球團(tuán)煙氣超低排放與優(yōu)化節(jié)能

王香玲

(代縣礦業(yè)有限公司，山西 代縣 034207)

0 引言

實(shí)施超低排放是推進(jìn)鋼鐵企業(yè)清潔化生產(chǎn)、加快能源技術(shù)創(chuàng)新、改善大氣環(huán)境質(zhì)量、緩解資源約束的重要舉措。目前一些大型集采、選、燒結(jié)球團(tuán)為一體的露天開采鐵礦山主要采用鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯和環(huán)冷機(jī)工藝生產(chǎn)球團(tuán)，球團(tuán)焙燒過程中產(chǎn)生的煙氣污染物由電除塵系統(tǒng)脫塵、石灰濕法脫硫塔進(jìn)行脫硫處理，處理后的NOx的排放濃度為220 mg/Nm3，粉塵為40 mg/Nm3，SO2的排放濃度為150 mg/Nm3，排放水平?jīng)]有達(dá)到國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，需實(shí)施節(jié)能減排升級(jí)改造，以滿足國家達(dá)標(biāo)排放要求。

1 超低排放實(shí)施背景

燒結(jié)球團(tuán)在焙燒過程中，產(chǎn)生的污染物主要由300 m2的電除塵器進(jìn)行處理，NOX的排放濃度為220 mg/Nm3(基準(zhǔn)含氧量18%條件)左右，無法達(dá)到超低排放新標(biāo)準(zhǔn)50 mg/Nm3的要求(基準(zhǔn)含氧量18%條件)。需要新建一套SCR脫硝裝置、回轉(zhuǎn)式換熱器GGH、靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)、二級(jí)脫硫塔、濕式電除塵及相關(guān)配套設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)(基準(zhǔn)氧含量18%條件下)煙氣排放顆粒物≤10 mg/Nm3目標(biāo)，滿足國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 超低排放工藝方案

2.1 煙氣脫硝工藝

SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)置在電除塵后、濕法脫硫裝置之前，由氨區(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)、臨時(shí)保產(chǎn)措施等組成，主要原理為：主抽風(fēng)機(jī)出口煙氣溫度為135 ℃，通過GGC換熱器的原煙氣段加熱至300 ℃，進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器入口垂直煙道，與加熱爐送來的高溫補(bǔ)熱煙氣充分混合升溫至325 ℃，升溫后的煙氣與稀釋風(fēng)機(jī)送入的氨氣、水蒸氣和稀釋煙氣的混合氣進(jìn)行混合，在靜態(tài)混合器的攪動(dòng)下得以充分混合，再經(jīng)過整流器整流后進(jìn)入脫硝反應(yīng)器；氨與煙氣中的NOx在催化劑表面發(fā)生氮氧化物的還原反應(yīng)，反應(yīng)后的凈煙氣由脫硝出口煙道送至GGH換熱器的凈煙氣段，與原煙氣換熱后降溫到160 ℃，進(jìn)入靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)后的煙氣與鼓干風(fēng)機(jī)煙氣匯合后再進(jìn)入兩級(jí)濕法脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫處理，最后經(jīng)過濕式電除塵器深度除塵后經(jīng)煙囪排放[1]。

其化學(xué)反應(yīng)方程式見公式(1)、(2)、(3)、工藝流程見圖1。

圖1 總工藝流程圖

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

(1)

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

(2)

NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O

(3)

2.2 煙氣二次脫硫工藝

為滿足煙氣中SO2≤30 mg/Nm3超低排放要求，新建一座石灰-石膏法脫硫塔，和原有脫硫塔串聯(lián)起來，通過控制兩塔脫硫效率，實(shí)現(xiàn)高效脫硫。

2.3 濕電除塵工藝

脫硫塔后部增設(shè)濕式靜電除塵器[2]，陽極采用導(dǎo)電玻璃鋼有效去除霧滴，確保濕電出口粉塵濃度≤5 mg/m3，同時(shí)在玻璃鋼中加入具有導(dǎo)電性和耐腐蝕性的導(dǎo)電介質(zhì)，以吸附極性水液滴和SO3氣溶膠，有效控制PM2.5的排放和避免煙囪雨的發(fā)生。濕電后的廢水從吸收塔漿液池中泵出，經(jīng)一、二級(jí)脫水后，得到含水率不大于10%的脫硫石膏，水循環(huán)利用回到系統(tǒng)，脫硫石膏暫儲(chǔ)存于石膏間，統(tǒng)一拉運(yùn)到排土場(chǎng)按固廢處理。

