孫佳  劉偉

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司  陜西  漢中  724200）

摘要：漢鋼公司引進(jìn)應(yīng)用了國際先進(jìn)的燒結(jié)煙氣活性炭脫硫脫硝技術(shù),該工藝活性炭體量大，存在調(diào)整滯后、安全風(fēng)險大，燒結(jié)廠結(jié)合原料混勻礦配比、厚料層燒結(jié)，不斷探索運(yùn)行管控與降低生產(chǎn)成本的協(xié)同促進(jìn)。

關(guān)鍵詞：活性炭；顆粒物；

1  引言

公司采用活性炭一體化煙氣綜合治理技術(shù)，于2021年7月底帶負(fù)荷投運(yùn)。自投運(yùn)后超低排放限值穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，其中顆粒物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)率＞99%。SO₂達(dá)到100%達(dá)標(biāo)，NO_X＞99%。運(yùn)行初期存在若干問題，經(jīng)探索處置，系統(tǒng)運(yùn)行及指標(biāo)趨于穩(wěn)定。

2  燒結(jié)機(jī)與活性炭脫硫脫硝基本情況

2.1 裝備配置情況

配置265㎡燒結(jié)機(jī)2臺套，2*265電除塵2臺套，活性炭一體化脫硫脫硝系統(tǒng)2臺套對應(yīng)2臺燒結(jié)機(jī)。由煙氣系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)、解析系統(tǒng)、活性炭輸送系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)及供氨系統(tǒng)、制酸系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、公輔系統(tǒng)構(gòu)成。

2.2生產(chǎn)產(chǎn)品情況

2臺燒結(jié)機(jī)年產(chǎn)燒結(jié)成品礦500萬噸。脫硫脫硝系統(tǒng)年產(chǎn)濃度98.3%硫酸2.1萬噸。

3  系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化情況

3.1  煙氣溫度控制管理

該脫硫脫硫脫硝系統(tǒng)煙道中無換熱裝置，僅可通過補(bǔ)冷風(fēng)降溫，這就對燒結(jié)煙氣溫度控制要求更高。合理的溫度區(qū)間，一是保安全運(yùn)行，二是降低系統(tǒng)電耗。一旦塔內(nèi)活性炭超溫，溫度上升較快，同時在含氧量足夠的情況下，容易發(fā)生自燃。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行就必通過通氮氣保護(hù)，造成能源消耗增加，若同步遇到氮氣異常，供氣量供應(yīng)不足，安全風(fēng)險非常大。

為了確保系統(tǒng)溫度受控，通過多組數(shù)據(jù)摸索對比，長期穩(wěn)定吸附塔床層溫度140±2℃，核心圍繞原始煙道溫度控制，以補(bǔ)風(fēng)為輔。當(dāng)燒結(jié)生產(chǎn)異常時，一是有計劃處理問題，提前降低床層溫度3±2℃，突發(fā)異常時，通過降低主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門、開啟大煙道補(bǔ)風(fēng)閥，同步補(bǔ)風(fēng)調(diào)整，做好高溫沖擊準(zhǔn)備。實踐證明，經(jīng)過現(xiàn)場的驗證上述措施確實可行、效果良好。技術(shù)措施還是要在煙道中增加換熱器，減少補(bǔ)風(fēng)操作，降低系統(tǒng)氧含量，同步降低電耗及安全風(fēng)險。

飛溫的主要原因是吸附塔內(nèi)活性炭含沫量大，具體表現(xiàn)為吸附塔塔壓升高，或者塔內(nèi)部分活性炭沫富集，流動性變差，在與SO₂反應(yīng)過程中放熱，因流動不暢造成溫度聚集，隨著不斷的反應(yīng)放熱，溫度不斷升高。正常生產(chǎn)運(yùn)行中，當(dāng)吸附塔內(nèi)任意一點溫度＞150℃且升溫速率＞0.2℃/min，或某一點溫度升高幅度較其他相近點差異較大，且升溫以秒為計時，這時就已經(jīng)出現(xiàn)了活性炭“飛溫”，若不及時采取果斷措施，將引發(fā)活性炭著火事故。當(dāng)出現(xiàn)飛溫后，立即關(guān)閉飛溫吸附塔的煙氣進(jìn)、出閥門，同步打開氮氣閥門，控制吸附塔壓力500～1000pa，加快此單元下料速度，同時關(guān)注溫度變化趨勢，停燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)，將煙氣補(bǔ)風(fēng)閥全開，不斷的利用增壓風(fēng)機(jī)抽環(huán)境冷空氣換熱。

3.2  活性炭篩板的合理選用，降低活性炭消耗

原設(shè)計中解析塔下采用1.5mm篩板，2套系統(tǒng)每日產(chǎn)生活性炭沫約30噸，噸礦消耗活性炭1.5kg,經(jīng)過查看活性炭沫的粒度組成，發(fā)現(xiàn)1.5mm～2.0mm占比17%，通過驗證，1.5～2.0mm粒度的活性炭仍有吸附作用。交替使用篩板后1.5mm～2.0mm占比9%，需要注意的是要根據(jù)吸附塔內(nèi)塔壓的情況，交替使用2.0 mm和1.5 mm的篩板，做到吸附塔塔壓在1.5Kpa以下，最大不得＞1.8Kpa。

