需作其他设备的改变。动力波材质的选择也具有很大优势，因为随着气体在进料管中急冷，温度降低，SO2和SO3气体通过其露点转变为冷凝的酸气，所以材料的选择必须能承受如此宽范围的条件变化。动力波在设计时充分考虑了烧结机装置的特点，根据不同的进口条件选择不同的材料。在其他塔体等材料的选择上，动力波采用较低等级的合金材料，减少了投资成本。

动力波管道系统的设计应该使得吸收液在管道中流动时处于悬浮状态，并且应避免在容器和管道中的沉降，从而防止管道的堵塞。为此，管径的选择应使得液体在管道中的流速大于其沉降速率，但流速也不能太大，否则会造成管道的磨蚀。通过采用大口径无堵塞的喷头，避免了常规脱硫塔中严重的腐蚀问题。

对于洗涤后排放液的处理，是将洗涤液进行深度氧化，达到一定的COD(<200g/m3)值后再排放，亦即将亚硫酸盐进一步氧化为硫酸盐。动力波逆喷塔技术在设计时，可以在吸收液槽的下部设置一个空气分布器，通过向系统中不断鼓入空气使其中的亚硫酸盐和三氧化硫转化为硫酸盐，转化率可达到95%～99%，从而满足环保的要求。

总之，动力波逆喷塔脱硫技术是一种较为成熟的技术，在各个工业领域已经成功地建造了300多套商业化装置;能够在同一塔中完成气体急冷、酸性气体脱除和固体粉尘的脱除等功能;能够在同一系统内对亚硫酸盐进行氧化生成硫酸盐，减少了后续的再处理设施;反应区(吸收区)和气液分离区在不同的部分进行，从而使得气液分离区的材质可以采用较低等级的合金钢，节省投资费用;大口径的喷头设计从本质上解决了系统的堵塞问题，不但减少了装置的维护和检修，也相应节省了能耗和管道方面的投资成本;系统运行稳定，操作弹性高，能适应烧结烟气的变化;占地面积少，适应老装置的脱硫建设。