北京晨晰钙基移动床（CMB）干法脱硫工艺在高炉热风炉尾气超低排放治理项目中的应用

热风炉是钢厂高炉炼铁生产中必不可少的重要设备，它是为生产工艺提供热气流得集燃烧与传热过程于一体的热工设备。目前，炼铁高炉普遍采用的是间歇式工作的蓄热式热风炉，为持续不断抵提供高温热风，一般每座高炉配有3-4台热风炉。高炉热风炉的燃料为高炉煤气或焦炉煤气，在燃烧加热过程中不可避免将产生SO₂和NOx等污染物，因其废气排放量较大而对大气环境造成的污染已不可忽视。目前正在执行的《炼铁工业大气污染物排放标准》（GB 28663-2012）已将热风炉废气的污染排放纳入严格控制，主要考核指标限值为：颗粒物15mg/Nm³，二氧化硫80mg/Nm³，氮氧化物（以NO2计）300mg/Nm³。各地地方标准更是日趋严格，如山东省于2019年11月01日实施的地方标准《钢铁工业大气污染物排放标准》（DB37/ 990—2019）中进一步提高了考核指标限值：颗粒物10mg/Nm³，二氧化硫50mg/Nm³，氮氧化物（以NO₂计）150mg/Nm³。

1.脱硫工艺方案的选择

基于高炉热风炉烟气特点及超低排放达标需要，需要脱硫工艺满足如下要求：

（1）运行稳定性要求。

热风炉投运后，在其使用周期内各热风炉炉交替燃烧，不能熄火。因此，要求脱硫系统设备能常年稳定运行。

（2）耐温能力要求。

热风炉烟温波动大，预热器故障时高达350度，要求脱硫设施耐温能力高。

（3）性价比要求。

必须创新工艺设计，优化工艺流程，合理进行设备选型。

（4）占地面积要求。

新增脱硫设施尽量占地面积小，布置紧凑。

目前烟气脱硫技术可分为湿法、干法和半干（半湿）法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，包括氨法、石灰石-石膏法、双碱法等，湿法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高、易造成二次污染及容易产生白烟出现需要烟气消白等问题。

干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，是适合热风炉尾气特点的优选技术。

目前典型的干法脱硫工艺的对比如下：

通过上述工艺的对比，结合热风炉烟气的特点和热风炉装置的设备配备情况，综合考虑钢铁厂内部的原料和副产品情况，钙基移动床（CMB）干法脱硫工艺是干法中的最优工艺，主要有以下方面原因：

1） 由于热风炉存在烟气量周期波动的情况，CFB工艺存在塌床风险，影响运行平稳性，不推荐CFB工艺。

2） SDS在烟气负荷周期性大负荷变动时可以通过调整磨机的运行来适应，但频繁的调整影响磨机的运行稳定性，且SDS工艺的脱硫剂价格比较高，副产品为钠盐，属于危险废弃物，处置较为困难，不推荐采用。

3） CMB干法工艺，运行稳定性好，能够适应烟气量的波动，不需要操作工人干预运行，投资和运行费用低，综合优势明显。

综上所述，移动床干法（CMB）脱硫工艺为适合热风炉烟气工况特点及超低排放标准要求的最佳工艺，其流程为：

热风炉烟气→移动床干法（CMB）脱硫装置→风机→原烟囱

2.移动床干法脱硫工艺简述

CMB脱硫工艺流程示意图

移动床干法脱硫工艺的流程是把脱硫剂用吨包运输到卸料机，依次通过卸料机、吸收剂料仓、斗式提升机、水平输送机、输送皮带输送到脱硫塔的每个仓室内，充填在脱硫塔内，并在脱硫塔内从上往下移动。来自热风炉的烟气垂直进入脱硫塔的下部，由内向外水平穿过脱硫剂，脱硫剂中的碱基与SO2发生化学反应，脱掉SO2。净化后的烟气从脱硫塔侧面出口排出，然后由引风机输送至烟囱排放。

脱硫塔中的脱硫剂从上往下移动，即保持脱硫塔上部的脱硫剂为最新的，经使用一段时间后去往脱硫塔下部。

反应后产物通过塔底脱硫剂排出阀排出，通过刮板机、皮带机、斗提机等输送到废料仓，然后通过汽车外运作为废料处置。

脱硫副产品是石膏、碳酸钙、消石灰的混合物，成颗粒装，可以作为水泥生料或建材原料使用，也有用于改良土壤、基坑回填、处理废水、中和污泥等，综合利用非常方便。如业主无法落实出路，北京晨晰负责全部回收。

脱硫反应器是对烟气中SO₂进行脱除的主体装置。反应器采用是移动层式，烟气与脱硫剂接触的过程中，烟气中的粉尘和SO₂被去除。脱硫剂在80~400℃温度范围内，都可以可良好地吸收SO₂。在烟气中有NOx、O₂、H₂O共存情况下，SO₂的吸收显著加快。吸收的SO₂最终形成固体的无水石膏。

