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，配套建設(shè)煙氣脫硫除塵裝置。經(jīng)過多年多次對國內(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)過長時間對多種脫硝技術(shù)的對比論證（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，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，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 超凈測試報告解讀

為了驗(yàn)證DSC 裝置的長周期使用后的性能，國家環(huán)境分析測試中心在寶鋼梅鋼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 測試報告表可以看出，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SO2是總量控制的約束性指標(biāo)，對于一些新建項(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 測試報告表可以看出，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、激烈湍動的高密度顆粒床層的凝并作用，煙氣中PM1等亞微米級的細(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mg/Nm3，但在國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)頭電除塵器的電場全部失效，對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。可以高效吸收和固化二氧化氮，無廢水、無逃逸。

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)煔饷撓豕に嚕撓跣矢?、系統(tǒng)簡單、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（我國電力行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)為30μg/m3，美國最新標(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g/m3以上激烈湍動的高密度顆粒床層，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，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 無廢水排放

DSC 工藝全過程無廢水產(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 整個系統(tǒng)設(shè)備、煙道、煙囪等均無需防腐。原有的燒結(jié)煙囪可以直接利用。

2.8 煙囪排放透明，無視覺污染

煙囪排放透明，無視覺污染，感官效果佳。

3 結(jié)語

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、不受前級機(jī)頭除塵器效率影響、不需煙囪防腐、無廢水產(chǎn)生、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，對我國鋼鐵企業(yè)適應(yīng)國家“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“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。