【中國環(huán)保在線 技術交流】至年底,所有燒結機均將按國家要求裝配環(huán)保設施;從技術上看,源頭治理技術研究、一體化綜合治理技術均取得新進展,一些應用中存在的技術工藝問題正不斷被攻克。
近年來,我國燒結煙氣治理取得了有目共睹的成績:到今年7月底,鋼鐵行業(yè)燒結機脫硫設施建設的面積已經(jīng)達到69%。到今年底,所有燒結機均將按國家要求裝配環(huán)保設施;從技術上看,源頭治理技術研究、一體化綜合治理技術均取得新進展,一些應用中存在的技術工藝問題正不斷被攻克。
綜合治理技術突飛猛進
脫硫、脫硝、脫除二噁英、脫除重金屬、除塵是燒結煙氣綜合治理的內容,對燒結煙氣進行一體化治理逐漸成為業(yè)界*的發(fā)展方向,寶鋼和太鋼在這方面走在了前面。
據(jù)寶鋼中央研究院提供的情況:今年6月底完成的國家發(fā)展改革委支持項目—燒結廢氣余熱循環(huán)利用低碳排放工藝技術創(chuàng)新及產業(yè)化示范工程(以下簡稱示范工程),取得了6方面標志性的技術成果,節(jié)能減排效果明顯。
一是形成*套廢氣/煙氣循環(huán)燒結工藝、設備和系統(tǒng)集成技術,并實現(xiàn)產業(yè)化應用。該示范工程建成了*套燒結鍋工藝模擬試驗平臺,通過一系列生產試驗,寶鋼獲得了可支撐大型燒結機廢氣循環(huán)工程的關鍵工藝和技術參數(shù)。他們開發(fā)出煙氣切換閥、耐磨風機及管道、除塵器等關鍵設備和系統(tǒng)調試運行成套技術,實現(xiàn)了國內廢氣循環(huán)燒結工藝技術產業(yè)化從無到有的突破。
二是廢氣減量和多種污染物協(xié)同減排的技術成果得到工業(yè)化驗證。寧鋼示范工程在不同上料量負荷工況下,廢氣循環(huán)可使燒結煤固體燃耗下降1.8千克/噸鋼~3.0千克/噸鋼,節(jié)能量達到3%~4%,外排煙氣量減少15%~30%,節(jié)約標準煤5000噸/年~7000噸/年,減排煙塵20噸/年~50噸/年,二噁英減排35%以上,并可實現(xiàn)燒結廢氣中VOCs(揮發(fā)性有機化合物)、PAHs(多環(huán)芳烴)等多種污染物的同步脫除。
三是廢氣循環(huán)燒結工藝技術可提高燒結產能15%~30%。寶鋼不銹鋼132平方米燒結機循環(huán)燒結中試裝置,充分利用了新增的大煙道廢氣循環(huán)風機的抽風能力。工業(yè)試驗結果證明,該廢氣循環(huán)燒結技術可提高15%~30%的燒結產能。
四是完成廢氣循環(huán)與燒結主工藝,后續(xù)除塵、脫硫裝置的耦合聯(lián)控技術和設計方案優(yōu)化。寶鋼開發(fā)出在燒結廢氣減量和廢氣成分變化工況下,循環(huán)燒結工藝與后續(xù)除塵、脫硫裝置調試、運行和工藝控制的耦合聯(lián)控技術,在國內尚屬*。同時,該示范工程形成在循環(huán)燒結條件下,后續(xù)除塵、脫硫脫硝裝置投資和運行成本削減的創(chuàng)新性方案。值得一提的是,寧鋼2號燒結機的廢氣循環(huán)工藝實現(xiàn)了廢氣減量。
五是開發(fā)出*套熱風循環(huán)燒結過程數(shù)值模型。該模型包括循環(huán)煙氣溫度和氧含量調控、防結露策略、節(jié)煤量實時統(tǒng)計、燒結終點溫度控制、熱平衡模型等,能夠指導中試和示范工程的設備、管路系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。
六是形成國內*的低能耗二噁英減排技術。在循環(huán)燒結條件下,采用“抑制生成+過程控制+攜流脫除”組合技術,二噁英外排總量可減少80%以上。在吸附劑用量比常規(guī)脫除技術減少30%時,二噁英去除率仍可提高10%。
