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適合鋼鐵行業(yè)的煙氣協(xié)同治理方案解析

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 大氣防治    發(fā)布時(shí)間:2017年5月22日 11:07    作者:來源:晉盛節(jié)能 作者:趙引德    文章來源:北極星固廢網(wǎng)

摘要:結(jié)合2012年鋼鐵行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及2015年1月1日起實(shí)施的現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)二氧化硫排放需達(dá)到200mg/m3、氮氧化物排放需達(dá)到300mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)以及新《環(huán)保法》要求,分析目前我國(guó)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)頭、焦?fàn)t煙道氣協(xié)同治理的必要性和迫切性,提出采用系統(tǒng)思維方法,整體設(shè)計(jì)理念,優(yōu)化組合互補(bǔ)技術(shù)與工藝,以使環(huán)保設(shè)備匹配耦合,達(dá)到多種污染物綜合去除的目的。

關(guān)鍵詞:鋼鐵行業(yè)、煙氣脫硫脫硝、協(xié)同治理、生態(tài)圈建設(shè)。

引言

鋼鐵工業(yè)作為我國(guó)重要的行業(yè)之一,直接關(guān)系我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展,同時(shí)鋼鐵行業(yè)也是排放燒結(jié)廢氣的主要行業(yè)之一。鋼鐵企業(yè)排放的燒結(jié)廢氣溫度較低,廢氣量龐大,成分復(fù)雜,污染物含量較高,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,嚴(yán)重制約人們的身體健康和經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。同時(shí)鋼鐵企業(yè)中聯(lián)合焦化企業(yè)也是高能耗、高污染行業(yè),其焦?fàn)t煙道氣治理也迫在眉睫。

1.我國(guó)鋼鐵行業(yè)目前煙氣治理存在的不足

1.1燒結(jié)煙氣脫硫脫硝存在的不足

1.1.1燒結(jié)煙氣脫硫脫硝覆蓋率低,煙氣超標(biāo)排放嚴(yán)重

目前全國(guó)共有燒結(jié)機(jī)超過1200臺(tái),大部分已建成燒結(jié)脫硫設(shè)施,但90%以上沒有脫硝設(shè)備。國(guó)家環(huán)保部2012年6月27日頒布《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)煙氣主要污染物排放大幅趨嚴(yán)了要求,自2015年1月1日起現(xiàn)有企業(yè)和2012年10月1日起新建企業(yè)二氧化硫和氮氧化物排放限值分別為200mg/m3和300mg/m3。鋼鐵行業(yè)燒結(jié)球團(tuán)脫硫脫硝任務(wù)艱巨,勢(shì)在必行。

1.1.2脫硫工程粗制濫造,脫硫率投運(yùn)率低

經(jīng)調(diào)查,目前我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫市場(chǎng)混亂,簡(jiǎn)單模仿、低質(zhì)低價(jià)、惡性競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象普遍;防腐、外保溫、副產(chǎn)物處理等環(huán)節(jié)缺失;普遍缺乏有效的運(yùn)營(yíng)維護(hù),設(shè)備故障率高,投運(yùn)率低。2016年相關(guān)環(huán)保部門核查結(jié)果顯示,全國(guó)平均綜合脫硫效率與2015年新標(biāo)準(zhǔn)還有較大差距。

1.1.3脫硫副產(chǎn)物難以利用,易造成二次污染

濕法脫硫副產(chǎn)物硫酸鈣含量能達(dá)80%以上,目前主要用于水泥緩釋劑、脫硫石膏板等建筑材料。(半)干法脫硫副產(chǎn)物以亞硫酸鈣為主,其含量可達(dá)40%,硫酸鈣含量約占20%,氧化鈣占20%,氧化鐵及其他雜質(zhì)占20%。過高的亞硫酸鈣含量使其在用作水泥混凝土摻和料時(shí)受到限制;脫硫灰中游離氧化鈣含量較高,造成其在長(zhǎng)期水化過程中不斷生成氫氧化鈣,致使含脫硫灰渣材料的制品體積不斷膨脹,以至于開裂。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于(半)干法產(chǎn)生的脫硫灰多以回填廢礦坑、選擇專門的堆場(chǎng)堆放等方式處理,不僅占用土地,還可能污染土壤和地下水。