3.北京晨晰移动床干法脱硫工艺优势说明

在传统移动床干法（CMB）脱硫工艺的基础上，北京晨晰结合公司自身研发、生产优势围绕全链条进行了持续的完善和创新，从工艺到脱硫剂方面均具有自身独特优势。

3.1北京晨晰CMB工艺特点

（1）建议使用工况：低尘低硫工况，用于焦炉烟气超净排放项目中时需在脱硫塔后设置高效布袋除尘器，确保烟尘排放浓度满足超低排放要求；

（2）脱硫系统能耗低、无废水等二次污染物产生，无“白烟”现象，下游设备无腐蚀现象；

（3）脱硫剂为自主研发的产品，且具有自己的生产基地，确保短时间内为业主提供质量可靠、性价比高的脱硫剂；

（4）与现有喷煤系统的废气烟道做必要的压力流量监测、联锁，以确保烟气量的相互平衡，既保证喷煤制粉用热风废气，亦保证干法脱硫的达标排放；

（5）可根据场地设计不同规模不同结构的装置模块单元，占地面积小；

（6）脱硫系统简单，维护管理方便，所需定员少；

（7）脱硫效率高达95%以上，脱硫过程中压降在2.0kPa左右，基本没有降温；

（8）脱硫后的脱硫剂，是含有较多石膏的中性硬化物，稳定，易进行填埋处理，也可用在污泥处理和除臭方面；

（9）为确保任何情况下都不影响热风炉的正常生产，系统设有旁路系统，在脱硫系统检修时，烟气直接进入现有烟囱。

3.2脱硫剂特点

CMB移动床干法脱硫中影响脱硫效及运行经济性的关键是脱硫剂，北京晨晰所用脱硫剂由北京晨晰联合西南院、齐齐哈尔大学联合研发具有如下特点：

（1）脱硫剂成分主要为消石灰、黏合剂等；

（2）Ca(OH)2利用率高；

（3）高强度、高硫容；

（4）温度适应性广（80~350℃）

4.典型业绩1-星原钢铁集团有限公司炼铁厂蓄热式热风炉烟气脱硫工程

4.1 工程建设情况总说明

星原钢铁集团有限公司为严格执行环境保护政策，达到最新炼铁烟气大气污染物排放标准及公司环保要求，需对炼铁厂3座550m3高炉配套热风炉进行烟气脱硫处理。使污染物排放水平达到以下限值：烟尘<10mg/Nm3，SO₂<35mg/Nm3。

本工程按照每座高炉设置一套脱硫装置考虑，设增压风机，处理后烟气回原烟囱。脱硫除尘系统的设计最大瞬时烟气量按照10.5万标方/小时考虑。

本项目为交钥匙工程，包括设计、供货、施工以及调试移交，于4月10日土建开工，经过100天的紧张施工，7月下旬投运，已通过第三方验收。相关技术数据如下：

4.2运行画面及运行数据

实时运行数据

8h的CEMS曲线

24h的CEMS曲线

4.3运行成本分析（8760h）

根据1#、2#脱硫装置投运8个月以来的数据分析，单座550m3高炉配套热风炉的年运行成本计算如下表。

5.典型业绩2--山东隆盛钢铁有限公司高炉热风炉烟气超低排放工程

山东隆盛钢铁有限公司高炉热风炉烟气超低排放工程于2019年9月份开始投料试车，经过一个月的调试运行进入正式运行阶段，至今已连续运行6个月，脱硫除尘效果可靠，可连续、稳定地达到超低排放要求，优于设计指标。

168h联动试运行报告、脱硫工程全貌、DCS画面、热风炉脱硫入口、热风炉脱硫在线监测工艺参数表分别如下图：

在线监测数据

6.结论

北京晨晰钙基移动床（CMB）干法烟气脱硫工艺在星原铁厂高炉热风炉脱硫工程、山东隆盛钢铁有限公司高炉热风炉烟气超低排放工程的成功应用表明该工艺具有如下突出优势：

（1）施工方面：施工速度快、工人操作简单、劳动强度低、安全可靠。

（2）运行稳定性：通过半年多的运行，在热风炉几次工况波动，烟气超温的情况下，仍然能保证排放达标和安全运行。

通过实践总结，晨晰环保的钙基移动床（CMB）干法烟气脱硫工艺是适应高炉热风炉烟气脱硫工况的首选技术，值得广泛的推广应用。

综上所述，CMB移动床干法脱硫工艺在高炉热风炉烟气净化工程的建设和成功运行说明，本工艺完全适应热风炉烟气工况特点，不但可确保系统连续、稳定地满足超低排放标准要求，而且具有脱硫效率高、烟气排放无白烟、副产物容易处置等优点。北京晨晰环保工程有限公司在多个热风炉脱硫工程中成功实践，为高炉热风炉烟气超低排放提供了一条切实可行的脱硫除尘技术路线和宝贵的工程经验。