摘要: 闡述了活性焦磨損率大對(duì)干法脫硫工藝產(chǎn)生的影響，從活性焦的制備工藝、物理特性、工藝物料輸送、運(yùn)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(yīng)優(yōu)化措施。

0 引言

活性焦干法脫硫技術(shù)作為近些年燒結(jié)工序煙氣凈化領(lǐng)域逐步推廣的技術(shù)，具有脫硫脫硝一體化、脫二噁英、除塵、除重金屬的特點(diǎn)。較其他煙氣脫硫脫硝工藝具有副產(chǎn)物資源可循環(huán)利用，節(jié)約水源、同時(shí)脫硝等特點(diǎn)。活性焦作為干法脫硫技術(shù)的核心媒介，活性焦消耗主要分為物理消耗與化學(xué)消耗兩部分，化學(xué)消耗主要是指在脫硫脫硝過(guò)程中C元素參與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所消耗的部分，化學(xué)消耗是不可避免的; 物理消耗主要是指在物料循環(huán)過(guò)程中，由于活性焦與活性焦之間的物理摩擦、擠壓、物料循環(huán)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(guò)多會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題: 1)導(dǎo)致空隙率降低，氣流阻力增大。2) 導(dǎo)致活性焦在塔內(nèi)容易板結(jié)，形成移動(dòng)死區(qū)，容易飛溫。3)粒徑越小的碎料越容易氧化，過(guò)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(nèi)阻力進(jìn)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(biāo)。

因此，控制活性焦的物理?yè)p耗關(guān)系到裝置的運(yùn)行穩(wěn)定，是調(diào)試及運(yùn)行過(guò)程中需要控制的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

1 活性焦物料循環(huán)現(xiàn)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(gè)部分，目前國(guó)內(nèi)吸附塔都采用移動(dòng)床結(jié)構(gòu)，具體的循環(huán)路徑見(jiàn)圖1。

活性焦移動(dòng)床高度一般在20m 以上，脫硫脫硝塔中的物料通過(guò)。重力流由上至下運(yùn)動(dòng)，與燒結(jié)煙氣錯(cuò)流接觸進(jìn)行吸附，吸附后的活性焦通過(guò)輸送設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)到再生系統(tǒng)進(jìn)行解析，解析后的活性焦再通過(guò)物料輸送設(shè)備輸送給脫硫脫硝塔實(shí)現(xiàn)物料的封閉循環(huán)。目前，國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的干法脫硫項(xiàng)目中，普遍存在碎料較多，脫硫脫硝塔阻力變大的問(wèn)題。

表1 為國(guó)內(nèi)已運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行初期吸附塔進(jìn)出口阻力差及目前阻力值，可看出隨著設(shè)備投入周期的增長(zhǎng)，吸附塔進(jìn)出口壓力差也隨之增加。究其原因主要是由于碎料增多，導(dǎo)致吸附塔塔內(nèi)格柵及多孔結(jié)構(gòu)堵塞造成。

2 活性焦制備工藝參數(shù)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(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度。其中水分和裝填密度關(guān)系到活性焦采購(gòu)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(xiàn)在移動(dòng)床內(nèi)使用過(guò)程中的物理性能。

耐磨耐壓強(qiáng)度不合格，會(huì)導(dǎo)致在使用過(guò)程中，由于不能承受料壓和移動(dòng)過(guò)程中的相互擠壓，逐漸破碎，產(chǎn)生負(fù)面影響?；钚越怪苽溥^(guò)程中，目前國(guó)內(nèi)活性焦干法脫硫的通用的尺寸Φ9 × ( 5 -12)mm。活性焦制造工藝流程為:

活性焦最初采用煙煤等優(yōu)質(zhì)煤炭，煙煤制備活性焦強(qiáng)度高，但隨著煙煤價(jià)格的不斷上漲，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家常采用褐煤配比焦煤，加入粘結(jié)劑的工藝方法制備活性焦。然而，從經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度的同時(shí)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(zhì)量比為65: 25:10，所得強(qiáng)度可達(dá)96%以上。

