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钢铁企业如何破解烟气治理难题?

2015/2/9 10:52:42
文章来源:网络

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  大气污染几乎成为国人必谈的话题,公众也对其产生的原因给予了极大的关注。此外,新环保法将于明年1月1日起正式实施,其对污染物排放进行了更加严格的限制。如何通过技术的不断升级和合理利用更好地抓好大气污染控制,达到更高的环保水平,已经成为各个钢铁企业着重考虑的问题。

  在日前召开的2014全国冶金能源环保技术会上,来自钢铁企业、节能环保设备企业和科研院校的代表对以上问题进行了交流和探讨,并分享了钢企烟气治理的经验。

  高炉除尘进步明显

  钢铁研究总院教授张春霞指出:“与世界先进钢铁企业(如韩国浦项、日本新日铁住金、德国蒂森克虏伯等)相比,我国重点钢铁企业平均SO2排放、粉尘及烟尘排放、NOx排放的总量较大。另外,我国的二噁英排放并未纳入测量范围,无法与国外钢铁企业的数据相比。由此可见,我国的减排形势还是十分严峻的。”

  面对严峻的烟气治理形势,我国钢铁企业和科技工作者进行了大量的实践和研究。

  河钢唐钢全干法除尘。河北钢铁集团唐钢能源科技公司总经理苏福源介绍了唐钢大型高炉全干法除尘的情况。唐钢南区3200m3高炉于2007年9月投产,当时是国内采用全干法煤气除尘的高炉中炉容最大的,是全干法除尘在国内3200m3大型高炉上的首次应用。2013年,唐钢开始对另外3座高炉进行干法除尘改造,净煤气含尘量≤5%,发挥煤气显热高的优势,保证了TRT(高炉煤气余压透平发电装置)吨铁发电在45kWh以上。

  据介绍,唐钢通过改善转炉煤气净化工艺,提高了吨钢煤气回收量。炼钢工序有3座150吨转炉、4座55吨转炉,存在系统能耗大、除尘效果和脱水效果差、煤气回收率低等问题。为减少烟尘外溢,提高煤气回收量及质量,两个炼钢厂分别对转炉一次除尘煤气净化系统进行技术改造,将原来“两文三脱”式改为喷淋塔—环缝式除尘净化装置。设备阻力小,风机能耗低,循环水量降低约50%,粉尘排放浓度低于50mg/m3,煤气回收率大大提高。“这从根本上解决了煤气回收与环保之间的矛盾。2014年,唐钢对4座55吨转炉进行安全改造,同步将除尘系统改为干法除尘,煤气回收量提高到125m3/t以上。”苏福源补充道。

  鞍钢合同能源管理助力除尘。鞍钢集团安全环保部专务部长黄晓煜介绍了鞍钢鲅鱼圈4038m3高炉煤气除尘湿法改干法除尘项目。2011年,鞍钢以合同能源管理项目模式实施高炉煤气除尘干法工艺改造。该项目设计投资6250万元,预计投入运行后可实现年综合节能2.35万吨标煤。2014年项目建成投入运行后,基本实现设计目标:高炉TRT入口温度、出口温度提高(>50℃),煤气系统压力阻损降低,TRT发电量提高14kWh/t~15kWh/t;取消了循环水泵、污水泵的运行,减少了水系统处理药剂的使用,年节约费用450万元(节电、节约药剂费用);煤气温度升高,含水量降低,使热风炉节省高炉煤气,降耗650万元;节省新水和循环水等,年总降耗增效2499万元。

  河钢邯钢自主创新湿法改干法。河北钢铁集团邯钢公司工程师胡雷周介绍了邯钢2000m3高炉煤气湿法除尘改干法的实践及创新。自2008年5月份开始,邯钢5号高炉洗涤塔塔体和塔内锅底多次开裂,洗涤塔外壁严重变形,洗涤塔内腐蚀冲刷严重,洗涤塔内环缝两侧的椭球型隔板(上锅沿)腐蚀严重,影响除尘效果,外漏煤气多次影响高炉生产,塔壁包覆后时有漏点,威胁洗涤塔的安全运行。由于高炉吃料原因,煤气中含有大量氯盐和硫,冷凝水对管道和设备造成严重腐蚀。针对以上问题,邯钢决定新建一套干式布袋除尘系统。实施效果显示:煤气除尘湿法改干法后,淘汰拆除湿法除尘设施和水站,干法除尘水耗比原湿法除尘大幅降低,干法系统运行电耗较少。同时,TRT改为干法后,发电量提高20%~30%。另外,通过布袋除尘箱体结构改进、气流分布装置研制安装、输灰和放灰系统创新改进,以及采取综合防氯离子腐蚀措施,保证了除尘后含尘量小于5mg/Nm3,保障了系统投运后设备长周期安全稳定运行。