1.1.4脫硫設(shè)施功能單一,協(xié)同控制考慮不周

GB28662—2012排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燒結(jié)機(jī)頭SO2、NOx、煙粉塵、二惡英4種污染因子提出了控制要求,根據(jù)國(guó)內(nèi)某先進(jìn)鋼鐵企業(yè)實(shí)際監(jiān)測(cè)值,燒結(jié)機(jī)頭氮氧化物和二惡英排放不能達(dá)標(biāo)或不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但目前大多數(shù)燒結(jié)脫硫設(shè)施對(duì)NOx、二惡英的去除缺乏綜合考慮,造成廢氣處理多套設(shè)備、多重投資,單次投入和運(yùn)行費(fèi)用均較高。

1.2焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝存在的不足

1.2.1焦化廠焦?fàn)t煙囪大氣污染物排放及其控制現(xiàn)狀

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的焦化廠焦?fàn)t煙囪大氣污染物排放因采用高爐煤氣加熱,一般能夠達(dá)標(biāo)。而獨(dú)立焦化廠,采用煉焦產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣加熱,一般煤氣凈化管理比較粗放,焦?fàn)t煤氣凈化質(zhì)量差,根本達(dá)不到燃料煤氣的標(biāo)準(zhǔn),加之焦?fàn)t熱工管理不到位導(dǎo)到碳化室竄漏,每生產(chǎn)一噸焦炭需要消耗約200m3焦?fàn)t煤氣,焦?fàn)t煙囪排放的煙氣含二氧化硫約500mg/m3,含NOx約為1000mg/m3。

目前焦?fàn)t煙囪排放煙氣還沒有形成完善的脫硫脫硝工藝,因焦?fàn)t煙囪排放煙氣溫度低于300℃,采用中低溫SCR,效率不高,投資較大。

目前鋼鐵焦化企業(yè)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)魚龍混雜,各種技術(shù)八仙過海各顯神通,其中有濕法脫硫+氧化法脫硝,中低溫SCR法脫硝+濕法脫硫或干法脫硫脫硝。

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)焦化廠混合煤氣加熱焦?fàn)t狀況單位mg/m3

用混合煤氣加熱焦?fàn)t,廢氣中的氮氧化物基本滿足500mg/m3國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,而用焦?fàn)t煤氣加熱的焦?fàn)t,煙道廢氣中的氮氧化物較難滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.鋼鐵企業(yè)煙氣協(xié)同治理的現(xiàn)實(shí)意義

近期國(guó)務(wù)院印發(fā)的大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃中明確提出“加快重點(diǎn)行業(yè)脫硫、脫硝、除塵改造工程建設(shè)。所有鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機(jī)和球團(tuán)生產(chǎn)設(shè)備等都要安裝脫硫脫硝設(shè)施”;自2015年1月1日起,現(xiàn)有企業(yè)SO2排放需達(dá)到200mg/m3標(biāo)準(zhǔn)要求(新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比詳見表1),這意味著現(xiàn)有約1200臺(tái)燒結(jié)機(jī)將面臨選擇燒結(jié)脫硫脫硝工藝、安裝脫硫脫硝設(shè)施的急迫形勢(shì)。另外,因新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二惡英和氮氧化物提出排放限值要求,且目前有限的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,燒結(jié)機(jī)頭在不采取任何治理措施的情況下NOx和二惡英無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。因此,實(shí)施燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫脫硝脫二惡英協(xié)同治理,是鋼鐵企業(yè)的必然選擇;選擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的協(xié)同控制技術(shù)是大多數(shù)鋼鐵企業(yè)面臨的棘手問題。

表1鋼鐵燒結(jié)機(jī)煙氣污染排放控制新標(biāo)準(zhǔn)與原標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

3.鋼鐵企業(yè)煙氣協(xié)同治理技術(shù)發(fā)展方向

3.1焦?fàn)t煙氣濕法脫硫配套氧化法脫硝方案選擇

3.1.1氧化鎂法脫硫+氧化法脫硝工藝介紹:

3.1.2氧化鎂法脫硫工藝優(yōu)勢(shì):

1.設(shè)備投資小

設(shè)備因與同行工藝不同而投資更省,占地面積小,更適宜現(xiàn)場(chǎng)地方有限的焦化企業(yè)改造,采用一塔多用的脫硫脫硝脫汞工藝方法。

2.運(yùn)行費(fèi)用低

運(yùn)行費(fèi)用比同行更低,一般低30%-40%左右。由于晉盛工藝特點(diǎn)用新型脫硫劑脫硫,氧化法脫硝脫汞的組合創(chuàng)新工藝,脫除一噸二氧化硫只用0.5噸脫硫劑,相對(duì)傳統(tǒng)石灰石雙堿法用2.5-2.8噸催化劑比,用量減少40%左右,節(jié)電40%以上,因此100萬噸焦化產(chǎn)能脫硫年費(fèi)用在100萬元以內(nèi),脫硝用氧化法比傳統(tǒng)SCR法可減少因焦?fàn)t煙氣溫度低而形成硫胺可能性,避免催化劑中毒而降低脫硫效率,運(yùn)行成本因一塔多用而降低30%以上。

