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熱風(fēng)爐廢氣硫含量控制措施探討
來源：2019年第七屆煉鐵對標(biāo)、節(jié)能降本及新技術(shù)研討會(huì)論文集|瀏覽：次|評論：0條 [收藏] [評論]
熱風(fēng)爐廢氣硫含量控制措施探討邵久剛霍紅艷李好澤張杰高遠(yuǎn)（河鋼集團(tuán)邯鋼公司煉鐵部）摘 要：分析了熱風(fēng)爐廢氣硫含量的影響因素，根據(jù)邯鋼實(shí)際生產(chǎn)情況提出了熱風(fēng)爐廢氣硫含量的控制措施。作…
熱風(fēng)爐廢氣硫含量控制措施探討
邵久剛 霍紅艷 李好澤 張杰 高遠(yuǎn)
（河鋼集團(tuán)邯鋼公司煉鐵部）
邵久剛 霍紅艷 李好澤 張杰 高遠(yuǎn)
（河鋼集團(tuán)邯鋼公司煉鐵部）
摘 要：分析了熱風(fēng)爐廢氣硫含量的影響因素，根據(jù)邯鋼實(shí)際生產(chǎn)情況提出了熱風(fēng)爐廢氣硫含量的控制措施。作為主要的燒爐氣體，著重分析了濕焦水分對高爐煤氣硫含量的影響，在水分達(dá)到10%左右時(shí)，水分帶入的硫與焦炭干基硫?qū)γ簹饬蚝康呢暙I(xiàn)相當(dāng)。不同燒爐煤氣硫含量和熱值不同，通過調(diào)整燒爐氣體組成可以降低廢氣硫含量。對于裝備了脫鹽塔的企業(yè)，應(yīng)該重視其對高爐煤氣硫的脫除效果。
關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐 環(huán)保 源頭治理 廢氣硫含量
1 前言
關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐 環(huán)保 源頭治理 廢氣硫含量
1 前言
鋼鐵行業(yè)超低排放政策已經(jīng)在部分地區(qū)開始施行，焦化、燒結(jié)、球團(tuán)等污染物排放量大的工藝環(huán)節(jié)基本全部配套了煙氣凈化工藝，多家鋼鐵企業(yè)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超低排放。根據(jù)環(huán)保政策，熱風(fēng)爐廢氣顆粒物、SO2、NOx也必須達(dá)到超低排放限值要求，具體標(biāo)準(zhǔn)分別為10mg/m3、50mg/m3、200mg/m3。由于熱風(fēng)爐工藝特點(diǎn)，其廢氣顆粒物、NOx等濃度較低，基本能夠達(dá)到排放要求，焦點(diǎn)主要在SO2濃度的控制上。與焦化、燒結(jié)、球團(tuán)等環(huán)節(jié)采取末端治理措施不同，雖然脫硫技術(shù)手段較為成熟，但是考慮到經(jīng)濟(jì)和效率等因素，當(dāng)前熱風(fēng)爐廢氣單獨(dú)增加凈化工藝的報(bào)道并不多見，熱風(fēng)爐廢氣硫的控制主要還是以燒爐氣的硫含量控制為主。本文以邯鋼煉鐵部不同高爐熱風(fēng)爐為例，提出熱風(fēng)爐廢氣硫含量控制的幾項(xiàng)關(guān)鍵措施，為熱風(fēng)爐廢氣硫含量超標(biāo)排放的治理提供一些參考。
2 熱風(fēng)爐廢氣硫含量影響因素分析
高爐煤氣是主要的燒爐氣體，其硫含量直接影響熱風(fēng)爐廢氣的硫含量排放水平，因而降低高爐煤氣硫含量是控制熱風(fēng)爐廢氣硫含量的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高爐煤氣硫含量降低可從兩方面入手，一是降低入爐的硫負(fù)荷尤其是焦炭帶入的硫，二是高爐煤氣系統(tǒng)增加脫硫設(shè)施。燒爐氣體除高爐煤氣外，為達(dá)到風(fēng)溫要求一般還要摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣或焦?fàn)t煤氣，三種氣體熱值和硫含量均不同，通過調(diào)整三種氣體比例同樣可以實(shí)現(xiàn)燒爐廢氣硫含量的控制。
