寶鋼梅鋼450m2燒結(jié)煙氣干法脫硫超低排放升級(jí)改造的應(yīng)用

文_韓加友 上海梅山鋼鐵股份有限公司

寶鋼梅鋼在新建2×450m2燒結(jié)機(jī)的同時(shí)，配套建設(shè)煙氣脫硫除塵裝置。經(jīng)過多年多次對(duì)國(guó)內(nèi)外已投運(yùn)的燒結(jié)煙氣脫硫工藝技術(shù)進(jìn)行充分考察，以及石灰石/石膏濕法、氨法、活性炭以及各流派的干法或半干法等多種煙氣脫硫工藝的對(duì)比與論證，決定采用福建龍凈DSC 燒結(jié)煙氣干式超凈技術(shù)，梅鋼4#、5#燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)煙氣干式超凈裝置分別于2009年和2011年一次順利投運(yùn)成功，3#燒結(jié)煙氣干式超凈裝置在2016年成功投運(yùn)，系統(tǒng)運(yùn)行脫硫效率在95%以上最高脫硫效率可達(dá)到99%，原煙氣經(jīng)過脫硫后出口凈煙氣SO2濃度低于35mg/Nm3，同時(shí)粉塵排放低于5mg/Nm3，并且高效協(xié)同脫除其他多污染物。

梅鋼經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間對(duì)多種脫硝技術(shù)的對(duì)比論證（活性焦、SCR、COA 脫硝等），最終確定在現(xiàn)有循環(huán)流化床干法脫硫裝置的基礎(chǔ)上采用“COA 協(xié)同脫硝工藝”，3#、4#、5#燒結(jié)機(jī)COA 協(xié)同脫硝裝置分別在2017年11 月、2018年12 月和2019年3月份成功投運(yùn)。各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，超過現(xiàn)有最新燒結(jié)排放新標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到超凈排放。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1.1 工藝流程

梅鋼4#、5# 2×450m2及3#180m2燒結(jié)機(jī)配套DSC干式超凈裝置，與燒結(jié)機(jī)主系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，均采用全煙氣脫硫凈化方式，燒結(jié)煙氣從主抽風(fēng)機(jī)出口煙道引出匯合進(jìn)入吸收塔，脫硫后煙氣經(jīng)脫硫布袋除塵器除塵凈化，凈煙氣經(jīng)脫硫引風(fēng)機(jī)返回原煙囪排放。本項(xiàng)目的煙氣工藝流程：燒結(jié)機(jī)→機(jī)頭電除塵器→主抽風(fēng)機(jī)→流化床吸收塔（COA 協(xié)同脫硝）→脫硫布袋除塵器→脫硫引風(fēng)機(jī)→煙囪。工藝流程圖見圖1。

圖1 燒結(jié)煙氣DSC 干式超凈（COA 協(xié)同脫硝）工藝流程圖

1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)(表1)

表1 寶鋼股份梅鋼脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

1.3 項(xiàng)目運(yùn)行情況

4#450m2燒結(jié)機(jī)配套的循環(huán)流化床脫硫除塵裝置，從2009年投運(yùn)至今，期間只有定期的維護(hù)，沒有進(jìn)行大改。脫硫除塵的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)一直在提高，SO2排放濃度從設(shè)計(jì)100mg/m3，到現(xiàn)在可以運(yùn)行在20mg/m3。粉塵排放濃度當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)指標(biāo)是20mg/m3，現(xiàn)在可以運(yùn)行在5mg/m3。2008年設(shè)計(jì)時(shí)，吸收塔和布袋除塵器的設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮的足夠的余量，沒有進(jìn)行改造，通過調(diào)整運(yùn)行參數(shù)及更換超凈濾袋，SO2、粉塵可以滿足超凈排放指標(biāo)。

梅鋼3#180m2燒結(jié)機(jī)原先使用濕法脫硫工藝，在SO2高效脫除的同時(shí)，也帶來了廢水難以處理、煙囪雨腐蝕周邊設(shè)備設(shè)施等工藝問題，中后期項(xiàng)目維護(hù)工作量大。2016年，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高和文明生產(chǎn)的需要，梅鋼公司決定拆除原有濕法裝置，重建一套與應(yīng)用在4、5#450m3燒結(jié)機(jī)相同的DSC 干式脫硫除塵裝置，并同步配套氣相COA 脫硝技術(shù)裝置，前瞻性地滿足燒結(jié)NOx 保證小于100mg/Nm3，力爭(zhēng)小于50mg/Nm3的高標(biāo)準(zhǔn)要求。DSC 干式超凈工藝裝置脫硫除塵部分投運(yùn)后，出口排放穩(wěn)定SO2小于35mg/Nm3、粉塵小于5mg/Nm3。2017年11月建成投運(yùn)的氣相COA 協(xié)同脫硝裝置，NOx 濃度從270mg/Nm3左右脫除至100mg/Nm3脫以內(nèi)，并可調(diào)節(jié)控制在50mg/Nm3以下，脫硝效率達(dá)到80%以上，COA 脫硝成本約在4 ～6 元/t 礦，為鋼鐵燒結(jié)球團(tuán)探索出一條經(jīng)濟(jì)有效的脫硝之路。

