燒結(jié)煙氣排放超低改造項目在長鋼公司的應(yīng)用

大氣網(wǎng)訊:摘要：應(yīng)環(huán)保要求，首鋼長治鋼鐵有限公司于2019年8月開始對4號、5號燒結(jié)機頭煙氣排放進(jìn)行超低改造，選擇了循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝系統(tǒng)和SCR脫硝工藝技術(shù)，經(jīng)過5個月緊張有序的施工，于2020年1月中旬對接完成，投運調(diào)試后滿足設(shè)計要求，達(dá)到超低排放要求。

關(guān)鍵詞：煙氣 脫硫 脫硝 改造

1 前言

首鋼長治鋼鐵有限公司（簡稱首鋼長鋼公司）屬山西省國有重點鋼鐵企業(yè)，位于山西省東南部，長治市潞州區(qū)西北三十公里處，地處上黨盆地正中。前身為始建于1946年的故縣鐵廠，是中國共產(chǎn)黨于戰(zhàn)爭年代在太行山革命根據(jù)地創(chuàng)建的第一個鋼鐵企業(yè)，曾經(jīng)為解放戰(zhàn)爭、抗美援朝戰(zhàn)爭和新中國的建設(shè)事業(yè)做出過重要貢獻(xiàn)，被譽為“共和國紅色鋼鐵的搖籃”。2013年根據(jù)環(huán)保要求，長鋼兩臺200m2燒結(jié)機機頭煙氣配套了脫硫設(shè)備，脫硫系統(tǒng)采用密相塔半干法煙氣脫硫技術(shù)，無脫硝工藝。此脫硫系統(tǒng)無法實現(xiàn)超低排放，不滿足超低排放限值：顆粒物≤10mg/m2；二氧化硫≤35mg/m2；氮氧化物≤50mg/m2的要求，面對嚴(yán)峻的環(huán)保管控形勢，國家政策要求，必須對燒結(jié)機煙氣脫硫、脫硝進(jìn)行提標(biāo)改造。2019年7月集團公司批準(zhǔn)長鋼投建4號、5號燒結(jié)煙氣超低排放改造工程項目（即脫硫系統(tǒng)升級改造，增加脫硝系統(tǒng)），8月開始施工，于2020年1月與燒結(jié)煙氣管道對接投運，共投資21877.49萬元，投運后煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物濃度明顯下降，達(dá)到了國家超低排放值以下。

2 項目提出的背景

（1）隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，當(dāng)前中國經(jīng)濟發(fā)展步入新常態(tài)，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)融合顯得尤為重要。為此，國家正在積極探索綠色生態(tài)發(fā)展新路徑，“十三五”規(guī)劃首次提出“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善”新目標(biāo)，綠色發(fā)展貫穿于“十三五”經(jīng)濟社會發(fā)展各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)?！笆濉币?guī)劃的十個目標(biāo)中，加強生態(tài)文明建設(shè)首度被寫入五年規(guī)劃，這說明生態(tài)文明建設(shè)將在未來的經(jīng)濟社會發(fā)展中古據(jù)十分重要的地位。

（2）《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，持續(xù)加強推進(jìn)大氣、水、土壤污染防治?！秶噎h(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中指出加強工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，繼續(xù)加強對二氧化硫、氮氧化物、顆粒物以及重金屬的排放控制。

（3）2017年2月17日，在“十三五”規(guī)劃發(fā)展方向推動下，環(huán)保部印發(fā)了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，長治市被列為國家2+26城市，要求2018年執(zhí)行國家鋼鐵、焦化和火電特別排放標(biāo)準(zhǔn)，2019年生態(tài)環(huán)境部《關(guān)于推進(jìn)實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》要求實施超低排放，同時山西省、長治市2019年分別出臺文件要求2019年12月31日前完成鋼鐵企業(yè)超低排放改造。

（4）項目建設(shè)前長鋼煉鐵廠兩臺燒結(jié)機，各配置兩合主風(fēng)機，主風(fēng)機后設(shè)有脫硫設(shè)施，脫硫系統(tǒng)采用密相塔半干法煙氣脫硫技術(shù)，無脫硝工藝。運行指標(biāo)如下：

