文章编号：2095-6835（2023）02-0086-03
岳琳，刘超，谭栋栋，陈勇，杨战
（西安西矿环保科技有限公司，陕西西安710075）
摘要：根据烧结烟气超低排放的要求，介绍了湿法脱硫后烟气含湿量高，粉尘雾滴无法达标排放的情况以及对后续SCR脱硝的影响。对现有湿法脱硫后的工艺进行了探讨，提出了湿法脱硫塔内除尘、除雾、除湿一体化技术，并对此技术进行详细说明，主要包括高效气液分离器及水洗除尘装置、降温冷凝除湿系统、超净除尘除雾装置等。
关键词：湿法脱硫；除尘；除雾；除湿
中图分类号：X773文献标志码：A DOI：10.15913/jki.kjycx.2023.02.023
近年来，随着环保要求的日益严格，钢铁行业超低排放的改造形势也日趋严峻。2019年4月，生态环境部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部、交通运输部联合发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（以下简称“《意见》”），提出钢铁烧结行业分阶段逐步完成超低排放改造[1]。201
9年12月，为规范和统一超低排放验收相关标准，生态环境部办公厅发布了《关于做好钢铁企业超低排放评估监测工作的通知》，指导企业及行政部门开展超低排放评估监测工作，推动行业高标准实施超低排放改造[2]。由此可见，烧结烟气超低排放改造刻不容缓。
中国环境保护产业协会冶金环保专业委员会编制的《钢铁企业超低排放改造技术指南》（以下简称“《指南》”）指出，烧结机机头（球团焙烧）烟气、焦炉烟囱废气，有组织排放治理工艺路线中，脱硫可采用石灰石/石灰-石膏等湿法脱硫工艺；脱硫塔入口粉尘质量浓度宜小于50mg/m3；湿法脱硫设施需配备湿式电除尘器。同时，《指南》也提出鼓励钢铁企业、环保企业和科研机构加强技术研发，应用新技术、新工艺和新装备，实现超低排放。
1烧结烟气湿法脱硫现况
1.1烧结烟气的特点[3-4]
烧结烟气量大且分布不均匀，每产生1t烧结矿大约产生4000～6000m3的烟气；因矿石、燃料自身产地性质等不同，烧结烟气中的污染物质量浓度范围变化大；烟气成分复杂，不仅含有常规污染物SO2、NO x、颗粒物，而且还含有HCl、HF等腐蚀性气体，甚至含有铅、汞、铬、锌及二噁英/呋喃类有毒有害物质；烟气温度变化范围大在120～180℃之间；由于烧结工艺自身的特性，原料需加水，使得烧结烟气的含湿量较大，可达到7%～13%，O2质量分数一般为15%～18%。
1.2湿法脱硫烟气含湿的问题
目前最常见的烧结烟气处理工艺主要为电除尘+湿法/半干法脱硫+中温SCR脱硝（针对不同的工况，增加相关系统配置）。
相对于半干法脱硫，湿法脱硫效率高、运行稳定、工艺成熟，其通过向高温烟气中喷淋大量的碱性溶液吸收SO2而脱硫，喷淋净化后的烟气经除雾器除尘除雾后排出，此烟气温度很低（50～60℃），烟气量比脱硫前增加约8%[5]，且为饱和湿烟气，当温度稍微降低时，湿烟气中水蒸气即会冷凝形成雾状液滴，对设备腐蚀严重。为避免烟道腐蚀，不仅需要采用特殊防腐材质，例如玻璃鳞片等，甚至可能需要配套烟气升温设备以保证烟道及设备不被腐蚀，大大增加了成本。同时，由于后续SCR脱硝催化剂对温度范围要求严格，脱硝前的原烟气需与脱硝后净烟气在GGH换热器中进行换热，受GGH技术和选型限制，换热后的烟气仍需加热约30℃才能满足脱硝反应要求[6]，因此还需要通过高炉/焦炉煤气燃烧放热给原烟气第二次升温，但由于烟气经过湿法脱硫后含水量增加，加热此饱和湿烟气所用高炉/焦炉煤气量大大增加，不仅增加了加热炉的初始投资，也使SCR系统运行能耗成本增加。1.3湿法脱硫除尘除雾效果