3.技術(shù)前瞻性強(qiáng)

脫硫脫硝及煙塵達(dá)到國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)前瞻性強(qiáng)。目前晉盛節(jié)能與國(guó)內(nèi)頂級(jí)科技機(jī)構(gòu)合作開發(fā)除塵、脫硫、脫硝超低排放技術(shù),處理后所排放的煙氣煙塵量達(dá)到15mg以下,二氧化硫含量達(dá)到5mg以下,氮氧化物含量達(dá)到35mg以下,適應(yīng)未來國(guó)家超低排放要求,客戶可以一次投資滿足幾年內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)變化需求。

3.1.3SCR法和氧化法脫硝投資與運(yùn)行成本比較:

氧化吸收法脫硝工藝

工藝原理:利用氧化劑的強(qiáng)氧化性,將不可溶的低價(jià)態(tài)氮氧化物(NO)氧化為可溶的高價(jià)態(tài)氮氧化物(NO2),然后在吸收塔內(nèi)將氮氧化物吸收,達(dá)到脫除的目的。

該法脫硝對(duì)煙氣溫度要求不高,工藝簡(jiǎn)便,操作方便,被越來越多的煙氣脫硝治理單位和客戶所認(rèn)可。到目前為止,僅有少數(shù)煙氣治理單位將該技術(shù)熟練掌握,并在實(shí)踐中大力推廣。

3.1.4氧化吸收法脫硝工藝的優(yōu)勢(shì):

臭氧氧化吸收洗滌工藝可以通過臭氧氧化劑的流量來調(diào)節(jié)NOx的脫除效率,操作簡(jiǎn)單;對(duì)煙氣溫度要求更低,適合煙氣50--120℃的低溫?zé)煔鈨艋?/p>

臭氧氧化反應(yīng)更加完全,從而不可逆地脫除了NOx,而不產(chǎn)生二次污染。經(jīng)過氧化反應(yīng),加入的臭氧被反應(yīng)所消耗,過量的臭氧可以在噴淋塔中分解。

除了NOx之外,一些重金屬,如汞及其他重金屬污染物也同時(shí)被臭氧所氧化。能夠滿足我國(guó)2020年對(duì)汞污染治理的環(huán)保要求。

3.2燒結(jié)機(jī)煙道氣氧化鎂,或氨法脫硫+催化法協(xié)同治理方案選擇

采用東北師范大學(xué)化工學(xué)院開發(fā)催化劑技術(shù),利用脫硫形成的亞硫酸鹽與氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)馀欧拧?/p>

此技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于不增加設(shè)備投資,只添加催化劑即可完成脫硝,特別適合于二氧化硫含量高,氮氧化物含量少的煙氣治理。目前該技術(shù)已完成小試,正在某化工廠鍋爐做中試。

4.晉盛焦化生態(tài)圈助力鋼鐵焦化企業(yè)提檔升級(jí)

隨著《煉焦工業(yè)行業(yè)化學(xué)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件(2014年修訂)》等一系列法規(guī)條例的實(shí)施,焦化企業(yè)節(jié)能減排將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。從目前運(yùn)行情況看,焦?fàn)t煙囪排放指標(biāo)中的二氧化硫及氮氧化物的排放濃度達(dá)標(biāo)困難,以致于很多焦化企業(yè)被屢屢點(diǎn)名,甚至罰款。

2016年11月26日,環(huán)境保護(hù)部通報(bào)了督查河北、山西重污染天氣應(yīng)對(duì)情況。通報(bào)顯示,山西一些焦化企業(yè)提標(biāo)改造進(jìn)展較慢,多存在超標(biāo)排放情況。

2017年1月18日環(huán)保部通報(bào),山西三維瑞德焦化有限公司、山西焦化集團(tuán)有限公司、臨汾萬鑫達(dá)焦化有限責(zé)任公司、臨汾晉能焦化有限公司焦?fàn)t煙氣排放熄焦廢水中化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、揮發(fā)酚等污染物嚴(yán)重超標(biāo)排放。