作為目前國內燒結行業(yè)*套采取活性炭吸附工藝進行脫硫凈化的裝置,太鋼的燒結環(huán)保設施目前運行良好。4年來,該裝置各項指標均大大優(yōu)于特別排放限值要求:二氧化硫平均排放濃度不到國家排放特別限值的1/4,脫硫效率達到95%以上;粉塵排放濃度不到排放限值的1/2;其副產品硫酸濃度達到98%,全部用于軋鋼酸洗工序和焦化生產硫銨。
與此同時,類似的技術有望在國內開出新花。據(jù)悉,上海一家環(huán)保公司的可資源化活性焦煙氣脫硫技術擁有自主核心技術,正與永鋼合作,擬用于永鋼的燒結脫硫。這種技術是以物理—化學吸附原理為基礎的硫資源可回收干法脫硫工藝,其脫硫原理是:在120℃~160℃,活性焦吸附煙氣中的SO2、H2O和O2,在活性焦催化作用下生成硫酸,存儲在活性焦微孔中。吸附飽和的活性焦加熱到400℃左右,吸附在活性焦微孔的硫酸與活性焦中的碳反應,釋放出高濃度SO2(濃度為20%~30%)而再生,活性焦循環(huán)使用。釋放出的高濃度SO2氣體采用成熟的化工工藝,可生產出多種硫元素的商品級產品,如硫酸、硫磺和液體SO2等。
此外,SO2轉化為硫酸吸附在活性焦孔隙內,活性焦吸附層相當于顆粒層過濾器,在慣性碰撞和攔截效應作用下,煙氣中的大部分粉塵顆粒在不同部位被捕集,完成煙氣脫硫除塵凈化。吸附SO2后的活性焦被加熱至400℃左右時,釋放出SO2,活性焦的解吸反應相當于對活性焦的再次活化。在活性焦循環(huán)使用過程中,其吸附和催化活性不但不會降低,還會有一定程度的提高。經(jīng)過解吸再生后的活性焦被冷卻至120℃以下,由物料輸送裝置送至吸附脫硫反應器循環(huán)使用。
源頭治理和問題攻關齊頭并進
近年來,業(yè)界專家普遍認同對燒結煙氣污染要從源頭治理上下功夫。
中國金屬學會的一些專家強調,燒結煙氣源頭治理是技術發(fā)展的重點之一。歐洲采用煤(含硫低,熱值高)使污染物排放量降低,將SO2固化到燒結礦中是從源頭上減少煙氣中SO2含量的好辦法。
安徽工業(yè)大學在燒結原料中添加微量胺類物質(尿素是*選擇,zui適宜配比為0.05%)的實驗表明,利用燒結過程的熱力學條件,可實現(xiàn)多種污染物的同步減排,無須建立脫除工藝流程,成本比末端治理大幅度降低。
目前,我國已全面開展燒結煙氣脫硫工作,石灰—石膏法、氨法、鎂法、活性炭法等均有不少成功的案例,但均存在不同程度的問題,一些企業(yè)在攻克這些問題方面各有收獲。
柳鋼采用焦化廢氨水吸收燒結煙氣中SO2的氨—硫銨工藝,運行中注意采取了5項措施:適當添加消泡劑,更換結晶罐的硫銨溶液,調整真空結晶罐的真空度,控制結晶罐液位,對升膜蒸發(fā)器的結垢進行清洗。采取這些措施后,真空結晶罐內的硫銨溶液泡沫和雜質大為減少,沸騰量和硫銨制備系統(tǒng)各工藝參數(shù)穩(wěn)定,操作控制良好。
攀鋼開發(fā)出適應攀西釩鈦磁鐵礦燒結煙氣特性(煙氣含SO2在4000mg/Nm3~7000mg/Nm3)的脫硫溶液、防止脫硫劑逃逸技術與脫硫劑中毒解毒技術,并建立復雜體系下脫硫溶液有效成分的分離檢測方法,其準確度達到90%以上。攀鋼研究形成了防止脫硫系統(tǒng)堵塞的工程技術,解決了燒結煙氣粉塵和次生硫磺引起的系統(tǒng)堵塞導致系統(tǒng)停運的難題;研究形成了有機胺法燒結煙氣脫硫工藝裝備成套技術,運用該技術設計建造的攀鋼3號燒結煙氣脫硫系統(tǒng),投產3天就實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運行,與燒結機同步作業(yè)率達到80%以上,脫硫率達到90%以上,日產硫酸70噸,噸硫酸脫硫劑消耗小于10千克。