湿法脱硫具备协同除尘的能力，其平均协同除尘效率大致在50%左右，主要依靠液滴与粉尘颗粒物的惯性碰撞、截留、布朗扩散等机理进行除尘[7]。
但也有研究指出，脱硫系统入口粉尘质量浓度在50mg/m3以下时，其协同除尘的效率不足20%[8]。《指
南》指出：烧结机机头（球团焙烧）烟气、焦炉烟囱废气，脱硫塔入口粉尘质量浓度宜小于50mg/m3，故经过喷淋层后的烧结烟气仍含有至少25mg/m3的颗粒物，无法满足超低排放的要求，研究证明，随着脱硫前除尘器烟尘排放值减小、烟尘粒径下降，微细颗粒的比例大大增加，这时脱硫系统的除尘效率将大大降低[9]。湿法脱硫协同除尘无法保证颗粒物的达标排放，更难达到超低甚至超净的要求，故仍需配置湿电除尘或在后端设置布袋除尘等。
根据HJ179—2018《石灰石石灰-石膏湿法烟气脱硫工程通用技术规范》的要求，吸收塔除雾器除雾性能应确保烟气中液滴全质量浓度不大于50mg/m3（干基折算），为达到此标准，通常采用增加除雾器级数的方式[8]，常见的有一级管式+三层屋脊式，这样虽然达标但增加了投资费用且增加了系统阻力。
除雾器对于协同除尘的作用主要是在拦截液滴的同时捕集了烟气中的颗粒物（石灰石、石膏、被液滴包裹的烟尘等）[7]。但机械除雾器协同除尘作用有限，不太可能是协同除尘的主要贡献者。
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1.4现有烧结烟气湿法脱硫后的工艺
综上所述，湿法脱硫后的烟气还需进行除尘、除雾、除湿处理，才能进入下一道，即SCR脱硝工序。针对上述问题，多采用湿法脱硫，利用加冷凝器（塔）、湿电除尘等技术，具体工艺路线及各路线的特点如表1所示。
表1现有烧结烟气湿法脱硫后相关工艺及特点
序号技术路线优点难点及缺点适用情况
1湿电＋SCR脱硝占地面积小，一次投资费用略低，运行费
用略低脱硫塔进口（电除尘出口）粉尘质量浓度
大于100mg/m3，难以确保最终粉尘超低
排放；湿电冲洗时，易造成粉尘超标
机头电除尘粉尘质量
浓度较低，场地紧张时
2水洗冷凝塔＋湿
电＋SCR脱硝脱硫塔入口（即电除尘出口）粉尘质量浓
度小于等于150mg/m3，可确保粉尘超低
排放，且系统运行稳定
需新建塔设备及相关系统，占地面积大、
投资费用高、运行费用略高
机头电除尘粉尘质量
浓度较高时
3冷凝器＋SCR脱
硝＋布袋除尘不论电除尘后粉尘质量浓度高低，均可确
保最终粉尘超低排放
布袋除尘占地面积大，且投资费用高；运
行费用高（补燃温升高，高炉煤气消耗量
较大）
场地较为宽裕，高炉煤
气富裕时
so.csdn/api/v3/search?p=1&t=all&q=由表1可看出，目前几种烧结烟气湿法脱硫后除尘、除雾、除湿的相关工艺，存在着工序设备多、工艺复杂、投资费用高、占地面积大等不足之处。为解决上述不足，本文介绍一种湿法脱硫塔内除尘除雾除湿一体化工艺。
2除尘除雾除湿一体化技术介绍
2.1系统组成
塔内一体化装置共分为3部分，顺烟气方向（由下向上）依次为：水洗除尘除雾层，主要包括高效气液分离器、冲洗层、水洗喷淋层及配套循环水系统；冷凝除湿层，主要包括高效气液分离器、冲洗层、冷凝除湿喷淋层及配套冷却水系统；超净除尘除雾装置，其通过旋流器的作用，使烟气产生离心力，进一步除去颗粒物及雾滴。其中，水洗除尘除雾层及冷凝除湿层可根据烟气的粉尘质量浓度及含湿量等特性，相应增加配置层数。湿法脱硫塔内除尘除雾除湿一体化工艺流程如图1所示。
2.2水洗除尘除雾层