梅鋼4#燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)煙氣脫硫除塵裝置于2009年一次順利投運(yùn)成功，與燒結(jié)主機(jī)100%同步運(yùn)行，脫硫效率平均在95%以上，最高可達(dá)到99%，原煙氣經(jīng)過脫硫后出口凈煙氣SO2濃度低于35mg/Nm3，同時(shí)粉塵排放低于5mg/Nm3，并且高效協(xié)同脫除其他多污染物，達(dá)到超凈排放水平。

由于COA 協(xié)同脫硝在3#燒結(jié)的成功應(yīng)用，2018年初梅鋼決定在4#、5#燒結(jié)機(jī)上增加氣相COA 脫硝技術(shù)裝置，滿足燒結(jié)NOx 小于50mg/Nm3的排放要求。并在分別在2018年12 月及2019年3 月份開始試運(yùn)行，具備NOx 實(shí)現(xiàn)小于50mg/Nm3超低排放的能力。

2 超凈測(cè)試報(bào)告解讀

為了驗(yàn)證DSC 裝置的長(zhǎng)周期使用后的性能，國(guó)家環(huán)境分析測(cè)試中心在寶鋼梅鋼4#、450m2燒結(jié)機(jī)煙氣DSC 裝置主體使用7年后再次做了跟蹤測(cè)試，證明“五脫一超凈”設(shè)計(jì)指標(biāo)的完全實(shí)現(xiàn)。

2.1 高SO2脫硫率達(dá)到超凈排放

從圖4 測(cè)試報(bào)告表可以看出，梅鋼4#燒結(jié)機(jī)脫硫島入口SO2濃度為643mg/Nm3，出口SO2濃度低于檢出限（3mg/m3），脫硫效率為99.8%。

我國(guó)SO2是總量控制的約束性指標(biāo)，對(duì)于一些新建項(xiàng)目，由于受當(dāng)?shù)乜偭恐笜?biāo)的限制，往往核定的出口SO2排放指標(biāo)嚴(yán)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，DSC 工藝有利于滿足總量減排的指標(biāo)要求。

2.2 煙塵排放小于5 mg/Nm3優(yōu)于燃?xì)馀欧艠?biāo)準(zhǔn)

從圖2 測(cè)試報(bào)告表可以看出，DSC 裝置出口的煙塵濃度為0.55mg/Nm3，優(yōu)于燃?xì)馀欧艠?biāo)準(zhǔn)的5mg/Nm3，這一點(diǎn)還可以通過煙囪出口的林格曼黑度儀用肉眼進(jìn)一步印證。

DSC 工藝通過循環(huán)流化床塔內(nèi)噴霧化水增濕、激烈湍動(dòng)的高密度顆粒床層的凝并作用，煙氣中PM1等亞微米級(jí)的細(xì)顆粒幾乎都絮凝為數(shù)十毫米云團(tuán)狀的顆粒群，再結(jié)合脫硫后的超凈布袋除塵器的深度過濾，因此實(shí)現(xiàn)優(yōu)于燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)的煙塵排放。

2.3 DSC的性能不受前級(jí)燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵器效率高低的影響，運(yùn)轉(zhuǎn)率高

燒結(jié)機(jī)機(jī)頭的煙塵細(xì)、比電阻高、煙氣濕度大。因此，機(jī)頭電除塵器效率低是長(zhǎng)期困擾鋼鐵行業(yè)環(huán)境保護(hù)的一大難題。這也是雖然燒結(jié)機(jī)頭煙氣的煙塵濃度只有幾個(gè)mg/Nm3，但在國(guó)家鋼鐵污染物特別排放限值標(biāo)準(zhǔn)中，僅要求燒結(jié)機(jī)頭煙氣的煙塵特別排放限值小于40mg/Nm3，低于燒結(jié)機(jī)尾污染物特別排放限值標(biāo)準(zhǔn)20mg/Nm3，更遠(yuǎn)低于目前電力行業(yè)執(zhí)行的煙塵小于5mg/Nm3的燃?xì)馀欧艠?biāo)準(zhǔn)。

由于DSC 的高密度煙氣循環(huán)流化床反應(yīng)器的塔內(nèi)局部顆粒密度高達(dá)數(shù)萬(wàn)g/Nm3，加上最后把關(guān)煙塵的是超凈布袋除塵器。因此，即使機(jī)頭電除塵器的電場(chǎng)全部失效，對(duì)DSC-M 的排放指標(biāo)也沒有任何影響。

