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我国烧结烟气治理技术的新进展
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我国烧结烟气治理技术的新进展
日期:2016/9/13 16:11:15 访问:次浏览 作者:admin
摘要至年底,所有烧结机均将按国家要求装配环保设施;从技术上看,源头治理技术研究、一体化综合治理技术均取得新进展,一些应用中存在的技术工艺问题正不断被攻克。

近年来,我国烧结烟气治理取得了有目共睹的成绩:到今年7月底,钢铁行业烧结机脱硫设施建设的面积已经达到69%。到今年底,所有烧结机均将按国家要求装配环保设施;从技术上看,源头治理技术研究、一体化综合治理技术均取得新进展,一些应用中存在的技术工艺问题正不断被攻克。

综合治理技术突飞猛进

脱硫、脱硝、脱除二噁英、脱除重金属、除尘是烧结烟气综合治理的内容,对烧结烟气进行一体化治理逐渐成为业界公认的发展方向,宝钢和太钢在这方面走在了前面。

据宝钢中央研究院提供的情况:今年6月底完成的国家发展改革委支持项目—烧结废气余热循环利用低碳排放工艺技术创新及产业化示范工程(以下简称示范工程),取得了6方面标志性的技术成果,节能减排效果明显。

一是形成国内首套废气/烟气循环烧结工艺、设备和系统集成技术,并实现产业化应用。该示范工程建成了国内首套烧结锅工艺模拟试验平台,通过一系列生产试验,宝钢获得了可支撑大型烧结机废气循环工程的关键工艺和技术参数。他们开发出烟气切换阀、耐磨风机及管道、高效18luck首页等关键设备和系统调试运行成套技术,实现了国内废气循环烧结工艺技术产业化从无到有的突破。

二是废气减量和多种污染物协同减排的技术成果得到工业化验证。宁钢示范工程在不同上料量负荷工况下,废气循环可使烧结煤固体燃耗下降1.8千克/吨钢~3.0千克/吨钢,节能量达到3%~4%,外排烟气量减少15%~30%,节约标准煤5000吨/年~7000吨/年,减排烟尘20吨/年~50吨/年,二噁英减排35%以上,并可实现烧结废气中VOCs(挥发性有机化合物)、PAHs(多环芳烃)等多种污染物的同步脱除。

三是废气循环烧结工艺技术可提高烧结产能15%~30%。宝钢不锈钢132平方米烧结机循环烧结中试装置,充分利用了新增的大烟道废气循环风机的抽风能力。工业试验结果证明,该废气循环烧结技术可提高15%~30%的烧结产能。

四是完成废气循环与烧结主工艺,后续除尘、脱硫装置的耦合联控技术和设计方案优化。宝钢开发出在烧结废气减量和废气成分变化工况下,循环烧结工艺与后续除尘、脱硫装置调试、运行和工艺控制的耦合联控技术,在国内尚属首例。同时,该示范工程形成在循环烧结条件下,后续除尘、脱硫脱硝装置投资和运行成本削减的创新性方案。值得一提的是,宁钢2号烧结机的废气循环工艺实现了废气减量。

五是开发出国内首套热风循环烧结过程数值模型。该模型包括循环烟气温度和氧含量调控、防结露策略、节煤量实时统计、烧结终点温度控制、热平衡模型等,能够指导中试和示范工程的设备、管路系统的设计与优化。

六是形成国内首创的低能耗二噁英减排技术。在循环烧结条件下,采用“抑制生成+过程控制+携流脱除”组合技术,二噁英外排总量可减少80%以上。在吸附剂用量比常规脱除技术减少30%时,二噁英去除率仍可提高10%。

作为目前国内烧结行业第一套采取活性炭吸附工艺进行脱硫净化的装置,太钢的烧结环保设施目前运行良好。4年来,该装置各项指标均大大优于特别排放限值要求:二氧化硫平均排放浓度不到国家排放特别限值的1/4,脱硫效率达到95%以上;粉尘排放浓度不到排放限值的1/2;其副产品硫酸浓度达到98%,全部用于轧钢酸洗工序和焦化生产硫铵。

与此同时,类似的技术有望在国内开出新花。据悉,上海一家环保公司的可资源化活性焦烟气脱硫技术拥有自主核心技术,正与永钢合作,拟用于永钢的烧结脱硫。这种技术是以物理—化学吸附原理为基础的硫资源可回收干法脱硫工艺,其脱硫原理是:在120℃~160℃,活性焦吸附烟气中的SO2、H2O和O2,在活性焦催化作用下生成硫酸,存储在活性焦微孔中。吸附饱和的活性焦加热到400℃左右,吸附在活性焦微孔的硫酸与活性焦中的碳反应,释放出高浓度SO2(浓度为20%~30%)而再生,活性焦循环使用。释放出的高浓度SO2气体采用成熟的化工工艺,可生产出多种硫元素的商品级产品,如硫酸、硫磺和液体SO2等。

