北京晨晰鈣基移動(dòng)床（CMB）干法脫硫工藝在高爐熱風(fēng)爐尾氣超低排放治理項(xiàng)目中的應(yīng)用

大氣網(wǎng)訊:熱風(fēng)爐是鋼廠高爐煉鐵生產(chǎn)中必不可少的重要設(shè)備，它是為生產(chǎn)工藝提供熱氣流得集燃燒與傳熱過(guò)程于一體的熱工設(shè)備。目前，煉鐵高爐普遍采用的是間歇式工作的蓄熱式熱風(fēng)爐，為持續(xù)不斷抵提供高溫?zé)犸L(fēng)，一般每座高爐配有3-4臺(tái)熱風(fēng)爐。高爐熱風(fēng)爐的燃料為高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣，在燃燒加熱過(guò)程中不可避免將產(chǎn)生SO2和NOx等污染物，因其廢氣排放量較大而對(duì)大氣環(huán)境造成的污染已不可忽視。目前正在執(zhí)行的《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 28663-2012）已將熱風(fēng)爐廢氣的污染排放納入嚴(yán)格控制，主要考核指標(biāo)限值為：顆粒物15mg/Nm3，二氧化硫80mg/Nm3，氮氧化物（以NO2計(jì)）300mg/Nm3。各地地方標(biāo)準(zhǔn)更是日趨嚴(yán)格，如山東省于2019年11月01日實(shí)施的地方標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/ 990—2019）中進(jìn)一步提高了考核指標(biāo)限值：顆粒物10mg/Nm3，二氧化硫50mg/Nm3，氮氧化物（以NO2計(jì)）150mg/Nm3。

1.脫硫工藝方案的選擇

基于高爐熱風(fēng)爐煙氣特點(diǎn)及超低排放達(dá)標(biāo)需要，需要脫硫工藝滿足如下要求：

（1）運(yùn)行穩(wěn)定性要求。

熱風(fēng)爐投運(yùn)后，在其使用周期內(nèi)各熱風(fēng)爐爐交替燃燒，不能熄火。因此，要求脫硫系統(tǒng)設(shè)備能常年穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）耐溫能力要求。

熱風(fēng)爐煙溫波動(dòng)大，預(yù)熱器故障時(shí)高達(dá)350度，要求脫硫設(shè)施耐溫能力高。

（3）性價(jià)比要求。

必須創(chuàng)新工藝設(shè)計(jì)，優(yōu)化工藝流程，合理進(jìn)行設(shè)備選型。

（4）占地面積要求。

新增脫硫設(shè)施盡量占地面積小，布置緊湊。

目前煙氣脫硫技術(shù)可分為濕法、干法和半干（半濕）法。濕法FGD技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，包括氨法、石灰石-石膏法、雙堿法等，濕法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，但普遍存在腐蝕嚴(yán)重、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、易造成二次污染及容易產(chǎn)生白煙出現(xiàn)需要煙氣消白等問(wèn)題。

干法FGD技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無(wú)污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過(guò)程中無(wú)明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)，是適合熱風(fēng)爐尾氣特點(diǎn)的優(yōu)選技術(shù)。

目前典型的干法脫硫工藝的對(duì)比如下：

通過(guò)上述工藝的對(duì)比，結(jié)合熱風(fēng)爐煙氣的特點(diǎn)和熱風(fēng)爐裝置的設(shè)備配備情況，綜合考慮鋼鐵廠內(nèi)部的原料和副產(chǎn)品情況，鈣基移動(dòng)床（CMB）干法脫硫工藝是干法中的最優(yōu)工藝，主要有以下方面原因：

1） 由于熱風(fēng)爐存在煙氣量周期波動(dòng)的情況，CFB工藝存在塌床風(fēng)險(xiǎn)，影響運(yùn)行平穩(wěn)性，不推薦CFB工藝。

2） SDS在煙氣負(fù)荷周期性大負(fù)荷變動(dòng)時(shí)可以通過(guò)調(diào)整磨機(jī)的運(yùn)行來(lái)適應(yīng)，但頻繁的調(diào)整影響磨機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，且SDS工藝的脫硫劑價(jià)格比較高，副產(chǎn)品為鈉鹽，屬于危險(xiǎn)廢棄物，處置較為困難，不推薦采用。

3） CMB干法工藝，運(yùn)行穩(wěn)定性好，能夠適應(yīng)煙氣量的波動(dòng)，不需要操作工人干預(yù)運(yùn)行，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，綜合優(yōu)勢(shì)明顯。

綜上所述，移動(dòng)床干法（CMB）脫硫工藝為適合熱風(fēng)爐煙氣工況特點(diǎn)及超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求的最佳工藝，其流程為：

