優(yōu)質(zhì)硫酸亞鐵廠(chǎng)家燒結(jié)行業(yè)超低排放津西鋼鐵同時(shí)脫硫脫硝除塵，滿(mǎn)足鋼鐵行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)

　　優(yōu)質(zhì)硫酸亞鐵生產(chǎn)廠(chǎng)家燒結(jié)行業(yè)超低排放津西鋼鐵同時(shí)脫硫脫硝除塵，滿(mǎn)足鋼鐵行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)。基于當(dāng)前環(huán)境污染現(xiàn)狀及國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，津西鋼鐵對(duì)2號(hào)265 m2燒結(jié)機(jī)實(shí)施技術(shù)改造，2018年10月5日，項(xiàng)目圓滿(mǎn)通過(guò)168 h滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行性能考核。低溫?zé)煔庋�環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)開(kāi)發(fā)了獨(dú)有的低溫氧化催化劑和高效的循環(huán)流化床反應(yīng)器，解決了NO的低成本氧化和SO2及NOx高效脫除的兩大關(guān)鍵難題。該技術(shù)的成功應(yīng)用，為燒結(jié)煙氣實(shí)現(xiàn)超低排放的提供了一條經(jīng)濟(jì)可靠的技術(shù)路線(xiàn)。

　　1、煙氣循環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵技術(shù)開(kāi)發(fā)了獨(dú)有的低溫氧化催化劑和高效的循環(huán)流化床反應(yīng)器，解決了NO的低成本氧化和SO2及NOx高效脫除的兩大關(guān)鍵難題。

　　2、該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了脫硫脫硝副產(chǎn)物的資源化利用，可脫除強(qiáng)酸、重金屬、二噁英等多種污染物，無(wú)廢水產(chǎn)生、無(wú)低溫腐蝕、無(wú)煙囪水汽。

　　主要內(nèi)容

　　為滿(mǎn)足國(guó)家和地方環(huán)保要求，2017年9月，津西鋼鐵對(duì)2號(hào)265 m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)行脫硫脫硝除塵技術(shù)改造，改造要求凈化后的煙氣SO2排放濃度<30 mg/m3，NOx排放濃度<50 mg/m3，粉塵排放濃度<10 mg/m3，滿(mǎn)足鋼鐵行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　燒結(jié)低溫脫硝的技術(shù)路線(xiàn)分為氧化脫硝和還原脫硝2種，結(jié)合濕法、半干法和干法脫硫3種脫硫路徑，脫硫脫硝除塵技術(shù)路線(xiàn)主要包括氧化+濕法、氧化+半干法、活性炭法、SCR+濕法(先脫硝后脫硫)、濕法+SCR(先脫硫后脫硝)、半干法+ SCR等，但均無(wú)法滿(mǎn)足鋼鐵行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)充分調(diào)研和反復(fù)論證，津西鋼鐵確定改造方案為新建一套煙氣脫硫脫硝除塵系統(tǒng)，采用低溫?zé)煔庋�環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵技術(shù)。

　　1 工藝流程

　　燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵系統(tǒng)流程如圖1所示。燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)煙氣排出溫度一般在100～150 ℃，在低溫催化劑和強(qiáng)氧化劑的作用下，大多數(shù)NO被氧化成NO2，隨后煙氣進(jìn)入到脫硫脫硝反應(yīng)塔底部。塔底部設(shè)一布風(fēng)裝置，煙氣流經(jīng)時(shí)可均勻分布。吸收劑通過(guò)一套噴射裝置在布風(fēng)裝置上部噴入，布風(fēng)裝置的上部同樣設(shè)有噴水裝置，噴入的霧化水使煙氣降至一定溫度。吸收劑與增濕后的煙氣相混合，并與煙氣中的SO2、NOx反應(yīng)，生成CaSO3、CaSO4、Ca(NO2)2和Ca(NO3)2等。

