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關于降低干法脫硫脫硝工藝活性焦磨損量的探討

         關鍵字:干法脫硫脫硝     發布時間:2020/3/27     來源:礦業工程

摘要: 闡述了活性焦磨損率大對干法脫硫工藝產生的影響,從活性焦的制備工藝、物理特性、工藝物料輸送、運行條件等角度分析了造成活性焦在干法脫硫脫硝工藝中損耗較大的原因,并提出相應優化措施。

0 引言

活性焦干法脫硫技術作為近些年燒結工序煙氣凈化領域逐步推廣的技術,具有脫硫脫硝一體化、脫二噁英、除塵、除重金屬的特點。較其他煙氣脫硫脫硝工藝具有副產物資源可循環利用,節約水源、同時脫硝等特點?;钚越棺鳛楦煞摿蚣夹g的核心媒介,活性焦消耗主要分為物理消耗與化學消耗兩部分,化學消耗主要是指在脫硫脫硝過程中C元素參與化學反應過程中所消耗的部分,化學消耗是不可避免的; 物理消耗主要是指在物料循環過程中,由于活性焦與活性焦之間的物理摩擦、擠壓、物料循環路徑上的磨損等因素造成的損耗。如果損耗量大造成活性焦碎料過多會導致以下問題: 1)導致空隙率降低,氣流阻力增大。2) 導致活性焦在塔內容易板結,形成移動死區,容易飛溫。3)粒徑越小的碎料越容易氧化,過多的碎料使得容易碳室飛溫著火。4) 容易堵塞氣室孔板,使得塔內阻力進一步增大。5) 較多的碎料和粉塵容易使得煙氣出口粉塵含量超標。

因此,控制活性焦的物理損耗關系到裝置的運行穩定,是調試及運行過程中需要控制的一個關鍵參數。

1 活性焦物料循環現狀

活性焦作為脫硫吸附劑和脫硝催化劑,是脫硫脫硝一體化裝置中重要的一個部分,目前國內吸附塔都采用移動床結構,具體的循環路徑見圖1。

活性焦移動床高度一般在20m 以上,脫硫脫硝塔中的物料通過。重力流由上至下運動,與燒結煙氣錯流接觸進行吸附,吸附后的活性焦通過輸送設備轉運到再生系統進行解析,解析后的活性焦再通過物料輸送設備輸送給脫硫脫硝塔實現物料的封閉循環。目前,國內已投運的干法脫硫項目中,普遍存在碎料較多,脫硫脫硝塔阻力變大的問題。

表1 為國內已運行設備運行初期吸附塔進出口阻力差及目前阻力值,可看出隨著設備投入周期的增長,吸附塔進出口壓力差也隨之增加。究其原因主要是由于碎料增多,導致吸附塔塔內格柵及多孔結構堵塞造成。

2 活性焦制備工藝參數的影響

活性焦的物理性能主要包括: 水分、裝填密度、粒度、耐壓強度、耐磨強度。其中水分和裝填密度關系到活性焦采購的成本,粒度反映了新焦的破碎程度,耐磨耐壓性能則主要表現在移動床內使用過程中的物理性能。

耐磨耐壓強度不合格,會導致在使用過程中,由于不能承受料壓和移動過程中的相互擠壓,逐漸破碎,產生負面影響?;钚越怪苽溥^程中,目前國內活性焦干法脫硫的通用的尺寸Φ9 × ( 5 -12)mm?;钚越怪圃旃に嚵鞒虨?