2.4 超低排放能耗指標(biāo)

超低排放主要耗能設(shè)備有：風(fēng)機(jī)、新增脫硫塔循環(huán)泵、新增氧化風(fēng)機(jī)、新增脫硫塔、新增濕式電除塵等，主要能源介質(zhì)為:電力、壓縮空氣、循環(huán)水、燃煤。年耗電量3.176×107kW·h/a，壓縮空氣2.16×107Nm3/a，耗煤量9 920 t/a，循環(huán)水11.2×104m3/a。

2.5 新工藝同時(shí)還需具備條件

2.5.1 脫硫脫硝反應(yīng)劑

脫硫采用的吸收劑為消石灰，SCR脫硝采用的還原劑為氨水，氨水濃度為19%且必須保持“澄清、透明”的品質(zhì)要求。

2.5.2 供電條件

超低排放工藝電壓等級(jí)分6 kV、380 V、220 V三種：電源電壓為6 kV，配電電壓分6 kV高壓和380 V低壓兩種，控制電壓高壓220 VDC、低壓220 VAC和24 VDC；安全電壓為36 V。

2.5.3 供水條件

超低排放設(shè)備冷卻水從廠區(qū)冷卻水管網(wǎng)接引，壓力為(0.2～0.4)MP、溫度為≤35 ℃并實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；工業(yè)新水從脫硫系統(tǒng)供水總管接出，主要用于脫硫系統(tǒng)軸封水、生產(chǎn)補(bǔ)水、沖洗水和濕電、GGH等設(shè)備的沖洗水。

2.5.4 壓縮空氣

超低排放壓縮空氣主要用于SCR和GGH吹掃、雜用壓縮空氣和儀用壓縮空氣，由新建空壓站提供壓縮氣源，品質(zhì)要求見表1。

表1 壓縮空氣品質(zhì)

2.5.5 相關(guān)參數(shù)(見表2)

3 優(yōu)化節(jié)能

3.1 超低排放技術(shù)節(jié)能

3.1.1 電氣節(jié)能

選用高效低耗變壓器進(jìn)行供配電，減少變壓器能耗；并通過低壓并聯(lián)電容器組集中補(bǔ)償裝置對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低線路感抗，使低壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。

3.1.2 照明節(jié)能

在保證作業(yè)面視覺和照明質(zhì)量的前提下，減少照明光能的損失。推廣應(yīng)用太陽能、空氣能、光能和熱能等先進(jìn)能源新產(chǎn)品和新技術(shù)，通過光控、時(shí)控、人體感應(yīng)等功能設(shè)置，節(jié)省人工照明，并通過采用三相四線式供電，加大線纜的截面積，降低線路阻抗，減少線路能耗。

3.1.3 電機(jī)與變頻器控制節(jié)能

優(yōu)先選用YX、YX2系列高效率電動(dòng)機(jī)，通過控制其端電壓、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)和傳動(dòng)效率，負(fù)荷率控制在0.8～0.9的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍內(nèi)；變頻器則根據(jù)負(fù)載特性變化對(duì)輸出軸功率進(jìn)行調(diào)整，風(fēng)機(jī)所需風(fēng)量越低，應(yīng)用變頻調(diào)速節(jié)能效果越好。

3.1.4 自動(dòng)化控制節(jié)能

合理安排工藝布局，科學(xué)匹配用電設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)，減少設(shè)備空轉(zhuǎn)或低負(fù)荷運(yùn)行，避免能量損耗；同時(shí)對(duì)熱力管道采取有效的保溫措施，以減少熱量損失和能耗。

3.2 超低排放管理節(jié)能

3.2.1 建立能源管理體系

建立以副總經(jīng)理為組長(zhǎng)的能源管理領(lǐng)導(dǎo)小組，健全能源管理網(wǎng)絡(luò)，配備專兼職能源管理人員，貫徹執(zhí)行國家能源法律法規(guī)、方針、政策和公司能源相關(guān)管理制度；推廣應(yīng)用節(jié)能項(xiàng)目和能源改造方案，保持和持續(xù)改進(jìn)能源管理體系的有效性。

3.2.2 加強(qiáng)生產(chǎn)調(diào)度指揮，嚴(yán)格按工藝要求操作

實(shí)行能源供用集中調(diào)度管理模式，結(jié)合節(jié)能需要下達(dá)動(dòng)力介質(zhì)運(yùn)行及調(diào)配指令，均衡、穩(wěn)定、集中、協(xié)調(diào)組織生產(chǎn)，對(duì)非連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備采取避峰措施，降低峰谷比，節(jié)約用電成本。