寧波太極環(huán)保設備有限公司開發(fā)成功DS-二氧化硫治理技術(利用鋼渣作為脫硫劑)和DS-多相反應器(煙氣與脫硫液同步由上向下運行,經(jīng)過多級反應塔),漿液PH值在6.5~6,脫硫效率大于93%,成本較低。
運行效率低、效果差的問題待解決
盡管燒結煙氣治理工作取得了巨大的進步,但仍存在一些問題亟待解決。中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的專家指出,當前燒結機環(huán)保設施存在的主要問題是運行效率低、效果差。
新環(huán)保法將于明年1月1日正式實施,截至今年7月底,我國鋼鐵企業(yè)仍有約31%的燒結機面積和90%的球團生產線未配套脫硫設施。根據(jù)環(huán)保部的減排核查結果,即使配套了脫硫設施,燒結(球團)脫硫設施平均綜合脫硫效率不足50%。這些減排效果差、不能長期穩(wěn)定達標的脫硫設施均須整改。部分減排效率低、副產品質量差的技術仍將是下一步燒結煙氣環(huán)保治理技術工藝要解決的重點。
從技術角度,寶鋼等企業(yè)的專家建議:以循環(huán)燒結技術為代表的綜合治理技術既可以減排煙氣總量,又可以回收廢熱,具有較重大的減排節(jié)能實效,推薦新燒結建設項目和老燒結機提產改造時采用這類技術;考慮新燒結機煙氣凈化技術時,推薦采用SDA(旋轉噴霧干燥)+SCR(選擇性催化還原)脫硫脫硝綜合處理技術;在新形勢下須要共同合作推進燒結清潔生產實踐。
同時,業(yè)界呼吁國家有關部門參照對電力企業(yè)的環(huán)保政策,對運用燒結煙氣治理新技術效率高、減排效果好的企業(yè)給予獎勵;國家加大對環(huán)保共性技術研發(fā)的經(jīng)費補助,對企業(yè)自行研發(fā)出來的*(套)的設備、技術給予獎勵;組織企業(yè)進行如何運用環(huán)保技術、設備的經(jīng)驗交流。
近年來,我國燒結煙氣治理取得了有目共睹的成績:到今年7月底,鋼鐵行業(yè)燒結機脫硫設施建設的面積已經(jīng)達到69%。到今年底,所有燒結機均將按國家要求裝配環(huán)保設施;從技術上看,源頭治理技術研究、一體化綜合治理技術均取得新進展,一些應用中存在的技術工藝問題正不斷被攻克。
綜合治理技術突飛猛進
脫硫、脫硝、脫除二噁英、脫除重金屬、除塵是燒結煙氣綜合治理的內容,對燒結煙氣進行一體化治理逐漸成為業(yè)界*的發(fā)展方向,寶鋼和太鋼在這方面走在了前面。
據(jù)寶鋼中央研究院提供的情況:今年6月底完成的國家發(fā)展改革委支持項目—燒結廢氣余熱循環(huán)利用低碳排放工藝技術創(chuàng)新及產業(yè)化示范工程(以下簡稱示范工程),取得了6方面標志性的技術成果,節(jié)能減排效果明顯。
一是形成*套廢氣/煙氣循環(huán)燒結工藝、設備和系統(tǒng)集成技術,并實現(xiàn)產業(yè)化應用。該示范工程建成了*套燒結鍋工藝模擬試驗平臺,通過一系列生產試驗,寶鋼獲得了可支撐大型燒結機廢氣循環(huán)工程的關鍵工藝和技術參數(shù)。他們開發(fā)出煙氣切換閥、耐磨風機及管道、除塵器等關鍵設備和系統(tǒng)調試運行成套技術,實現(xiàn)了國內廢氣循環(huán)燒結工藝技術產業(yè)化從無到有的突破。
二是廢氣減量和多種污染物協(xié)同減排的技術成果得到工業(yè)化驗證。寧鋼示范工程在不同上料量負荷工況下,廢氣循環(huán)可使燒結煤固體燃耗下降1.8千克/噸鋼~3.0千克/噸鋼,節(jié)能量達到3%~4%,外排煙氣量減少15%~30%,節(jié)約標準煤5000噸/年~7000噸/年,減排煙塵20噸/年~50噸/年,二噁英減排35%以上,并可實現(xiàn)燒結廢氣中VOCs(揮發(fā)性有機化合物)、PAHs(多環(huán)芳烴)等多種污染物的同步脫除。