烟气经过湿法脱硫喷淋层后SO2被吸收，饱和湿烟气继而进入“除尘除雾除湿一体化”系统。首先通过水洗除尘除雾层，每层设置多个气液分离器，气液分离器下部安装旋流器，旋流器将烟气均流入筒体，通过旋流增速，以最小的阻力条件提升烟气流速，满足烟气旋转分离的速度要求，进入气液分离器，由于快速旋转产生离心力[10]的作用，烟气中一部分粉尘及雾滴被甩至分离器壁，最终顺壁板流下进入塔底浆池；冲洗水泵抽取循环水箱中的水，通过高压喷头定期对分离器内壁及旋流器进行冲洗，防止板结堵塞；水洗泵抽取循环水箱中的水送至水洗喷淋层，烟气则通过升气帽下部的壁板空隙继续上行，与喷嘴喷出的雾化液滴反生逆向接触，颗粒物被捕捉，同时喷淋水落在升气帽顶部，当碗型升气帽满水后会溢流形成水幕，与烟气发生二次接触，烟气中的颗粒物被水洗落入气液分离器的托盘，托盘上设置集水槽，含尘液体通过集水槽底部管道重力自流进入循环水箱。循环水箱定期排污、补水，保证系统正常运行。在水洗除尘除雾层，烟气中70%颗粒物被捕捉去除。净化后的烟气进入上部冷凝除湿层。
2.3冷凝除湿层
借鉴传统烟气消白工艺，原理是将饱和湿烟气转换成非饱和湿烟气，常见的方法有烟气升温、烟气降温再热、烟气冷凝降温、溶液除湿[11]。其中烟气升温仅可降低湿烟气的相对含湿量，但烟气中的水
分质量并未减少；烟气降温再热需要消耗大量能源介质，经济性较差；溶液除湿的溶液成本高、腐蚀性强，溶液盐结晶可能导致烟气颗粒物质量浓度超标[10]。
冷凝除湿是通过降温的方法使烟气中的水蒸气发生相变，成为水滴，最终使烟气中携带的水分减少，同时烟气温度的降低也减轻了后续SCR 脱硝加热炉的压力，降低了能耗。冷凝除湿层利用低温喷淋水将烟气冷却降温最终达到减少烟气水分的目的。此系统与水洗除尘除雾层运行流程基本一致，但由于循环水的温度随着循环次数的增加而增高，平衡后再难起到降温作用，故设置外置冷却塔，采用空冷方式对循环水进行降温。
烟气通过湿法脱硫喷淋层后温度降至50℃左右，通过冷凝作用可降至40℃以下，烟气含湿量降至冷凝前的23.3%，可去除烟气中50%～70%的水分，达到除湿的目的[10]
。
1—气液分离器；2—冲洗层A/B ；3—喷淋层A/B ；4—超净除尘除雾器；5—集液槽；6—循环水罐；7—水洗泵；8—冲洗泵A/B ；9—冷却塔；10—降温泵；11—自动补水系统。
图1湿法脱硫塔内除尘除雾除湿一体化工艺流程图
2.4超净除尘除雾装置
降温后的烟气再经过超净除尘除雾装置，对末端烟气深度进行除尘除雾。经过水洗层与冷凝层的烟气中，仍含有少量颗粒物及水分，经过超净装置后，最终脱硫塔出口粉尘质量浓度小于等于10mg/m 3
，雾滴质量浓度小于等于20mg/m 3
。3原有技术与本技术的对比
相对于传统的湿式电除尘技术，该技术具有以下显著优势：①一次投资费用少。同样烟气条件下，本系统仅占湿电除尘器一次投资费用的70%。②运行费用低。除尘除雾除湿一体化装置采用的是被动式耦合旋流技术，除尘除雾使用的是风的动力，而湿电除尘用的是高负荷的电力，运行电耗为湿电的50%。③维护费用低。除尘除雾除湿一体化装置采用耐腐蚀耐磨的FRP 复合玻璃钢工艺制成，相对于
湿电每年的检修维护费用居高不下，本系统的运行不需要维护费用。④系统运行参数稳定。湿电运行时，需要1～2d 停机冲洗一次，在冲洗过程中会造成颗粒物短暂超标。除尘除雾除湿一体化装置可实现运行时冲洗，可确保24h 稳定达标。4
工程实例
目前此湿法脱硫塔内除尘除雾除湿一体化技术已有成功运行的案例。
安阳市新普钢铁90m 2+132m 2烧结机脱硫塔除雾新增水洗除尘及高效旋流除尘除雾，同时，应当地环保局的要求，配套设置了湿式电除尘器。进口粉尘质量浓度为200mg/m 3，湿电停运后，颗粒物质量浓度小于50mg/m 3，湿电投运时，颗粒物质量浓度小于20m g /m 3，出口烟气雾滴质量浓度为20mg/m 3。