　　圖1 燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵系統(tǒng)流程

　　由于在脫硫脫硝過(guò)程中，煙氣中的大量酸性物質(zhì)(尤其是SO3)被脫除，因此煙氣的酸露點(diǎn)溫度很低，排煙溫度高于露點(diǎn)溫度，所以不需再加熱。反應(yīng)塔上部設(shè)有回流裝置，塔中的煙氣和吸收劑顆粒在向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)有一部分煙氣及固體顆粒產(chǎn)生回流，形成很強(qiáng)的內(nèi)部湍流，從而增加了煙氣與吸收劑的接觸效率，使脫硫脫硝反應(yīng)更加充分。同時(shí)固體顆粒在上部產(chǎn)生強(qiáng)烈的回流，加強(qiáng)了固體顆粒之間的碰撞和摩擦，不斷地暴露出新鮮的吸收劑表面，大大提高了吸收劑的利用率。并且吸收塔較高，煙氣在反應(yīng)塔內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，使得煙氣中的SO2、NO2能夠與吸收劑充分混合反應(yīng)，99%的脫硫反應(yīng)和90%的脫硝反應(yīng)都在脫硫脫硝反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行并完成。

　　2 工藝優(yōu)勢(shì)

　　煙氣循環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵技術(shù)是一種低溫干法同時(shí)脫硫脫硝工藝。該技術(shù)以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，利用催化劑和強(qiáng)氧化劑將NO氧化為NO2，通過(guò)吸收劑的多次再循環(huán)利用，延長(zhǎng)吸收劑與煙氣的接觸時(shí)間，以達(dá)到高效脫硫脫硝的目的，其技術(shù)核心是開(kāi)發(fā)了獨(dú)有的低溫氧化催化劑和高效的循環(huán)流化床反應(yīng)器，解決了NO的低成本氧化和SO2及NOx高效脫除的兩大關(guān)鍵難題。該工藝具有脫除效率高，流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，副產(chǎn)品易于處理等顯著優(yōu)點(diǎn)，其脫硫效率可達(dá)到85%～99%，脫硝效率可達(dá)到70%～98%，系統(tǒng)出口粉塵濃度<5 mg/m3，完全可以滿(mǎn)足超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　相比采用循環(huán)流化床原理的半干法脫硫工藝，本工藝的特點(diǎn)是采用新型布風(fēng)裝置，加快氣體對(duì)固體顆粒的加速作用，快速獲得均一的氣固濃度分布，縮短塔入口的長(zhǎng)度，提高床層利用效率，同時(shí)，塔下部是脫硫脫硝反應(yīng)迅速進(jìn)行的區(qū)域，采用新型布風(fēng)裝置，消除了塔下部流場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)，提高了顆粒均勻性和脫硫脫硝效率，同時(shí)保持低反應(yīng)物消耗率。

　　3 參數(shù)設(shè)計(jì)

　　低溫?zé)煔馔瑫r(shí)脫硫脫硝除塵系統(tǒng)，主要由煙氣系統(tǒng)、吸收劑儲(chǔ)存、輸送及循環(huán)系統(tǒng)、水系統(tǒng)、灰渣輸送系統(tǒng)、公用介質(zhì)及控制系統(tǒng)等組成。單套脫硫脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

　　表1 單套脫硫脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)

　　4 改造前后效果對(duì)比

　　2018年10月5日，項(xiàng)目圓滿(mǎn)通過(guò)168 h滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行性能考核，期間，SO2入口平均值為638.5 mg/m3，出口平均值為2.3 mg/m3(見(jiàn)圖2a);NOx入口平均值為198.9 mg/m3，出口平均值為15.5 mg/m3(見(jiàn)圖2b);粉塵排放濃度較低，出口粉塵平均濃度為1.85 mg/m3(見(jiàn)圖2c)。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，煙氣排放各項(xiàng)指標(biāo)低于燒結(jié)行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)如表2所示，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，運(yùn)行參數(shù)均優(yōu)于設(shè)計(jì)參數(shù)，系統(tǒng)可穩(wěn)定達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)表3，運(yùn)行費(fèi)用約3 500元/h，折合噸礦運(yùn)行費(fèi)用<9.5元。