此外,SO2转化为硫酸吸附在活性焦孔隙内,活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器,在惯性碰撞和拦截效应作用下,烟气中的大部分粉尘颗粒在不同部位被捕集,完成烟气脱硫除尘净化。吸附SO2后的活性焦被加热至400℃左右时,释放出SO2,活性焦的解吸反应相当于对活性焦的再次活化。在活性焦循环使用过程中,其吸附和催化活性不但不会降低,还会有一定程度的提高。经过解吸再生后的活性焦被冷却至120℃以下,由物料输送装置送至吸附脱硫反应器循环使用。

源头治理和问题攻关齐头并进

近年来,业界专家普遍认同对烧结烟气污染要从源头治理上下功夫。

中国金属学会的一些专家强调,烧结烟气源头治理是技术发展的重点之一。欧洲采用优质煤(含硫低,热值高)使污染物排放量降低,将SO2固化到烧结矿中是从源头上减少烟气中SO2含量的好办法。

安徽工业大学在烧结原料中添加微量胺类物质(尿素是最佳选择,最适宜配比为0.05%)的实验表明,利用烧结过程的热力学条件,可实现多种污染物的同步减排,无须建立脱除工艺流程,成本比末端治理大幅度降低。

目前,我国已全面开展烧结烟气脱硫工作,石灰—石膏法、氨法、镁法、活性炭法等均有不少成功的案例,但均存在不同程度的问题,一些企业在攻克这些问题方面各有收获。

柳钢采用焦化废氨水吸收烧结烟气中SO2的氨—硫铵工艺,运行中注意采取了5项措施:适当添加消泡剂,更换结晶罐的硫铵溶液,调整真空结晶罐的真空度,控制结晶罐液位,对升膜蒸发器的结垢进行清洗。采取这些措施后,真空结晶罐内的硫铵溶液泡沫和杂质大为减少,沸腾量和硫铵制备系统各工艺参数稳定,操作控制良好。

攀钢开发出适应攀西钒钛磁铁矿烧结烟气特性(烟气含SO2在4000mg/Nm3~7000mg/Nm3)的脱硫溶液、防止脱硫剂逃逸技术与脱硫剂中毒解毒技术,并建立复杂体系下脱硫溶液有效成分的分离检测方法,其准确度达到90%以上。攀钢研究形成了防止脱硫系统堵塞的工程技术,解决了烧结烟气粉尘和次生硫磺引起的系统堵塞导致系统停运的难题;研究形成了有机胺法烧结烟气高效脱硫工艺装备成套技术,运用该技术设计建造的攀钢3号烧结烟气脱硫系统,投产3天就实现了连续稳定运行,与烧结机同步作业率达到80%以上,脱硫率达到90%以上,日产硫酸70吨,吨硫酸脱硫剂消耗小于10千克。

宁波太极环保设备有限公司开发成功DS-二氧化硫治理技术(利用钢渣作为脱硫剂)和DS-多相反应器(烟气与脱硫液同步由上向下运行,经过多级反应塔),浆液PH值在6.5~6,脱硫效率大于93%,成本较低。

运行效率低、效果差的问题待解决

尽管烧结烟气治理工作取得了巨大的进步,但仍存在一些问题亟待解决。中国钢铁工业协会的专家指出,当前烧结机环保设施存在的主要问题是运行效率低、效果差。

新环保法将于明年1月1日正式实施,截至今年7月底,我国钢铁企业仍有约31%的烧结机面积和90%的球团生产线未配套脱硫设施。根据环保部的减排核查结果,即使配套了脱硫设施,烧结(球团)脱硫设施平均综合脱硫效率不足50%。这些减排效果差、不能长期稳定达标的脱硫设施均须整改。部分减排效率低、副产品质量差的技术仍将是下一步烧结烟气环保治理技术工艺要解决的重点。

从技术角度,宝钢等企业的专家建议:以循环烧结技术为代表的综合治理技术既可以减排烟气总量,又可以回收废热,具有较重大的减排节能实效,推荐新烧结建设项目和老烧结机提产改造时采用这类技术;考虑新烧结机烟气净化技术时,推荐采用SDA(旋转喷雾干燥)+SCR(选择性催化还原)脱硫脱硝综合处理技术;在新形势下须要共同合作推进烧结清洁生产实践。

同时,业界呼吁国家有关部门参照对电力企业的环保政策,对运用烧结烟气治理新技术效率高、减排效果好的企业给予奖励;国家加大对环保共性技术研发的经费补助,对企业自行研发出来的首台(套)的设备、技术给予奖励;组织企业进行如何运用环保技术、设备的经验交流。