山东隆盛钢铁120万t 球团除尘超低改造，系统风量70000m 3/h ；湿法脱硫系统入口粉尘质量浓度为80m g /m 3，经过塔内设备后排放质量浓度小于10mg/m 3。此工艺同样适用于锅炉烟气，青州博奥炭黑70t/h+50t/h 锅炉烟气脱硫脱白除尘改造项目，系统风量为180000m 3/h 。系统入口烟尘质量浓度为200mg/m 3，排放指标为10mg/m 3；脱硫塔进口温度为180℃左右，设计出口烟气温度为75℃左右，实际运行时，最低可达到40℃，成功通过降温冷凝达到了除湿的效果。5
结语
食品可追溯系统目前，烧结烟气超低排放改造已进入白热化阶段，由于颗粒物排放标准提高，对烧结烟气净化系统的要求也更高，然而针对颗粒物，烧结机头电除尘难以满足目前的需要，对原有电除尘器进行改造，需要消耗巨大的费用。通过对烧结烟气湿法脱硫系统的改造，将原有除尘器改造为除尘除雾除湿一体化装置，能有效保证颗粒物的达标排放，同时降温除湿也能减少超低排放系统的能耗，是切实可行的方案。参考文献：
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（下转第91页）
好防护工作。
本文推荐了一些工程实践的具体做法，通常医疗垃圾经过常规高温蒸煮工艺+破碎后可直接进入垃圾储坑中，一般情况下可以单独放置在垃圾池的单独料坑中不和生活垃圾混合，当然也可以选择不设置垃圾料坑直接和生活垃圾混合，以此保证每批次进入垃圾受料斗的混合垃圾热值均匀为最佳进料方式。在应急情况下，医疗垃圾可以通过密闭的通道采用机械输送的方式直接进入垃圾受料斗，选择的机械输送装置应可以保证进料均匀，不使混合后的垃圾热值出现波动为佳。关于医疗垃圾的进料频次和单次进料量，本文建议以多次、少量、均匀为原则。在项目开始阶段，焚烧主厂房的布置就应该考虑医疗垃圾进料系统的布置和输送系统的便利性。掺烧医疗垃圾后，会造成混合垃圾热值提高，对提高产蒸汽量和发电量有好处，但是因为烟气中氯离子增加，对余热锅炉受热面的高温腐蚀产生一定的影响，建议采用堆焊等方式缓解余热锅炉受热面耐腐蚀的问题。烟气中酸性气体增加，在炉排材质的选择和耐火材料的选择方面应进行针对性调整。如对掺烧医疗垃圾生产的炉渣进行综合利用，协同处置后产生的炉渣必须经过浸出毒性检测合格后才可被综合利用。关于烟气净化工艺，目前实践项目采用的半干法+干法的传统工艺可以满足生活垃圾焚烧污染控制标准的要求。从投资和运营成本方面看，通过单独上一套医疗垃圾蒸煮工艺+单独上一套生活垃圾焚烧工艺比生活垃圾焚烧主厂房内配置一套医疗垃圾焚烧装置经济型较差，因此协同处置工艺采用焚烧主厂房内合理优化布置既可以节省项目投资也可以节约运行成本。
3结语
本文阐述了生活垃圾焚烧处理厂协同处置医疗废物的意义与必要性，总结了其与政策的相符性，归纳了技术上的可行性与重难点，分析了其在经济上的优势，并提供了相关的实际工程案例做法。生活垃圾焚烧厂协同处置医疗废弃物不仅可以解决生活垃圾焚烧行业面临的局部地区入厂生活垃圾不足、处理能力过剩的问题；还可以有效解决区域内医疗垃圾的处理处置、减量化与资源化问题，且有利于无废城市的建设；与此同时，还可有效提高生活垃圾焚烧厂的经济效益，有利于生活垃圾焚烧发电行业的长期、可持续发展。因此，生活垃圾发电厂协同处置其他有机固体废弃物是生活垃圾焚烧发电行业的重要发展趋势之一。
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作者简介：马津麟（1981—），男，北京人，本科，高级工程师，主要从事生活垃圾焚烧发电工程的设计工作。
（编辑：严丽琴）
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作者简介：岳琳（1990—），女，硕士研究生，工艺工程师，中级工程师，主要从事大气污染治理相关工作。
脱硫装置
（编辑：严丽琴）
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