  烟气治理须整体考虑

  二噁英治理有方法。中南大学教授李光辉指出:“钢铁工业二噁英的主要来源是烧结过程存在其生成所需的反应物(碳、氯)、催化剂(铜、铁离子)和适宜的温度(250℃~450℃),其主要生成位置在烧结机的干燥带、燃烧带和排烟道中。”

  “二噁英的治理工艺主要分源头控制、过程控制和末端治理。源头控制主要是减少烧结混合料中氯、铜元素,控制静电除尘灰的使用,混合料添加抑制剂(氨类、尿素、碱性吸收剂)。烧结过程控制主要应用烟气循环烧结工艺。末端治理应用除尘减排、活性炭吸附和选择性催化还原等。”李光辉补充道。

  PM2.5治理三步走。针对如何解决PM2.5的问题,中钢集团天澄环保科技股份有限公司总工程师姚群认为:“钢铁企业应对PM2.5的问题需要三步走:第一步是污染源调查与统计,首先要对厂区颗粒物和气态污染物排放(浓度、风量和成分)进行调查和统计,明确各排放源的排放强度、达标状况和重点污染源。第二步是整体规划,分步实施,根据污染源调查情况,按轻重缓急做出规划,列出时间表,按时间表的要求进行环保技术升级改造和新建。第三步是采用新的PM2.5控制技术,例如对在役电除尘器进行改造,改为袋式除尘器或预荷电袋滤器等。”

  烧结烟气注重多污染物协同治理。李光辉指出,烧结烟气脱硫技术在钢铁企业已经得到广泛应用,现在烧结烟气的另一个重点是脱除NOx。烧结过程脱硝可选用的方法有:控制烧结矿碱度,利用微波加热处理顶部炉料,改善燃料在烧结料层中的分布状态(如将焦粉包裹于物料中);向烧结混合料添加某类物质,如碳氢化合物(蔗糖)、氨类添加剂;将煤炭热解气即还原性气体(CO/H2/CH4和HCN/NH3)随烟气循环进入烧结过程等。

  中冶长天国际工程有限责任公司总工程师刘昌齐认为,国内钢铁行业主要关注的多污染物控制技术为半干法脱硫+SCR脱硝(长流程)和活性炭法(短流程)。半干法脱硫+SCR脱硝由于工艺流程较长,占地面积较大,副产物难以处理,二噁英未能实现真正治理,对烟气加热所需热能较大,因此暂未应用于烧结烟气治理,目前处于积极探索阶段。活性炭法作为一种先进的烟气净化工艺,副产物可实现很好的资源化再利用(副产高浓度SO2可生产硫酸,炭粉可用作烧结或高炉燃料),而且再生时只需对少量的活性炭加热,能耗低。

  李光辉提出了烧结烟气综合治理的建议:“重视烟气中粉尘的处理,同时实现二噁英和重金属污染物的减排。国内烧结烟气的脱硫工艺比较成熟,但须在单一脱硫工艺基础上考虑其他污染物的处理。SO2、NOx、二噁英及重金属污染物协同处理的一体化技术将成为必然的发展趋势。”

  除尘和余热回收一体化技术是发展方向。苏福源认为,烟气除尘和余热回收一体化技术是今后烟气除尘技术的发展方向。他说:“钢铁企业中存在大量的中低温烟气,目前无论从设计、运行和管理来看,余热利用和烟气除尘技术都是分开独立的,归属不同的部门管理。随着目前环保和节能趋于严格化,在除尘的同时考虑到余热回收的高效化、余热回收时考虑到除尘的技术需求成为必要,因此烟气除尘、余热回收一体化技术必将成为未来的发展趋势。”(中国钢铁新闻网)

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