在進(jìn)入活性炭沫收集倉前部的水平管道加裝了一個2m³的重力倉，在活性炭負(fù)壓輸送過程中，粒度較大的活性炭顆粒通過重力沉降的作用進(jìn)入重力倉。重力倉下安裝閥門定時開啟收集。改造后每月可收集活性炭顆粒15噸，1.5mm～2.0mm活性炭顆粒占比9%降低至3%。

通過篩板的交替使用，和活性炭沫中顆粒的收集再利用，活性炭沫日產(chǎn)生量從30噸/天降至18～22噸/天，在同等生產(chǎn)條件下，節(jié)約活性炭8噸/天，活性炭噸礦消耗降低至1.2kg。

3.3  混勻礦配礦與活性炭處理能力的實踐

在燒結(jié)混勻礦的配比中，多次增加國內(nèi)礦配比，同步驗證入口硫含量情況，活性炭脫硫脫硝系統(tǒng)處理能力上限，摸索優(yōu)化煙氣處理能力，摸清國內(nèi)礦配比上限值。

表1  混勻礦硫含量與脫硫脫硝入口硫含量

從表中可以看出，在國內(nèi)礦配加比例上升，混勻礦中硫含量＞0.12mg/m³時，入口硫含量已超出活性炭脫硫脫硝設(shè)計處理能力。常理來說，一段時間內(nèi)入口硫含量應(yīng)等于硫酸中硫含量加排放出去的硫含量。當(dāng)入口硫含量大于排放的硫含量加產(chǎn)生的硫酸硫含量。說明部分硫滯留在吸附塔內(nèi)，活性炭已“中毒”。此時會造成一級吸附塔吸附不完全，SO₂進(jìn)入二級吸附塔后與NH₃反應(yīng)形成硫酸氨堵塞活性炭吸附孔，導(dǎo)致活性炭的物理吸附SO₂和NO_X的能力下降。部分NH₃參與脫硫與SO₂反應(yīng)，一是會造成NH₃用量增加，二是脫硝效率降低，一定會造成NO_X排放值升高。若不及時調(diào)整會造成活性炭吸附能力劣化，活性炭恢復(fù)更加緩慢，脫硫脫硝系統(tǒng)將面臨NO_X排放數(shù)據(jù)超標(biāo)。

經(jīng)過試驗分析。混勻礦配礦中，硫含量不得超過0.12mg/m³。最多允許一垛混勻礦的配比超過（8萬噸），若入口硫超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，要調(diào)整到正常狀態(tài)，需要物料循環(huán)7天～11天，調(diào)整期間，氨水使用量持續(xù)偏高，脫硝能力極差，同時氨逃逸升高。解決措施就是不計消耗，快速大量置換活性炭，使活性炭系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3.4優(yōu)化生產(chǎn)操作，保證顆粒物排放指標(biāo)

漢鋼公司活性炭脫硫脫硝系統(tǒng)無布袋除塵器來做到了顆粒物的穩(wěn)定控制，吸附塔圓輥頻率的分別調(diào)整，對煙氣中顆粒物的吸附和阻擋作用明顯。當(dāng)二級吸附塔后室圓輥頻率降低至5Hz,同步匹配系統(tǒng)帶料量在16～20噸時，CEMS中顆粒物穩(wěn)定＜10 mg/m³,同時對于因燒結(jié)工況波動造成入口顆粒物突然升高也有一定緩沖作用，能穩(wěn)定的保障小時排放值滿足超低排放要求。極端異常下，可采取停止一級吸附塔中室圓輥給料機(jī)，二級吸附塔后室圓輥給料機(jī)，來保障顆粒物小時均值滿足超低排放要求。

3.5配礦結(jié)構(gòu)與入口數(shù)據(jù)聯(lián)動匹配

在高硫礦生產(chǎn)時，通過提升物料循環(huán)，摸索調(diào)整圓輥前中后室循環(huán)速度，將前室活性炭循環(huán)時間提升至30h，中室提升至190h，同時匹配室后室循環(huán)時間，讓煙氣接觸前室時間縮短，降低對前室活性炭吸附濃度。解析溫度由430℃最高提升至445℃，在此過程中每周對前中后室及進(jìn)二級吸附塔活性炭硫容、PH進(jìn)行檢測，通過檢測結(jié)果對應(yīng)調(diào)整物料循環(huán)速度及前中后室圓輥頻率，保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定順行。

圖1入口硫與活性炭、氨水消耗及產(chǎn)酸量對比

3.6細(xì)化內(nèi)部操作，參數(shù)控制

雙系統(tǒng)噴氨開度優(yōu)化控制，降低氨水消耗通過單、雙系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，最終確定雙機(jī)噴氨量調(diào)整，在確保超低排放的同時，實現(xiàn)了單、雙系統(tǒng)噴氨量較前期降低約1000kg/h，氨水單耗較之前降低約1.1kg/t。

表2噴氨工藝模型

4  結(jié)論

經(jīng)過運(yùn)行管理，摸索了一套符合該系統(tǒng)的煙氣溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，活性炭循環(huán)使用標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化了管理控制指標(biāo)，對入口硫與配國內(nèi)礦做了試驗，并總結(jié)了經(jīng)驗。一是為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了理論支撐。二是摸索出了針對滿足超低排放指標(biāo)的操作應(yīng)急措施。三是為降本增效優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)配加國內(nèi)礦，與脫硝系統(tǒng)匹配達(dá)到最優(yōu)提供了數(shù)據(jù)參考。