熱風(fēng)爐煙氣→移動(dòng)床干法（CMB）脫硫裝置→風(fēng)機(jī)→原煙囪

2.移動(dòng)床干法脫硫工藝簡(jiǎn)述

CMB脫硫工藝流程示意圖

移動(dòng)床干法脫硫工藝的流程是把脫硫劑用噸包運(yùn)輸?shù)叫读蠙C(jī)，依次通過(guò)卸料機(jī)、吸收劑料倉(cāng)、斗式提升機(jī)、水平輸送機(jī)、輸送皮帶輸送到脫硫塔的每個(gè)倉(cāng)室內(nèi)，充填在脫硫塔內(nèi)，并在脫硫塔內(nèi)從上往下移動(dòng)。來(lái)自熱風(fēng)爐的煙氣垂直進(jìn)入脫硫塔的下部，由內(nèi)向外水平穿過(guò)脫硫劑，脫硫劑中的堿基與SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，脫掉SO2。凈化后的煙氣從脫硫塔側(cè)面出口排出，然后由引風(fēng)機(jī)輸送至煙囪排放。

脫硫塔中的脫硫劑從上往下移動(dòng)，即保持脫硫塔上部的脫硫劑為最新的，經(jīng)使用一段時(shí)間后去往脫硫塔下部。

反應(yīng)后產(chǎn)物通過(guò)塔底脫硫劑排出閥排出，通過(guò)刮板機(jī)、皮帶機(jī)、斗提機(jī)等輸送到廢料倉(cāng)，然后通過(guò)汽車外運(yùn)作為廢料處置。

脫硫副產(chǎn)品是石膏、碳酸鈣、消石灰的混合物，成顆粒裝，可以作為水泥生料或建材原料使用，也有用于改良土壤、基坑回填、處理廢水、中和污泥等，綜合利用非常方便。如業(yè)主無(wú)法落實(shí)出路，北京晨晰負(fù)責(zé)全部回收。

脫硫反應(yīng)器是對(duì)煙氣中SO2進(jìn)行脫除的主體裝置。反應(yīng)器采用是移動(dòng)層式，煙氣與脫硫劑接觸的過(guò)程中，煙氣中的粉塵和SO2被去除。脫硫劑在80~400℃溫度范圍內(nèi)，都可以可良好地吸收SO2。在煙氣中有NOx、O2、H2O共存情況下，SO2的吸收顯著加快。吸收的SO2最終形成固體的無(wú)水石膏。

3.北京晨晰移動(dòng)床干法脫硫工藝優(yōu)勢(shì)說(shuō)明

在傳統(tǒng)移動(dòng)床干法（CMB）脫硫工藝的基礎(chǔ)上，北京晨晰結(jié)合公司自身研發(fā)、生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)圍繞全鏈條進(jìn)行了持續(xù)的完善和創(chuàng)新，從工藝到脫硫劑方面均具有自身獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3.1北京晨晰CMB工藝特點(diǎn)

（1）建議使用工況：低塵低硫工況，用于焦?fàn)t煙氣超凈排放項(xiàng)目中時(shí)需在脫硫塔后設(shè)置高效布袋除塵器，確保煙塵排放濃度滿足超低排放要求；

（2）脫硫系統(tǒng)能耗低、無(wú)廢水等二次污染物產(chǎn)生，無(wú)“白煙”現(xiàn)象，下游設(shè)備無(wú)腐蝕現(xiàn)象；

（3）脫硫劑為自主研發(fā)的產(chǎn)品，且具有自己的生產(chǎn)基地，確保短時(shí)間內(nèi)為業(yè)主提供質(zhì)量可靠、性價(jià)比高的脫硫劑；

（4）與現(xiàn)有噴煤系統(tǒng)的廢氣煙道做必要的壓力流量監(jiān)測(cè)、聯(lián)鎖，以確保煙氣量的相互平衡，既保證噴煤制粉用熱風(fēng)廢氣，亦保證干法脫硫的達(dá)標(biāo)排放；

（5）可根據(jù)場(chǎng)地設(shè)計(jì)不同規(guī)模不同結(jié)構(gòu)的裝置模塊單元，占地面積??；

（6）脫硫系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便，所需定員少；

（7）脫硫效率高達(dá)95%以上，脫硫過(guò)程中壓降在2.0kPa左右，基本沒(méi)有降溫；

（8）脫硫后的脫硫劑，是含有較多石膏的中性硬化物，穩(wěn)定，易進(jìn)行填埋處理，也可用在污泥處理和除臭方面；

（9）為確保任何情況下都不影響熱風(fēng)爐的正常生產(chǎn)，系統(tǒng)設(shè)有旁路系統(tǒng)，在脫硫系統(tǒng)檢修時(shí)，煙氣直接進(jìn)入現(xiàn)有煙囪。