燒結(jié)機現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)無法實現(xiàn)超低排放，不滿足超低排放限值：顆粒物<10mg/m3，二氧化硫<35mg/m3，氮氧化物≤50mg/m3的要求，面對嚴(yán)峻的環(huán)保管控形勢，國家政策要求，必須對燒結(jié)機煙氣脫硫、脫硝進(jìn)行提標(biāo)改造。

3 工藝選擇

3.1 脫硫脫硝方案確定的原則

目前國內(nèi)外脫硫脫硝方案很多，工程應(yīng)用也較多，具體到本工程脫硫脫硝方案的確定遵循以下原則：

（1）煙氣脫硫脫硝工程建設(shè)符合我國方針和政策，貫徹安全、可靠、經(jīng)濟、適用并符合國情的原則。

（2）選擇工藝技術(shù)成熟、先進(jìn)、經(jīng)濟合理的工藝系統(tǒng)。

（3）考慮節(jié)約用水。

（4）考慮主機規(guī)模和煙氣量變化等要求。

（5）考慮 SO2濃度、二氧化硫控制規(guī)劃、環(huán)境要求的脫硫效率。

（6）考慮 NOX濃度、氮氧化物控制規(guī)劃、環(huán)境要求的脫硝效率。

（7）應(yīng)充分考慮脫硫劑供應(yīng)條件、脫硝劑供應(yīng)條件、脫硫副產(chǎn)品的綜合利用條件。

（8）應(yīng)充分考慮廢水、廢渣排放條件。

（9）應(yīng)充分考慮廠區(qū)總布置條件等因素。

（10）應(yīng)考慮生產(chǎn)過渡的方便，脫硫設(shè)施的建設(shè)盡量減少對主機生產(chǎn)的影響。

3.2 脫硫工藝選擇

由于環(huán)保的要求日益嚴(yán)格，結(jié)合現(xiàn)有的主流脫硫工藝，針對本工程及以上原則，通過市場調(diào)研，借鑒燒結(jié)、電廠、焦化等行業(yè)的脫硫業(yè)績，目前市場占有率較多可供選擇的脫硫技術(shù)主要有：循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法（SDA）、石灰石-石膏濕法工藝、氨-硫銨濕法脫硫工藝、活性焦法脫硫工藝、煙道噴射工藝。長鋼公司結(jié)合當(dāng)前實際情況經(jīng)過對以上工藝的評價，選擇了循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝。循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝系統(tǒng)主要由吸收劑制備及供應(yīng)、吸收塔、物料再循環(huán)、工藝水系統(tǒng)、脫硫后除塵器以及儀表控制系統(tǒng)等組成。技術(shù)特點：

（1）該工藝整個過程為干態(tài)，有利于文明生產(chǎn)的要求。

（2）該工藝具有巨大的比表面積，可以吸附成氣溶膠狀的 SO3粒子，從而脫除幾乎全部的 SO3，因此，煙囪無需防腐，大大節(jié)省煙囪的防腐費用及今后的維護(hù)費用；

（3）該工藝是一種脫硫除塵一體化的工藝，脫硫后采用布袋除塵器，可以達(dá)到 10mg/Nm3的排放要求。

（4）通過流化床內(nèi)所具有的激烈湍動和巨大表面積的顆粒的作用，可將PM10、PM2.5以及更細(xì)的細(xì)微顆粒物凝并成大顆粒，然后通過布袋除塵器可以有效地去除。

（5）脫硫系統(tǒng)的建設(shè)不影響主機的正常運行，可利用主機短暫的停機檢修時間進(jìn)行煙氣系統(tǒng)的接駁。

（6）脫硫系統(tǒng)不用防腐，整體占地面積小，造價低，今后的維護(hù)費用小。

（7）無廢水排放，符合工業(yè)用水零排放的要求。（8）該工藝可以有效地脫除HCl、HF、重金屬、二噁英等有害物質(zhì)。

（9）啟動方便，煙氣工況適應(yīng)性強，對各種含硫濃度的煙氣均能有效進(jìn)行凈化，設(shè)有清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，對主機負(fù)荷的變化均能快速適應(yīng)。

