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脱硫脱硝超低排放技术开发及应用
信息来源:世界金属导报2019-11-26B01      时间:2019-11-28 09:13:44


在火电行业推进实施超低排放之后,污染物排放大户钢铁行业也开始进入超低排放倒计时。生态环境部、发改委、工信部等五部门发布的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中明确要求:到2020年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展,力争60%左右产能完成改造;到2025年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成,全国力争80%以上产能完成改造。钢铁企业超低排放要求烧结机机头、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于10mg/ m3、35mg/m3、50mg/m3。济南市环保局要求辖区内钢铁企业燃气锅炉自2019年9月7日起执行氮氧化物不超过100mg/m3、二氧化硫不超过35mg/m3、烟尘不超过5mg/ m3标准,其他主要污染源颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值原则上分别不高于10mg/m3、50mg/m3、200mg/m3,达到超低排放的钢企每月至少95%以上时段小时均值排放浓度满足上述指标。这使得钢铁企业对超低排放技术的需求日益迫切。

山冶设计在钢铁行业脱硫脱硝领域起步较早,拥有多种先进的脱硫脱硝环保技术,应用于锅炉烟气、焦炉烟气、加热炉烟气、热风炉烟气的钠基干法脱硫技术,加热炉烟气、锅炉烟气的BSNCR脱硝技术,大型烧结机烟气、球团烟气、焦炉烟气的逆流活性焦脱硫脱硝技术均能有效控制烟囱出口处的污染物排放浓度,使之低于国家重点区域排放标准,为我国钢铁企业烟气污染物排放创造了众多工程典范,其中生物钙基脱硝工艺在钢铁领域更是首次应用。

1钠基干法脱硫超低排放技术及装备应用

2018年12月15日莱芜钢铁集团银山型钢公司型钢区1号65MW发电燃气锅炉增设脱硫设施EPC项目顺利完成热试,2019年初工程正式投运(图1)。锅炉燃料中主要含H2S和有机硫,山冶设计采用工艺简单可靠、操作方便的钠基干法脱硫除尘工艺路线,有效解决了原湿法脱硫工艺产生废水、设备腐蚀性严重、结垢堵塞问题,烟气出口污染物实现超低排放,此工艺占地面积小且运行成本低。

钠基干法脱硫除尘工艺首次在山钢使用,运行投产期间,脱硫及配套除尘设备运行稳定。工程从方案讨论到施工完成,克服场地狭窄、烟气管道跨铁路、与高炉生产交叉作业、协调难度大等困难,从设计到投产历时三个半月圆满完成,脱硫出口各项指标一次性达标,得到了业主的高度认可。烟气出口二氧化硫浓度25mg/Nm3左右,出口颗粒物浓度0.5mg/Nm3左右,指标远低于业主要求及《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》规定的35mg/Nm3和5mg/Nm3,脱硫效果显著。

银山型钢65MW发电燃气锅炉烟气超低排放改造项目成功投产后,山冶设计又相继中标联峰钢铁有限公司电力厂2×130t/h超高温超高压燃气锅炉脱硫及1×130t/h中温中高压燃气锅炉脱硫EPC项目、莱钢银山型钢区能源动力厂50MW发电新增烟气脱硫EPC总承包项目、莱钢银山型钢能源动力厂型钢区3×130t/h锅炉脱硫BOO总承包项目、莱芜分公司能源动力厂黄前区170t/h锅炉脱硫BOO总承包项目等,其中莱钢银山型钢区能源动力厂50MW发电烟气脱硫项目于2019年10月底完工投产,联峰2×130t/h超高温超高压燃气锅炉脱硫及1×130t/h中温中高压燃气锅炉脱硫项目于2019年11月底完工投产,其余钠基干法脱硫项目正在紧张施工过程中。

2轧钢系统加热炉烟气脱硝超低排放技术的应用

由山冶设计EPC总承包的山钢集团莱芜分公司型钢厂中型生产线加热炉脱硝项目现已投产使用(图2)。该项目采用BSNCR生物钙基脱硝工艺,可保证加热炉烟气各项排放指标均达到山东省最新时段环保要求,是国内首套生物钙基脱硝系统在轧钢系统加热炉烟气治理中的成功应用。

生物钙基脱硝技术是烟气治理的新技术、新工艺,新建设备简单、占地面积小、运行效率高,相对传统SCR、SNCR工艺具有脱硝效率高、空间适应性强、建设周期短,投资节省等优势,非常适用加热炉系统的烟气脱硝。生物钙基脱硝剂性质稳定,无氨逃逸风险,储运方便、安全可靠,无易燃易爆危险。