3.2脫硫劑特點(diǎn)

CMB移動(dòng)床干法脫硫中影響脫硫效及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵是脫硫劑，北京晨晰所用脫硫劑由北京晨晰聯(lián)合西南院、齊齊哈爾大學(xué)聯(lián)合研發(fā)具有如下特點(diǎn)：

（1）脫硫劑成分主要為消石灰、黏合劑等；

（2）Ca(OH)2利用率高；

（3）高強(qiáng)度、高硫容；

（4）溫度適應(yīng)性廣（80~350℃）

4.典型業(yè)績(jī)1-星原鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠蓄熱式熱風(fēng)爐煙氣脫硫工程

4.1 工程建設(shè)情況總說(shuō)明

星原鋼鐵集團(tuán)有限公司為嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)政策，達(dá)到最新煉鐵煙氣大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及公司環(huán)保要求，需對(duì)煉鐵廠3座550m3高爐配套熱風(fēng)爐進(jìn)行煙氣脫硫處理。使污染物排放水平達(dá)到以下限值：煙塵<10mg/Nm3，SO2<35mg/Nm3。

本工程按照每座高爐設(shè)置一套脫硫裝置考慮，設(shè)增壓風(fēng)機(jī)，處理后煙氣回原煙囪。脫硫除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最大瞬時(shí)煙氣量按照10.5萬(wàn)標(biāo)方/小時(shí)考慮。

本項(xiàng)目為交鑰匙工程，包括設(shè)計(jì)、供貨、施工以及調(diào)試移交，于4月10日土建開(kāi)工，經(jīng)過(guò)100天的緊張施工，7月下旬投運(yùn)，已通過(guò)第三方驗(yàn)收。相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：

4.2運(yùn)行畫面及運(yùn)行數(shù)據(jù)

實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)

8h的CEMS曲線

24h的CEMS曲線

4.3運(yùn)行成本分析（8760h）

根據(jù)1#、2#脫硫裝置投運(yùn)8個(gè)月以來(lái)的數(shù)據(jù)分析，單座550m3高爐配套熱風(fēng)爐的年運(yùn)行成本計(jì)算如下表。

5.典型業(yè)績(jī)2--山東隆盛鋼鐵有限公司高爐熱風(fēng)爐煙氣超低排放工程

山東隆盛鋼鐵有限公司高爐熱風(fēng)爐煙氣超低排放工程于2019年9月份開(kāi)始投料試車，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行進(jìn)入正式運(yùn)行階段，至今已連續(xù)運(yùn)行6個(gè)月，脫硫除塵效果可靠，可連續(xù)、穩(wěn)定地達(dá)到超低排放要求，優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

168h聯(lián)動(dòng)試運(yùn)行報(bào)告、脫硫工程全貌、DCS畫面、熱風(fēng)爐脫硫入口、熱風(fēng)爐脫硫在線監(jiān)測(cè)工藝參數(shù)表分別如下圖：

在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

6.結(jié)論

北京晨晰鈣基移動(dòng)床（CMB）干法煙氣脫硫工藝在星原鐵廠高爐熱風(fēng)爐脫硫工程、山東隆盛鋼鐵有限公司高爐熱風(fēng)爐煙氣超低排放工程的成功應(yīng)用表明該工藝具有如下突出優(yōu)勢(shì)：

（1）施工方面：施工速度快、工人操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全可靠。

（2）運(yùn)行穩(wěn)定性：通過(guò)半年多的運(yùn)行，在熱風(fēng)爐幾次工況波動(dòng)，煙氣超溫的情況下，仍然能保證排放達(dá)標(biāo)和安全運(yùn)行。

通過(guò)實(shí)踐總結(jié)，晨晰環(huán)保的鈣基移動(dòng)床（CMB）干法煙氣脫硫工藝是適應(yīng)高爐熱風(fēng)爐煙氣脫硫工況的首選技術(shù)，值得廣泛的推廣應(yīng)用。

綜上所述，CMB移動(dòng)床干法脫硫工藝在高爐熱風(fēng)爐煙氣凈化工程的建設(shè)和成功運(yùn)行說(shuō)明，本工藝完全適應(yīng)熱風(fēng)爐煙氣工況特點(diǎn)，不但可確保系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定地滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且具有脫硫效率高、煙氣排放無(wú)白煙、副產(chǎn)物容易處置等優(yōu)點(diǎn)。北京晨晰環(huán)保工程有限公司在多個(gè)熱風(fēng)爐脫硫工程中成功實(shí)踐，為高爐熱風(fēng)爐煙氣超低排放提供了一條切實(shí)可行的脫硫除塵技術(shù)路線和寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)。