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钢铁超低排放改造技术

2020-07-20信息来源 : 来源:世界金属导报精华版 作者:刘晨

钢铁超低排放已经有全流程示范企业可以借鉴,超低排放改造有多种技术和组合可供选择,问题是改造投资多、成本增加多,吨钢成本至少增加100元。有没有投资少、成本低的改造方案?本文介绍几种可以作为补丁或旁路的实用技术,包括烟气循环利用、喷雾蒸发冷却调质、喷雾干燥和多功能喷淋洗涤技术,探讨在钢铁各工序超低排放改造中“打补丁”的应用。

1钢铁超低排放技术

1.1烟气循环利用

烟气循环利用源头减量技术就是将不处理或简单处理后的烟气返回工序循环利用,从而实现烟气的源头减量。目前,烧结机烟气循环利用已经成为行业推荐采用的技术,正在迅速推广应用,实际应用可以减少烟气处理量40%,那么超低排放改造需处理的烟气量就只有原来的60%,最大限度地保留利用现有烟气处理设施,通过选择氮氧化物浓度高的部分循环,还可以降低入口浓度,有可能就不用上脱硝项目,既使上,投资和运行成本都会降低。

根据现场考察的研究成果,钢铁长流程吨钢排放烟气量平均34650Nm3(折合43.7t),采用烟气循环利用,至少可以减少50%,烟气循环源头减量应该作为保护大气环境的首选技术,通过此技术,最终实现吨钢外排烟气量减少到现状的10%以下,这对减少钢铁超低排放改造的投资和成本具有非常重要的意义,特别是可以减少大气污染物总量。

1.2喷雾蒸发冷却调质、喷雾干燥技术

喷雾蒸发冷却调质与喷雾干燥系统由液体管线、压缩气体管线、控制器、壳体和卸灰等部分组成,工艺原理和设备组成是相同的,只是用途不同。喷雾蒸发冷却调质主要是用于烟气的冷却、调质、抑尘等预处理,比如转炉干法电除尘前的蒸发冷却塔、烧结机头烟气半干法的蒸发加湿。

喷雾蒸发冷却调质技术的主要特点:1)可以实现烟气快速冷却,将烟气从1000℃冷却到260℃所需时间不到1s,特别适合钢铁行业瞬时性烟气量、温度大幅、频繁、快速变化的工况;2)可以实现烟气大幅减量,比如800℃烟气冷却到130℃,采用混风冷却后的烟气体积是标况烟气体积的10倍以上,而采用喷雾蒸发冷却只有1.1倍;3)蒸发冷却本身就有除尘功能,可以使粉尘颗粒凝聚长大,还有利于提高后步除尘设备的效率。

喷雾干燥技术的主要目的是利用烟气余热处理废水,比如分离浓盐水中的水蒸气和盐、将高炉渣等高温熔渣干法粒化、分离浓缩酸洗废水中的酸、热解热氧化废水中的COD有机污染物等。

1.3烟气多功能高效喷淋洗涤技术

管道式多功能高效喷淋洗涤技术具有除尘、脱硫、脱硝、脱白、脱酸、脱有机污染物、脱重金属、高效低阻换热等多功能,既可用作烟气循环利用的简单处理,又是超低排放改造的终端技术。作为精除尘器,出口颗粒物浓度小于20mg/Nm3,与湿电结合,可以确保达到10、5mg/Nm3的超低水平,甚至低到微克级,即小于1mg/Nm3。

该技术的主要特点:1)精除尘:对于旋风除尘、电除尘、布袋除尘不能达到超低排放的烟气,可以对超细颗粒进行两级相变和冲击吸收,实现除尘超低排放。与湿电结合,可以更高效地精除尘、除雾。2)脱硫、脱硝:对于能溶于水的二氧化硫、氮氧化物,可以在烟气温度50℃左右实现超低排放,与喷雾干燥结合,还可以处理脱硫脱硝浓缩液,回收产物。去除NO,可以先氧化。3)其他:可以高效冷却水蒸气、去除大部分可溶于水的污染物,设备阻损小、地面上布置或地下布置基本不占地。

2在主要工序的应用

钢铁长流程通常包括原料、烧结、球团、焦化、高炉炼铁、转炉炼钢、热轧、辅助等众多工序,在充分利用原有设施基础上,都可以“打补丁”方式采用上述技术实现超低排放。下面分别探讨上述技术在烧结、高炉、转炉等工序的应用。

2.1烧结

烧结烟气包括机头、冷却、原料、混料等工序烟气,是钢铁超低排放改造的重点,投资成本增加较多,特别是机头烟气脱硝。

1)脱硝:首选烟气循环,与烧结漏风治理结合,大幅减少40%以上的烟气量,选择NO浓度高的烟气循环,使超低排放改造进口烟气氮氧化物浓度降低,排放要求不高时不必上脱硝项目,既使上,投资和成本都会减少。在脱硝工艺选择上,在现有湿法脱硫的基础上,补丁或旁路增加次氯酸钠、臭氧、等离子等氧化脱硝技术,在脱硫塔顶部或外部,采用多功能高效喷淋洗涤技术,实现排烟脱硝、除湿脱白,还有二噁英、硫酸、盐酸、氢氟酸等酸雾、重金属等多污染物的协同去除。低温氧化脱硝的副产物是硝酸钠、亚硝酸钠,提纯后为化工产品。

2)脱硫:利用原有湿法脱硫系统,改用钠法、镁法、氨法脱硫,结合采用烟气喷雾干燥技术,处理零排脱硫废水,提高脱硫产物附加值。

3)除尘:机头烟气在脱硫脱硝过程中就可以实现超低排放,冷却、原料、混料等工序的补丁式组合采用多功能高效喷淋洗涤和烟气循环利用技术,可以极限回收烟气余热,大幅减少、近零外排烟气,减少除尘电耗。

2.2高炉

高炉区域超低排放改造涉及出铁场除尘、上料除尘、水冲渣、热风炉烟气脱硫脱硝、高炉煤气除尘脱硫脱氯等。

1)出铁场除尘:高炉出铁场除尘几乎都是采用大型布袋除尘器,多尘源烟气集中捕集进入大布袋除尘器除尘后,由集中的引风机抽引对空排放。多数用户原设计排放粉尘浓度都是20mg/m3,与超低排放差距不大。可以尝试组合采用喷雾蒸发冷却干雾抑尘、多功能喷淋洗涤和烟气循环利用,将个别尘源或部分烟气简单处理后循环利用,原布袋除尘器由于风速降低就可以实现超低排放,风机工况风量减少到额定风量的60%时,风机电耗就可以减半,低投入实现超低排放的同时,还具有显著的节电效益,比如高炉出铁场除尘风机额定电机功率2500kW,小时节电超过1000kWh。

2)高炉上料除尘:高炉上料除尘多采用电除尘,设计排放粉尘浓度约50mg/m3,实际会更高。可以在现有风机出口后、排放前,增加多功能喷淋洗涤、烟气循环利用实现超低排放,原有电除尘器检修后保留作为粗除尘设备,或停止供电仅作为粗