屢上黑榜,環(huán)保已成為焦化企業(yè)必須解決的問題。能否解決環(huán)保問題關(guān)系到焦化行業(yè)未來發(fā)展的空間。

按照《煉焦工業(yè)行業(yè)化學(xué)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,當(dāng)前焦化企業(yè)主要亟待解決的環(huán)境問題:一是焦?fàn)t煙道氣達(dá)標(biāo)排放,即按一般標(biāo)準(zhǔn)要求二氧化硫排放在50mg/Nm3以下,氮氧化物在500mg/Nm3以下,重點(diǎn)地區(qū)執(zhí)行特別排放限值要求二氧化硫達(dá)到30mg/Nm3,氮氧化物在150mg/Nm3;二是焦化廢水治理,尤其是煤氣脫硫中產(chǎn)生的廢液治理,既是環(huán)保政策要求,也是焦化企業(yè)自身生產(chǎn)質(zhì)量之需求;三是焦化企業(yè)的煙塵排放;四是焦化企業(yè)的濕熄焦污染物無組織排放。

焦化生態(tài)圈就是按照系統(tǒng)思維的方法整體設(shè)計(jì),集成創(chuàng)新,形成焦化行業(yè)節(jié)能減排系統(tǒng)整套技術(shù),對(duì)焦化企業(yè)進(jìn)行達(dá)標(biāo)提升改造,從而實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),進(jìn)而打造新型生態(tài)大系統(tǒng),使焦化企業(yè)成為具備社會(huì)公共服務(wù)職能的循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)體,成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的中堅(jiān)力量。

焦化生態(tài)圈的整體規(guī)劃就是通過實(shí)施晉盛焦化生態(tài)圈項(xiàng)目,改變焦化企業(yè)高能耗、高污染的企業(yè)形象,由粗放式單一生產(chǎn)型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)槌袚?dān)一定社會(huì)服務(wù)功能的綜合循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)體,成為工業(yè)清潔生產(chǎn)的典范。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,綜合利用各類熱能轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn),既滿足生產(chǎn)需要,又能將各種富余能源匯總收集,使之服務(wù)于社會(huì),造福百姓。降低了對(duì)外界的排放,減少了對(duì)環(huán)境的破壞。形成良性循環(huán)經(jīng)濟(jì)體,符合國(guó)家整體綜合發(fā)展政策。通過與廠家合作,進(jìn)行良好的技術(shù)支持與項(xiàng)目改造,打造一個(gè)多主體共贏互利的生態(tài)圈,更好滿足政府、城鎮(zhèn)居民、企業(yè)相關(guān)多方面發(fā)展需求的生態(tài)大系統(tǒng)。

焦化生態(tài)圈產(chǎn)業(yè)鏈IES模型框架圖

焦化生態(tài)圈是由晉盛節(jié)能與中國(guó)煉焦行業(yè)協(xié)會(huì)率先提出的,初衷是改變焦化企業(yè)高能耗、高污染的行業(yè)形象,在將廢氣廢水資源化治理的同時(shí),形成企業(yè)內(nèi)部的閉環(huán)式循環(huán)經(jīng)濟(jì),在此基礎(chǔ)上,讓焦化企業(yè)融入周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì),與周邊區(qū)域形成大循環(huán)經(jīng)濟(jì)。從而實(shí)現(xiàn)變廢為寶,打造循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。

焦化生態(tài)圈理念的提出,必將推動(dòng)焦化環(huán)保市場(chǎng)的發(fā)展,促進(jìn)焦化企業(yè)整體環(huán)境問題的解決,從而建立焦化超級(jí)生態(tài)鏈。

結(jié)語

共建焦化生態(tài)圈是焦化企業(yè)良性可持續(xù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。焦化生態(tài)圈為焦化企業(yè)提供全方位的節(jié)能環(huán)保解決方案,是焦化節(jié)能環(huán)保的一大創(chuàng)新,也是焦化企業(yè)的福音。未來焦化環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)會(huì)越來越嚴(yán),唯有達(dá)標(biāo)排放是出路。焦化企業(yè)面對(duì)環(huán)保問題不能頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳,而是要用系統(tǒng)思維的理念與方法,整體設(shè)計(jì)思路,綜合規(guī)劃焦化企業(yè)的節(jié)能減排工作,把焦化企業(yè)的廢氣廢水資源化治理,甚至以廢治廢,小循環(huán)融入大循環(huán)才能融入?yún)^(qū)域經(jīng)濟(jì)。

(作者系廊坊市晉盛節(jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司 總經(jīng)理)

來源:晉盛節(jié)能  作者:趙引德

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