其中，配煤技術(shù)和炭化活化工序中的溫度、時(shí)間控制是制備脫硫脫硝活性炭的關(guān)鍵技術(shù)，決定著活性焦的耐磨強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度?；钚越怪苽涔に囍校蓟に嚋囟仍礁?，可提升活性焦的強(qiáng)度，但不利于活性焦制備過(guò)程中原料表面細(xì)孔結(jié)構(gòu)的保留，降低成品活性焦的吸附能力，國(guó)內(nèi)對(duì)碳化溫度的控制意見(jiàn)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(qiáng)度，國(guó)內(nèi)采用的活化溫度在850℃ ～ 950℃之間。

所以，在活性焦的采購(gòu)過(guò)程中，嚴(yán)格把關(guān)活性焦制備原料配比及工藝參數(shù)，可在源頭上保證干法脫硫過(guò)程中活性焦的耐磨與耐壓強(qiáng)度，避免磨損造成粉化率過(guò)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(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中次數(shù)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(dòng)雙重影響下造成活性焦相互擠壓，逐漸破碎。針對(duì)這些問(wèn)題可對(duì)物料輸送系統(tǒng)做如下優(yōu)化:

———吸收塔與再生塔下料采用長(zhǎng)輥卸料設(shè)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(jī)連接吸附塔與再生塔之間的物料循環(huán)，減少輸送過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù);

———針對(duì)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(guó)內(nèi)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(dòng)篩，篩分效果好。從目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有篩分效果來(lái)看，篩分長(zhǎng)度大約在3. 2 ～ 4m，篩孔孔徑在1. 2 ～ 2mm。篩分長(zhǎng)度與孔徑的選擇應(yīng)在保證工藝要求及經(jīng)濟(jì)性的條件下進(jìn)行長(zhǎng)度越長(zhǎng)越好、孔徑越大越好。

4 工藝運(yùn)行條件的影響

假定物料循環(huán)過(guò)程中的磨損率相同的條件下，物料循環(huán)量越大，磨損量越大。在保證吸附塔脫硫脫硝效果的同時(shí)，應(yīng)盡量降低物料的小時(shí)循環(huán)量。活性焦的小時(shí)循環(huán)量與活性焦的工作硫容有關(guān)。

表2 為國(guó)內(nèi)已運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行工作硫容參數(shù)，可以看出理論工作硫容一般在5% ～ 7% 之間。假設(shè)每小時(shí)脫除的SO2量相同的前提下，工作硫容與活性焦的小時(shí)循環(huán)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系: 工作硫容越小，活性焦的小時(shí)循環(huán)量越大，單位時(shí)間內(nèi)對(duì)焦損量越大; 工作硫容越大，活性焦與煙氣接觸時(shí)間越長(zhǎng)，

活性焦的小時(shí)循環(huán)量越小，單位時(shí)間內(nèi)焦損量越小，但存在焦層超溫風(fēng)險(xiǎn)、活性焦吸附效率降低、出口SO2濃度超標(biāo)的問(wèn)題。所以，循環(huán)量的大小取決于實(shí)際工況活性焦工作硫容的取值，值的最優(yōu)解需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工況確定，目前國(guó)內(nèi)鋼廠在考慮成本及排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，常把出口SO2濃度控制在國(guó)標(biāo)、地方標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定值的50% 作為生產(chǎn)依據(jù)，工作硫容控制在6%附近，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，排放指標(biāo)規(guī)范化。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)從活性焦的制備工藝、物理特性、工藝物料輸送、運(yùn)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(yīng)優(yōu)化措施: 1) 活性焦制備過(guò)程中的原料配比、碳化溫度、活化溫度都直接決定耐磨強(qiáng)度; 2) 物料輸送過(guò)程中盡量保證吸附塔活性焦的下料均勻性; 控制物料循環(huán)過(guò)程中的落差高度; 設(shè)備選型需滿足相應(yīng)工藝要求。3) 通過(guò)對(duì)目前鋼廠實(shí)際運(yùn)行的指標(biāo)來(lái)看，出口SO2濃度控制在國(guó)標(biāo)、地方標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定值的50%附近，工作硫容控制在6%附近，可兼顧生產(chǎn)成本及生產(chǎn)排放達(dá)標(biāo)。