【技術匯】「臭氧氧化+循環流化床」法燒結煙氣淨化技術的應用

2020-12-05 北極星環保網

北極星大氣網訊:燒結煙氣排放量大，含有的有毒有害物質濃度高。為加強環境保護，梅鋼三號燒結機對原有的溼法脫硫裝置進行了改造，採用「臭氧氧化+循化流化床」於一體的燒結煙氣綜合治理技術。生產實踐結果表明：系統簡潔，投資小，可靠性高；系統運行穩定，效果良好，脫硫、脫硝、除塵效率高，出口煙氣中SO2、NOx、粉塵濃度分別降至35mg/m3、100mg/m3、5mg/m3以下；系統運行成本較低，具有一定的優勢。該系統的成功運行，對燒結行業煙氣的綜合治理提供了較好地示範作用。

關鍵詞：臭氧氧化；循環流化床；脫硫脫硝；燒結煙氣；

1 前言

燒結工序作為鋼鐵企業重要的工藝單元之一，可為高爐冶煉提供優質燒結礦，但燒結工序帶來的環保問題亦不容忽視。燒結煙氣排放量大，含有的有毒有害物質濃度高。據統計，燒結煙氣含有的SO2、NOx及粉塵排放分別佔鋼鐵企業排放總量的40%~60%、50%~55%和15%~20%。

為加強環境保護，2012年制訂的《鋼鐵燒結、球團工業大氣汙染物排放標準》 (GB 28662—2012) 對燒結工序大氣汙染物排放提出了全新要求：顆粒物排放限值為50mg/m3，SO2排放限值為200mg/m3，NOx排放限值為300mg/m3；南京市作為大氣汙染物特別排放限值的地域，對燒結煙氣的排放濃度提出了更高的標準：顆粒物排放限值為40mg/m3；SO2排放限值為180mg/m3；NOx排放限值均為300mg/m3。因此，強化燒結煙氣治理、選擇適宜合理的燒結煙氣脫硫、脫硝、除塵等一體化綜合治理的工藝技術方案既是梅鋼保護環境、創建和諧社會和城市鋼廠的責任和義務，更是梅鋼生存和發展的必要條件。隨著社會和企業的發展，梅鋼三號燒結機煙氣治理經歷了兩個階段。本文對兩個階段的情況做了相關介紹，尤其突出介紹了「臭氧氧化+循環流化床」法燒結煙氣淨化技術的應用情況，以供同行借鑑與參考。

2 三號燒結機第一代煙氣脫硫工藝及效果

梅鋼燒結生產有其特殊性，自產梅山精礦長期以來作為必用主礦種，年配比為10%~25%，而梅山精礦的含硫量約為0.4%~0.5%，燒結煙氣中SO2含量較高，為1500mg/m3~3000mg/m3。為響應國家政策及結合梅鋼自身發展需要，2007年梅鋼率先對三號燒結機 (2004年3月投產) 啟動燒結煙氣SO2治理工作，工藝方案採用原寶鋼工程技術公司自主集成開發的自噴旋衝式石灰石—石膏法，其為國內大中型燒結機進行全風量煙氣脫硫的第一家工程案例。

煙氣脫硫工藝系統由石灰石漿液製備系統、煙氣系統、SO2吸收系統、石膏脫水系統、漿液排空系統等組成，其工藝流程如圖1所示。

圖1 三號燒結機第一代煙氣脫硫工藝流程

該系統於2008年3月投用，經短期參數優化後，生產效果良好，關鍵指標均達到設計要求：2008年5月~2009年4月，與主線生產同步作業率達95.31%，脫硫率達95.06%，出口SO2濃度48.04mg/m3，除塵率50.67%，出口粉塵濃度23.35mg/m3。但運行近十年後，該系統的不足與問題逐步顯現：

(1) 塔內構件管道腐蝕、堵塞日益嚴重，系統故障率高，難以滿足南京市對脫硫系統與主線生產同步作業率100%的要求；

(2) 出口SO2濃度超過60mg/m3，出口粉塵濃度超過30mg/m3，雖然能滿足GB 28662-2012標準，但無法達到南京市二級環保管控要求 (詳見表1) ；

(3) 該工藝不具備脫硝功能。因此，有必要對該系統進行升級改造。

表1 燒結煙氣汙染物排放限值 (mg/m3)

3 三號燒結機第二代煙氣脫硫脫硝工藝設計

近幾年來，為響應國家環保政策，滿足日趨嚴格的環保排放要求，國內各鋼鐵企業紛紛採用了不同的燒結煙氣脫硫、脫硝等環保工藝技術。如湛江鋼鐵、寶鋼3號燒結機採用了活性炭煙氣淨化技術，寶鋼4號燒結機採用了循環流化床+SCR工藝技術，在脫硫、脫硝、除塵等方面均取得了良好的效果。經對燒結煙氣脫硫技術 (以溼法和半乾法為主) 、脫硝技術 (以SCR、活性炭法為主) 多方考察比較，借鑑相關單位的設計運行經驗，結合梅鋼實際，綜合考慮場地、在線建設、投資及運行成本等因素，選擇了「臭氧氧化+循化流化床」於一體的燒結煙氣綜合治理技術路線。

3.1 煙氣脫硫工藝設計

梅鋼公司在三號燒結機現有溼法脫硫裝置附近新建燒結煙氣幹法淨化裝置 (含脫硫、脫硝、除塵) ，新裝置建成投用後拆除原溼法脫硫裝置及其附屬設施。新建內容按照脫硫、脫硝工藝同步考慮，分步實施的方案執行。

3.1.1 工藝流程及工藝系統

脫硫工藝採用「循環流化床脫硫工藝」 (預留脫硝) 。系統採取「一機一塔」的配置方案，其煙氣淨化裝置的流程為「燒結機→機頭電除塵器→主抽風機→吸收塔→布袋除塵器→引風機→煙囪排放」，其工藝流程如圖2所示。

圖2 三號燒結機第二代煙氣脫硫工藝流程

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