山钢集团莱芜分公司型钢加热炉使用全焦炉煤气燃料,该加热炉正常生产工况下,排放烟气氮氧化物浓度范围在300-400mg/m3,二氧化硫浓度约1600mg/m3,氧气浓度约12mg/m3。采用BSNCR生物钙基脱硝工艺后,加热炉烟气排放指标大幅降低,氮氧化合物指标降低到80mg/m3以下、颗粒物降低到4mg/m3左右,保证了颗粒物小时排放均值不超过10mg/m3的前提下,氮氧化物小时排放均值可稳定在100mg/m3以下。生物钙基还原剂在脱硝过程中不仅与氮氧化物反应,还能脱去少量二氧化硫。项目投产后设备运行稳定,运行效果得到了业主及相关专家的一致认可,也标志着国内首套生物钙基脱硝系统在轧钢系统加热炉烟气治理中得到成功应用。

继首套加热炉烟气脱硝项目成功应用后,山冶设计又签署了“山钢集团莱芜分公司异型线加热炉烟气BSNCR脱硝EPC总承包合同”、“山钢集团莱芜分公司型钢厂大型线加热炉烟气BSNCR脱硝EPC总承包合同”、“山钢集团银山型钢宽厚板事业部二台加热炉烟气BSNCR脱硝EPC总承包合同”、“山钢集团银山型钢钢板带厂1500宽带二台加热炉烟气BSNCR脱硝EPC总承包合同”等,2019年底以上项目都将投产应用。

3大型烧结机烟气、球团烟气、焦炉烟气超低排放技术的应用

目前,由山冶设计BOO总承包的山钢莱芜分公司新建2×480m2烧结机活性焦脱硫脱硝设施工程正在紧张施工中,其中1号480m2烧结机脱硫脱硝设施将于2019年12月15日前建成投产,2号480m2烧结机脱硫脱硝设施于2020年2月15日前建成投产。两台480m2烧结机年作业率为93.15%,计划年产963.53万吨冷烧结矿。单台烧结机脱硫脱硝前烟气参数如下:二氧化硫浓度约为1200mg/Nm3,氮氧化物浓度(以NO2计)约为250mg/Nm3,烟尘浓度约为80mg/Nm3,烟气温度范围是110-170℃。

2×480m2烧结机活性焦脱硫脱硝工程采用逆流活性焦工艺,相比较错流工艺,逆流使得活性焦更加均匀地吸附二氧化硫,提高单位体积活性焦的吸附能力,从而可减少活性焦的循环量,进一步减少再生活性焦所需热量,降低了系统的整体运行能耗;活性焦脱硫的同时还能脱硝,脱硫效率可以达到95%以上,脱硝效率可以达到80%-90%;脱硫、脱硝段采用特殊布置方式,节省占地;饱和活性焦和粉尘从反应器下部排出,减小了系统阻力,节约能耗;烟气上升过程中不断与新活性焦接触,烟气中的含硫浓度逐渐降低,活性焦吸附能力逐渐提高,保证了二氧化硫吸附的均匀性,与错流工艺相比降低了局部热点产生的几率,保证了系统安全,提高了系统运行的稳定性。活性焦脱硫脱硝后的烟气粉尘排放浓度小于等于10mg/Nm3,二氧化硫排放浓度小于等于35mg/Nm3,氮氧化物排放浓度小于等于50mg/Nm3

烧结机烟气中含有少量的二噁英及重金属等,这些物质在以往的脱硫脱硝工艺基本无法去除。活性焦具有独特的吸附作用,在脱硫脱硝的同时能够吸附烟气中的二噁英、重金属等多种物质。反应后烟气中的二噁英当量排放浓度小于等于0.5ng/Nm3,重金属及其化合物小于等于0.9mg/Nm3。

活性焦脱硫脱硝产生的富含二氧化硫的混合气体可以用来制取副产品浓硫酸或焦亚硫酸钠,可以为用户带来一定的经济效益。

山冶设计一直重视产学研科技成果,烟气脱硫脱硝团队于2018年申报了“一种活性焦再生余热利用系统”专利并获得授权,活性焦脱硫脱硝技术产生的附加效益再创新高。山钢莱芜分公司2×480m2烧结机紧张施工的同时,山冶设计再添佳绩,成功中标新钢公司4.3m焦炉环保节能升级易地改造项目焦炉烟道气活性焦逆流脱硫脱硝工程EPC项目,目前设计方案已通过业主审查,正在进行施工图阶段。

生产实践表明:山冶设计烟气钠基干法脱硫技术、BSNCR脱硝技术及活性焦脱硫脱硝技术应用效果优异,可有效解决目前众多环保技术造成的烟气排放不达标问题。山冶设计烟气超低排放技术考核指标达到国际一流技术水平,更是为用户带来巨大的经济效益。山冶设计一直秉承一切为用户着想,全生命周期服务的宗旨,为钢铁行业打赢蓝天保卫战奋斗不息。 (汤楚贵 兰军鹏 王文涛刘光辉 王岩 王亭亭)

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