3.2.3 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，提高設(shè)備節(jié)能效率

有效發(fā)揮智能化點(diǎn)檢儀的作用，加強(qiáng)用能設(shè)備的點(diǎn)檢和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行；對(duì)超低排放工藝中的重點(diǎn)耗能設(shè)備進(jìn)行能效優(yōu)化控制。

3.2.4 強(qiáng)化能源管理責(zé)任

制定能源管理制度，明確能源管理目標(biāo)和措施，完善能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖，規(guī)范能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、供應(yīng)、、使用、結(jié)算等工作流程，將能耗指標(biāo)分解落實(shí)到責(zé)任部門、責(zé)任人。

3.2.5 強(qiáng)化全員節(jié)能意識(shí)

定期組織開展節(jié)能宣傳和節(jié)能培訓(xùn)，通過召開專題會(huì)議、宣傳欄、標(biāo)語、組織節(jié)能知識(shí)答題、合理化建議和開展節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)效評(píng)比等方式，廣泛宣傳節(jié)約能源、提高能效的重要性，強(qiáng)化全員降耗節(jié)能意識(shí)。

3.2.6 配備適宜的能源計(jì)量器具

根據(jù)GB 17167-2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》要求，配置完善的能源計(jì)量?jī)x表，能源計(jì)量器具配備率應(yīng)達(dá)到95%，重點(diǎn)部位達(dá)到100%，并對(duì)能源計(jì)量器具進(jìn)行定期檢定、校準(zhǔn)，確保計(jì)量數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確。

3.2.7 形成能源分析例會(huì)制度

定期組織召開能源例會(huì)，分析總結(jié)上階段能耗情況，安排、部署和推進(jìn)下階段節(jié)能工作，形成持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。

3.2.8 完善能源考核體系

將能源獎(jiǎng)懲責(zé)任納入公司責(zé)任制，對(duì)超低排放運(yùn)行過程中發(fā)生的浪費(fèi)能源現(xiàn)象進(jìn)行考核，對(duì)積極牽頭組織實(shí)施降耗措施、在實(shí)際應(yīng)用中做出突出貢獻(xiàn)的技術(shù)、管理、技能人員進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，確保超低排放目標(biāo)與節(jié)能降耗指標(biāo)圓滿實(shí)現(xiàn)。

3.2.9 強(qiáng)化能源計(jì)量監(jiān)控

建立以計(jì)量數(shù)據(jù)管理為中心的能源管理模式，推廣節(jié)能降耗新技術(shù)和新設(shè)備，引進(jìn)智能化新型計(jì)量器具，實(shí)現(xiàn)對(duì)超低排放設(shè)備和工序能耗的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行分析，提升超低排放網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)水平，發(fā)揮好絕色發(fā)展支撐作用。

4 應(yīng)用效果

4.1 物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用

氨水儲(chǔ)罐上設(shè)置的水封槽，既能實(shí)現(xiàn)氨水罐壓力的穩(wěn)定運(yùn)行，又確保了水封槽氨水濃度達(dá)標(biāo)時(shí)再回排到氨水儲(chǔ)罐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用。

4.2 水資源實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用

SCR脫硝排放的沖洗廢水采用管道收集排放至廢水池，再經(jīng)由廢水泵送到污水處理站進(jìn)行綜合處理利用，降低了水資源消耗。

4.3 能源消耗達(dá)到減量化目的

脫硝系統(tǒng)采用的高效常規(guī)SCR技術(shù)不僅使脫硝效率達(dá)到88%，降低了脫硝還原劑的消耗；還使反應(yīng)器壓損小于1 600 Pa，電耗低效率高，實(shí)現(xiàn)了能源減量化消耗。

5 結(jié)語

節(jié)能減排是鋼鐵企業(yè)面臨的艱巨任務(wù)，企業(yè)必須保持對(duì)環(huán)保工作的高度重視，加大治理力度，從技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管控等環(huán)節(jié)采取措施，才能實(shí)現(xiàn)在基準(zhǔn)含氧量18%條件下使企業(yè)球團(tuán)生產(chǎn)處理煙氣量達(dá)780 000 Nm3/h，煙塵排放值達(dá)到8 mg/Nm3、二氧化硫排放值達(dá)到30 mg/Nm3、氮氧化物排放值達(dá)到40 mg/Nm3，的超低排放環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。