三是廢氣循環(huán)燒結工藝技術可提高燒結產能15%~30%。寶鋼不銹鋼132平方米燒結機循環(huán)燒結中試裝置,充分利用了新增的大煙道廢氣循環(huán)風機的抽風能力。工業(yè)試驗結果證明,該廢氣循環(huán)燒結技術可提高15%~30%的燒結產能。
四是完成廢氣循環(huán)與燒結主工藝,后續(xù)除塵、脫硫裝置的耦合聯(lián)控技術和設計方案優(yōu)化。寶鋼開發(fā)出在燒結廢氣減量和廢氣成分變化工況下,循環(huán)燒結工藝與后續(xù)除塵、脫硫裝置調試、運行和工藝控制的耦合聯(lián)控技術,在國內尚屬*。同時,該示范工程形成在循環(huán)燒結條件下,后續(xù)除塵、脫硫脫硝裝置投資和運行成本削減的創(chuàng)新性方案。值得一提的是,寧鋼2號燒結機的廢氣循環(huán)工藝實現(xiàn)了廢氣減量。
五是開發(fā)出*套熱風循環(huán)燒結過程數(shù)值模型。該模型包括循環(huán)煙氣溫度和氧含量調控、防結露策略、節(jié)煤量實時統(tǒng)計、燒結終點溫度控制、熱平衡模型等,能夠指導中試和示范工程的設備、管路系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。
六是形成國內*的低能耗二噁英減排技術。在循環(huán)燒結條件下,采用“抑制生成+過程控制+攜流脫除”組合技術,二噁英外排總量可減少80%以上。在吸附劑用量比常規(guī)脫除技術減少30%時,二噁英去除率仍可提高10%。
作為目前國內燒結行業(yè)*套采取活性炭吸附工藝進行脫硫凈化的裝置,太鋼的燒結環(huán)保設施目前運行良好。4年來,該裝置各項指標均大大優(yōu)于特別排放限值要求:二氧化硫平均排放濃度不到國家排放特別限值的1/4,脫硫效率達到95%以上;粉塵排放濃度不到排放限值的1/2;其副產品硫酸濃度達到98%,全部用于軋鋼酸洗工序和焦化生產硫銨。
與此同時,類似的技術有望在國內開出新花。據(jù)悉,上海一家環(huán)保公司的可資源化活性焦煙氣脫硫技術擁有自主核心技術,正與永鋼合作,擬用于永鋼的燒結脫硫。這種技術是以物理—化學吸附原理為基礎的硫資源可回收干法脫硫工藝,其脫硫原理是:在120℃~160℃,活性焦吸附煙氣中的SO2、H2O和O2,在活性焦催化作用下生成硫酸,存儲在活性焦微孔中。吸附飽和的活性焦加熱到400℃左右,吸附在活性焦微孔的硫酸與活性焦中的碳反應,釋放出高濃度SO2(濃度為20%~30%)而再生,活性焦循環(huán)使用。釋放出的高濃度SO2氣體采用成熟的化工工藝,可生產出多種硫元素的商品級產品,如硫酸、硫磺和液體SO2等。
此外,SO2轉化為硫酸吸附在活性焦孔隙內,活性焦吸附層相當于顆粒層過濾器,在慣性碰撞和攔截效應作用下,煙氣中的大部分粉塵顆粒在不同部位被捕集,完成煙氣脫硫除塵凈化。吸附SO2后的活性焦被加熱至400℃左右時,釋放出SO2,活性焦的解吸反應相當于對活性焦的再次活化。在活性焦循環(huán)使用過程中,其吸附和催化活性不但不會降低,還會有一定程度的提高。經(jīng)過解吸再生后的活性焦被冷卻至120℃以下,由物料輸送裝置送至吸附脫硫反應器循環(huán)使用。
源頭治理和問題攻關齊頭并進
近年來,業(yè)界專家普遍認同對燒結煙氣污染要從源頭治理上下功夫。
中國金屬學會的一些專家強調,燒結煙氣源頭治理是技術發(fā)展的重點之一。歐洲采用煤(含硫低,熱值高)使污染物排放量降低,將SO2固化到燒結礦中是從源頭上減少煙氣中SO2含量的好辦法。