（10）技術(shù)成熟、可靠，設(shè)備可靠，經(jīng)濟上有好的性價比。

（11）SO2 、NOX、粉塵等污染物達(dá)到超凈排放，并可對 SO3、二噁英、重金屬進(jìn)行協(xié)同脫除。

3.3 脫硝工藝選擇

燒結(jié)行業(yè)目前有應(yīng)用業(yè)績的脫硝技術(shù)，主要有活性炭吸附技術(shù)、燒結(jié)煙氣選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR 脫硝）以及其他低溫協(xié)同脫硝技術(shù)等，針對本工程及以上原則，長鋼公司采用中溫 SCR 脫硝工藝。SCR脫硝工藝是在一定溫度和催化劑存在的情況下，向煙氣中通入還原劑 NH3，將煙氣中的NOx還原為無害的氮氣（N2）和水（H2O）。它是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為成熟的煙氣脫硝工藝。此工藝在首鋼遷鋼已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用，根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有燒結(jié)球團 SCR 脫硝情況，2016 年前后韓國浦項、臺灣中鋼、上海寶鋼 4 燒 600m2 燒結(jié)機實施的 SCR 脫硝項目均采用 280℃的溫度反應(yīng)窗口的催化劑，尤其是寶鋼 4 燒 600m2燒結(jié)機 SCR 脫硝項目 2016年10月份投運，至今運行穩(wěn)定。

4 工藝流程

燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工藝中，脫硫部分?jǐn)M采用 “SSC 燒結(jié)（球團）煙氣干式超凈工藝”（簡稱 SSC 干式工藝），脫硝部分采用 SCR 脫硝技術(shù)。本項目脫硫脫硝除塵系統(tǒng)按“一機一塔”方案，配置干法脫硫脫硝除塵裝置，采用兩級風(fēng)機串聯(lián)的布置方式，具體工藝流程：燒結(jié)機→現(xiàn)有電除塵器→現(xiàn)有主抽風(fēng)機→脫硫反應(yīng)塔（新建）→布袋除塵器（新建）→GGH 換熱器（原煙氣段）→SCR 脫硝→GGH 換熱器（凈煙氣段）→脫硫脫硝引風(fēng)機→煙囪排放。

4.1 脫硫、除塵系統(tǒng)

循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝系統(tǒng)主要由脫硫塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)、吸收劑制備及供應(yīng)系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、流化風(fēng)系統(tǒng)、脫硫灰外排系統(tǒng)等組成。

4.2 脫硝系統(tǒng)

在脫硫裝置之后，對應(yīng)一套 SCR 脫硝系統(tǒng)。主要由以下幾個分系統(tǒng)組成：氨區(qū)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、脫硝反應(yīng)系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)、煙氣換熱系統(tǒng)、煙氣加熱系統(tǒng)等組成。

5 項目施工

該項目由山東國舜公司承建，于2019年8月開始施工，兩臺燒結(jié)機各投建一套脫硫脫銷系統(tǒng)，經(jīng)過施工方緊張有序的施工組織，兩套系統(tǒng)先后分別于2019年12月28日和2020年1月12日完工，分別利用7天的停機檢修時間把新系統(tǒng)的入口、出口與舊系統(tǒng)的入口、出口對接，舊系統(tǒng)隔離拆除。

6 使用效果

目前處于調(diào)試階段，煙氣含塵量、二氧化硫、氮氧化物達(dá)到了設(shè)計要求，滿足超低排放要求。投運后的在線數(shù)據(jù)如表2。

7 結(jié)論

長鋼公司煉鐵廠通過前期對多種脫硫脫硝工藝的考察對比，選擇了循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝和SCR脫硝工藝，經(jīng)過五個月的施工，安全投運，脫硫系統(tǒng)較舊系統(tǒng)的除塵和脫硫效果好，脫硝系統(tǒng)調(diào)試時間較長，目前數(shù)據(jù)波動較大，基本達(dá)到了設(shè)計效果，需要進(jìn)一步優(yōu)化操作。