　　圖2 系統(tǒng)168 h滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行性能考核期間SO2、NOx、粉塵排放情況

　　表2 主要設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)

　　表3 主要能源、介質(zhì)消耗

　　5 副產(chǎn)物利用

　　采用鈣基脫硫劑單純脫除煙氣中SO2的半干法工藝，包括目前普遍采用的循環(huán)流化床脫硫工藝、SDA旋轉(zhuǎn)噴霧工藝及密相干塔工藝等，產(chǎn)生的脫硫渣主要成分為CaSO3、CaSO4、CaCO3及Ca(OH)2等，其中CaSO3占多數(shù)。由于脫硫時(shí)系統(tǒng)采用的鈣硫比不同，脫硫渣中CaSO3的組分一般控制在(35±10)%，脫硫渣平均粒徑在10 μm左右，堆比重在600～900 kg/m3。由于CaSO3對(duì)水泥中礦物的選擇性較強(qiáng)，不具有應(yīng)用的普遍適應(yīng)性，因此無(wú)論是電廠(chǎng)煙氣還是燒結(jié)煙氣的干法脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的脫硫渣都很難利用。多數(shù)堆棄，或有限地利用于礦井填埋，路基鋪墊等，無(wú)法高效利用。

　　低溫?zé)煔庋�環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵工藝對(duì)煙氣進(jìn)行處理后，副產(chǎn)物的主要礦物組成是CaSO4、Ca(NO3)2、Ca(NO2)2及其他鈣化合物。CaSO4是礦渣粉生產(chǎn)企業(yè)常用的外加劑，也是GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》所允許添加的外加劑。硝酸鹽和亞硝酸鹽不僅能作為混凝土的早強(qiáng)劑組分，而且可以作為混凝土防凍劑組分使用。我國(guó)曾生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)以硝酸鹽和亞硝酸鹽為主的許多品種的早強(qiáng)劑或防凍劑，如Ca(NO2)2—Ca(NO3)2、Ca(NO2)2—Ca(NO3)2—CO(NH2)2、Ca(NO2)2—Ca(NO3)2—CaCl2、以及Ca(NO2)2—Ca(NO3)2—CaCl2—C5H4N4O3等。Ca(NO2)2的摻入還可以防止混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕，因其可以促使鋼筋表面形成致密的保護(hù)膜。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，其副產(chǎn)物可用于礦渣粉生產(chǎn)用添加劑和配制鋼鐵渣粉早強(qiáng)激發(fā)劑，達(dá)到提高礦渣的活性，并解決鋼鐵渣粉早期強(qiáng)度低的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到“零排放”，還具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　重要結(jié)論

　　低溫?zé)煔庋�環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低溫條件下NO向NO2的高效轉(zhuǎn)化、SO2與NO2的同塔高效脫除以及脫硫脫硝副產(chǎn)物的資源化利用，同時(shí)可脫除強(qiáng)酸、重金屬、二噁英等多種污染物，且無(wú)廢水產(chǎn)生、無(wú)低溫腐蝕、無(wú)煙囪水汽。

　　經(jīng)過(guò)對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行及168 h滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀況的分析，該項(xiàng)目工藝具有凈化效率高、流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)性好、副產(chǎn)品易于處理、無(wú)二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)，其脫硫效率可達(dá)到99%，脫硝效率可達(dá)到90%，可以滿(mǎn)足燒結(jié)煙氣SO2濃度<35 mg/m3，NOx濃度<50 mg/m3和顆粒物濃度<10 mg/m3的燒結(jié)行業(yè)超低排放的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

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