安徽工業(yè)大學在燒結原料中添加微量胺類物質(尿素是*選擇,zui適宜配比為0.05%)的實驗表明,利用燒結過程的熱力學條件,可實現(xiàn)多種污染物的同步減排,無須建立脫除工藝流程,成本比末端治理大幅度降低。
目前,我國已全面開展燒結煙氣脫硫工作,石灰—石膏法、氨法、鎂法、活性炭法等均有不少成功的案例,但均存在不同程度的問題,一些企業(yè)在攻克這些問題方面各有收獲。
柳鋼采用焦化廢氨水吸收燒結煙氣中SO2的氨—硫銨工藝,運行中注意采取了5項措施:適當添加消泡劑,更換結晶罐的硫銨溶液,調整真空結晶罐的真空度,控制結晶罐液位,對升膜蒸發(fā)器的結垢進行清洗。采取這些措施后,真空結晶罐內的硫銨溶液泡沫和雜質大為減少,沸騰量和硫銨制備系統(tǒng)各工藝參數(shù)穩(wěn)定,操作控制良好。
攀鋼開發(fā)出適應攀西釩鈦磁鐵礦燒結煙氣特性(煙氣含SO2在4000mg/Nm3~7000mg/Nm3)的脫硫溶液、防止脫硫劑逃逸技術與脫硫劑中毒解毒技術,并建立復雜體系下脫硫溶液有效成分的分離檢測方法,其準確度達到90%以上。攀鋼研究形成了防止脫硫系統(tǒng)堵塞的工程技術,解決了燒結煙氣粉塵和次生硫磺引起的系統(tǒng)堵塞導致系統(tǒng)停運的難題;研究形成了有機胺法燒結煙氣脫硫工藝裝備成套技術,運用該技術設計建造的攀鋼3號燒結煙氣脫硫系統(tǒng),投產3天就實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運行,與燒結機同步作業(yè)率達到80%以上,脫硫率達到90%以上,日產硫酸70噸,噸硫酸脫硫劑消耗小于10千克。
寧波太極環(huán)保設備有限公司開發(fā)成功DS-二氧化硫治理技術(利用鋼渣作為脫硫劑)和DS-多相反應器(煙氣與脫硫液同步由上向下運行,經(jīng)過多級反應塔),漿液PH值在6.5~6,脫硫效率大于93%,成本較低。
運行效率低、效果差的問題待解決
盡管燒結煙氣治理工作取得了巨大的進步,但仍存在一些問題亟待解決。中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的專家指出,當前燒結機環(huán)保設施存在的主要問題是運行效率低、效果差。
新環(huán)保法將于明年1月1日正式實施,截至今年7月底,我國鋼鐵企業(yè)仍有約31%的燒結機面積和90%的球團生產線未配套脫硫設施。根據(jù)環(huán)保部的減排核查結果,即使配套了脫硫設施,燒結(球團)脫硫設施平均綜合脫硫效率不足50%。這些減排效果差、不能長期穩(wěn)定達標的脫硫設施均須整改。部分減排效率低、副產品質量差的技術仍將是下一步燒結煙氣環(huán)保治理技術工藝要解決的重點。
從技術角度,寶鋼等企業(yè)的專家建議:以循環(huán)燒結技術為代表的綜合治理技術既可以減排煙氣總量,又可以回收廢熱,具有較重大的減排節(jié)能實效,推薦新燒結建設項目和老燒結機提產改造時采用這類技術;考慮新燒結機煙氣凈化技術時,推薦采用SDA(旋轉噴霧干燥)+SCR(選擇性催化還原)脫硫脫硝綜合處理技術;在新形勢下須要共同合作推進燒結清潔生產實踐。
同時,業(yè)界呼吁國家有關部門參照對電力企業(yè)的環(huán)保政策,對運用燒結煙氣治理新技術效率高、減排效果好的企業(yè)給予獎勵;國家加大對環(huán)保共性技術研發(fā)的經(jīng)費補助,對企業(yè)自行研發(fā)出來的*(套)的設備、技術給予獎勵;組織企業(yè)進行如何運用環(huán)保技術、設備的經(jīng)驗交流。
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