3 具體措施
3.1 降低硫負(fù)荷
高爐煤氣中的硫來源于原燃料帶入的硫，以某月的平均數(shù)據(jù)為例，分析各種原燃料對硫負(fù)荷的影響。該段時(shí)間內(nèi)噸鐵平均入爐硫負(fù)荷為3.59kg，具體分配情況如表1所示。
表1 入爐硫負(fù)荷分配表
| 焦炭 | 煤粉 | 燒結(jié)礦 | 球團(tuán) | 生礦 | |
| 硫含量，% | 0.75 | 0.39 | 0.018 | 0.002 | 0.002 |
| 噸鐵單耗，kg | 380 | 130 | 1222.5 | 163 | 244.5 |
| 帶入量，kg | 2.85 | 0.507 | 0.22005 | 0.00326 | 0.00489 |
| 占比，% | 79.5 | 14.1 | 6.1 | 0.1 | 0.2 |
入爐硫負(fù)荷主要來源于燃料，其中焦炭帶入的硫占比79.5%，煤粉帶入的硫占比14.1%，兩者之和達(dá)到93.6%，礦石帶入的硫占比較低。因此降低焦炭硫含量是降低硫負(fù)荷的有效措施，同時(shí)噴吹煤一般為低硫煤，提高煤比降低焦比也能降低硫負(fù)荷。
3.2 降低濕焦水分
不同高爐焦炭結(jié)構(gòu)不同，分析熱風(fēng)爐廢氣硫含量時(shí)發(fā)現(xiàn)，配吃濕焦的高爐熱風(fēng)爐廢氣硫含量較高，同一座高爐在濕焦比例較高時(shí)熱風(fēng)爐廢氣硫含量也較高。日常焦炭分析中的硫含量均為烘干后干基檢測結(jié)果，但是濕焦中的水分同樣含有一定的硫，在烘干過程中會(huì)逸出，考慮高爐煤氣硫含量時(shí)這部分硫往往被忽視。為了明晰水分對硫含量的影響，對三種濕焦烘干和未烘干時(shí)的硫含量做了對比，結(jié)果如表2所示。通過檢測結(jié)果對比可知，水分對濕焦硫含量有明顯影響，并且水分越高影響越大。在水分為6.46%時(shí)，常規(guī)干基硫含量為0.74%，將水分中的硫計(jì)算在內(nèi)，則折合干基硫含量升高至0.77%；在水分為16.47%時(shí)，常規(guī)干基硫含量為0.72%，將水分中的硫計(jì)算在內(nèi)，則折合干基硫含量升高至0.81%。
表2 濕焦烘干和含水狀態(tài)全硫?qū)Ρ?/span>
| 外焦品種 | 水分% | 干基硫含量% | 濕基硫含量，% | |
| 測試結(jié)果 | 折合干基 | |||
| 裕泰 | 6.46 | 0.74 | 0.72 | 0.77 |
| 落地裕泰 | 16.47 | 0.72 | 0.67 | 0.81 |
| 四礦 | 13.28 | 0.75 | 0.72 | 0.83 |
為了更加直觀反映濕焦水分對高爐煤氣硫含量的影響，以四礦濕焦為例進(jìn)行分析。干基硫進(jìn)入爐缸參與渣鐵反映，約有10%左右進(jìn)入高爐煤氣，而其水分含有的硫不經(jīng)過脫硫反應(yīng)，在高爐中上部加熱后就會(huì)直接揮發(fā)進(jìn)入高爐煤氣。具體分析見圖1，對于使用該濕焦的高爐，焦炭水分帶入其煤氣中的硫與干基硫進(jìn)入煤氣中的量幾乎相當(dāng)，水分對煤氣硫含量的影響十分顯著。由此可見，降低濕焦水分是控制高爐煤氣硫含量的一項(xiàng)有效措施。
三座高爐焦炭結(jié)構(gòu)和煤氣SO2含量如表3所示。5#高爐和7#高爐均為2000m3級高爐，8#高爐為3200m3高爐。煤氣取樣分析期間三座高爐燃料比分別為513kg、514kg和504kg，煤比分別為114kg、118kg和144kg。5#、7#高爐燃料比和煤比相當(dāng)，但是其濕焦比例最高，因而其煤氣硫含量明顯偏高；8#高爐濕焦比例最低，同時(shí)燃料比最低、煤比最高，因而其煤氣硫含量最低。
表3 不同高爐焦炭結(jié)構(gòu)和煤氣硫含量對比
| 焦炭結(jié)構(gòu) | SO2含量，mg/m3 | |
| 5#高爐煤氣 | 50%干焦+50%濕焦 | 152 |