活性焦最初采用煙煤等優質煤炭,煙煤制備活性焦強度高,但隨著煙煤價格的不斷上漲,目前國內生產廠家常采用褐煤配比焦煤,加入粘結劑的工藝方法制備活性焦。然而,從經濟角度,焦煤所占比例是影響活性焦制備成本的主要因素,因此在保證活性焦強度的同時盡量降低焦煤的用量。馮治宇等采用褐煤半焦: 焦煤: 煤焦油質量比為65: 25:10,所得強度可達96%以上。

其中,配煤技術和炭化活化工序中的溫度、時間控制是制備脫硫脫硝活性炭的關鍵技術,決定著活性焦的耐磨強度和耐壓強度?;钚越怪苽涔に囍?,碳化工藝溫度越高,可提升活性焦的強度,但不利于活性焦制備過程中原料表面細孔結構的保留,降低成品活性焦的吸附能力,國內對碳化溫度的控制意見不一,700℃ ~ 1 100℃的工藝溫度都存在,具體選擇因原料而異; 活化工藝溫度越高,可提升成品活性焦的吸附能力,但降低活性焦的強度,國內采用的活化溫度在850℃ ~ 950℃之間。

所以,在活性焦的采購過程中,嚴格把關活性焦制備原料配比及工藝參數,可在源頭上保證干法脫硫過程中活性焦的耐磨與耐壓強度,避免磨損造成粉化率過高。

3 活性焦物料輸送的影響

活性焦破損率高的物理原因包括活性焦轉運過程中次數多、落差大、卸料閥剪料、吸附塔下料均勻度不足,在料壓和移動雙重影響下造成活性焦相互擠壓,逐漸破碎。針對這些問題可對物料輸送系統做如下優化:

———吸收塔與再生塔下料采用長輥卸料設備,保證吸收塔與再生塔延寬度方向能均勻下料。

———選擇Z 型鏈斗輸送機連接吸附塔與再生塔之間的物料循環,減少輸送過程中轉運次數;

———針對工藝布置中落差較大處,選擇Z 型下料溜管,降低下料落差;

———卸料閥選擇星型卸料閥,且保證閥芯與閥殼的間隙不大于0. 5mm,目前國內卸料閥的閥芯與閥殼最小能做到0. 2mm。

———選擇低頻大振幅平衡式振動篩,篩分效果好。從目前國內現有篩分效果來看,篩分長度大約在3. 2 ~ 4m,篩孔孔徑在1. 2 ~ 2mm。篩分長度與孔徑的選擇應在保證工藝要求及經濟性的條件下進行長度越長越好、孔徑越大越好。

4 工藝運行條件的影響

假定物料循環過程中的磨損率相同的條件下,物料循環量越大,磨損量越大。在保證吸附塔脫硫脫硝效果的同時,應盡量降低物料的小時循環量?;钚越沟男r循環量與活性焦的工作硫容有關。

表2 為國內已運行設備運行工作硫容參數,可以看出理論工作硫容一般在5% ~ 7% 之間。假設每小時脫除的SO2量相同的前提下,工作硫容與活性焦的小時循環量呈負相關關系: 工作硫容越小,活性焦的小時循環量越大,單位時間內對焦損量越大; 工作硫容越大,活性焦與煙氣接觸時間越長,

活性焦的小時循環量越小,單位時間內焦損量越小,但存在焦層超溫風險、活性焦吸附效率降低、出口SO2濃度超標的問題。所以,循環量的大小取決于實際工況活性焦工作硫容的取值,值的最優解需根據現場的工況確定,目前國內鋼廠在考慮成本及排放標準時,常把出口SO2濃度控制在國標、地方標準所規定值的50% 作為生產依據,工作硫容控制在6%附近,以實現經濟效益最大化,排放指標規范化。

5 結語

根據從活性焦的制備工藝、物理特性、工藝物料輸送、運行條件等角度分析造成活性焦在干法脫硫脫硝工藝中損耗較大的原因,提出相應優化措施: 1) 活性焦制備過程中的原料配比、碳化溫度、活化溫度都直接決定耐磨強度; 2) 物料輸送過程中盡量保證吸附塔活性焦的下料均勻性; 控制物料循環過程中的落差高度; 設備選型需滿足相應工藝要求。3) 通過對目前鋼廠實際運行的指標來看,出口SO2濃度控制在國標、地方標準所規定值的50%附近,工作硫容控制在6%附近,可兼顧生產成本及生產排放達標。

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