2.4 DSC干式超凈裝置集成COA協(xié)同脫硝，可以低成本實(shí)現(xiàn)NOx的超低排放

循環(huán)氧化吸收（COA）協(xié)同脫硝工藝，是龍凈自主研發(fā)的一種新型脫硫脫硝一體化專利技術(shù)，以煙氣循環(huán)流化床為反應(yīng)核心，利用流化床中激烈湍動(dòng)的、巨大表面積的顆粒床層作為載體，通過工藝水的注入創(chuàng)造高濕度、高堿性的環(huán)境，氧化劑將難溶于水的NO 氧化為易溶于水的NO2等高價(jià)態(tài)氮氧化物，并與堿性鈣基吸收劑發(fā)生中和反應(yīng)而完成脫硝過程?？梢愿咝蘸凸袒趸?，無(wú)廢水、無(wú)逃逸。

該技術(shù)已被列入環(huán)保部2017年頒布的《火電廠污染防治最佳可行技術(shù)指南》（HJ2301-2017）推薦最佳實(shí)用新技術(shù)，成為SCR/SNCR 脫硝工藝之外的另一種獨(dú)特?zé)煔饷撓豕に?，脫硝效率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資運(yùn)行低，可低溫脫硝等優(yōu)點(diǎn)”，非常適合鋼鐵燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)，梅鋼180m2項(xiàng)目獲國(guó)家工信部認(rèn)定的全球首套燒結(jié)煙氣干式超凈技術(shù)裝置。

2.5 具有多污染物高效協(xié)同處理能力，HF及二噁英排放均優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)

梅鋼4#燒結(jié)機(jī)的DSC 裝置出口的氟化物的脫除效率高達(dá)90.7%，出口濃度低于檢出限（0.5mg/m3）。在不添加任何吸附劑的前提下，二噁英濃度為0.5ng-TEQ/m3，均優(yōu)于《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB28662-2012》中對(duì)特別排放限值的要求。

硫酸霧（SO3）的脫除效率達(dá)83.9%，出口濃度為0.348mg/m3；總Hg 脫除率高達(dá)98.4%，出口濃度為0.12μg/m3（我國(guó)電力行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)為30μg/m3，美國(guó)最新標(biāo)準(zhǔn)為1μg/m3）；鉛（Pb）的脫除效率為99%；砷（Sn）的脫除效率為96.1%；鎘的脫除效率為99%等，表明DSC 具有非常優(yōu)異的多組分污染物協(xié)同脫除能力。

DSC 工藝的新型流化床反應(yīng)器具有濃度高達(dá)數(shù)十萬(wàn)g/m3以上激烈湍動(dòng)的高密度顆粒床層，可實(shí)現(xiàn)高效吸收和吸附的雙重凈化作用，在高效脫除SO2的同時(shí)，同步高效脫除了SO3、HCl、HF 等酸性氣體（脫除率在98%以上）；高效吸附脫除了Pb、砷、汞等重金屬污染物（綜合脫除率在95%以上）及二噁英?？蓪?shí)現(xiàn)低成本一次性滿足國(guó)家越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)及脫除多種污染物要求，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣優(yōu)于燃?xì)馀欧诺囊蟆?/p>

2.6 無(wú)廢水排放

DSC 工藝全過程無(wú)廢水產(chǎn)生。副產(chǎn)物為干粉態(tài)，可用于制磚、路基、礦井回填、土壤修復(fù)等綜合利用。梅鋼公司的脫硫副產(chǎn)物全部得到綜合利用。

2.7 原燒結(jié)煙囪無(wú)需防腐可以直接利用，既降低投資還有利于煙氣的高抬升排放

整個(gè)系統(tǒng)為干態(tài)，由于幾乎脫除全部酸性氣體，且運(yùn)行溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度，因此DSC 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備、煙道、煙囪等均無(wú)需防腐。原有的燒結(jié)煙囪可以直接利用。

2.8 煙囪排放透明，無(wú)視覺污染

煙囪排放透明，無(wú)視覺污染，感官效果佳。

3 結(jié)語(yǔ)

DSC 的燒結(jié)脫硫、脫硝、脫氟、脫汞、脫二噁英五脫及煙塵超凈一體化的技術(shù)性能，以及脫硫后煙囪排氣透明、沒有廢水、不受前級(jí)機(jī)頭除塵器效率影響、不需煙囪防腐、無(wú)廢水產(chǎn)生、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)我國(guó)鋼鐵企業(yè)適應(yīng)國(guó)家“十三五”環(huán)保監(jiān)管模式，從以往的強(qiáng)化總量控制向強(qiáng)化環(huán)境質(zhì)量管理轉(zhuǎn)變提供了有力的技術(shù)支撐，有助于促進(jìn)我國(guó)“都市型鋼鐵公司”實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的可持續(xù)綠色發(fā)展。