| 7#高爐煤氣 | 30%干焦+70%濕焦 | 195 |
| 8#高爐煤氣 | 90%干焦+10%濕焦 | 84 |
3.3 改變燒爐氣組成
三座高爐熱風(fēng)爐燒爐氣體組成及廢氣SO2含量表4所示。熱風(fēng)爐燒爐均以高爐煤氣為主，根據(jù)溫度要求摻燒一定比例的轉(zhuǎn)爐煤氣或焦?fàn)t煤氣。轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣SO2含量分別為190 mg/m3和902 mg/m3。
表4 不同煤氣硫含量對比
表4 不同煤氣硫含量對比
| 燒爐氣組成 | 廢氣SO2含量，mg/m3 | |
| 5#高爐熱風(fēng)爐 | 高爐煤氣+轉(zhuǎn)爐煤氣 | 70-120 |
| 7#高爐熱風(fēng)爐 | 高爐煤氣+焦?fàn)t煤氣 | 80-150 |
| 8#高爐熱風(fēng)爐 | 高爐煤氣+轉(zhuǎn)爐煤氣 | 30-60 |
轉(zhuǎn)爐煤氣熱值是高爐煤氣的兩倍左右，即1m3轉(zhuǎn)爐氣可以代替2m3高爐氣，根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣與三座高爐的煤氣SO2含量對比，5#、7#高爐摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣能夠降低燒爐廢氣的SO2含量，8#高爐由于其煤氣SO2含量較低，因而使用全高爐煤氣燒爐更有利降低燒爐廢氣的SO2含量。焦?fàn)t煤氣熱值是高爐煤氣的四倍左右，但是其SO2含量卻是高爐煤氣的四倍以上，因而使用焦?fàn)t煤氣燒爐會(huì)導(dǎo)致廢氣SO2含量升高。
3.4 高爐煤氣脫硫
為了防止管道腐蝕，一些企業(yè)在高爐煤氣系統(tǒng)中增加了脫鹽塔，通過噴入NaOH溶液，將系統(tǒng)中產(chǎn)生的冷凝水由酸性調(diào)整為中性，設(shè)計(jì)之初考慮的主要對象是冷凝水中的氯離子。高爐煤氣中的硫主要以H2S、SO2和羰基硫（COS）的形式存在。NaOH為強(qiáng)堿，理論上能夠與H2S和SO2較為容易的發(fā)生反應(yīng)；COS作為一種有機(jī)硫，常溫下性質(zhì)較為穩(wěn)定，雖然能夠與NaOH溶液反應(yīng)，但是其反應(yīng)速度較慢。
邯鋼煤氣系統(tǒng)中設(shè)置了脫鹽塔，但是通過對脫鹽塔前后對比檢測分析發(fā)現(xiàn)，雖然冷凝水PH值由2左右提升至6-7，但是煙氣中硫含量變化很小。與之對比，國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)與邯鋼脫鹽塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全一致，但是其脫硫效率能夠達(dá)到40%左右。分析認(rèn)為：一方面是由于兩廠各自裝備情況不同，某廠的脫鹽塔可以經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，因?yàn)槟軌虮ＷC其噴淋過程維持霧化狀態(tài)，但是邯鋼檢修周期較長，在檢修周期末期堿性溶液往往以柱狀水流進(jìn)入系統(tǒng)，雖然不影響對冷凝水的中和，但是由于接觸條件較差導(dǎo)致對煙氣脫硫效果較差；另一方面，通過兩廠煤氣分析對比發(fā)現(xiàn)，邯鋼高爐煤氣系統(tǒng)中COS較多，硫賦存狀態(tài)的不同也是邯鋼脫鹽塔脫硫效率較差的一個(gè)原因。
4 總結(jié)
經(jīng)濟(jì)高效的熱風(fēng)爐廢氣脫硫設(shè)施目前實(shí)際應(yīng)用的較少，為了降低熱風(fēng)爐廢氣硫含量可以采用源頭治理的方式。焦炭水分對高爐煤氣硫含量影響巨大，應(yīng)該引起格外重視，減少濕焦水分能夠有效降低煤氣硫含量。于此同時(shí)，調(diào)整燒爐氣體組成、發(fā)揮脫鹽塔的脫硫作用，也是降低熱風(fēng)爐廢氣硫含量有效措施。
