1、钢铁超(chāo)低排放技(jì)术(shù)
1.1烟(yān)气循环利(lì)用
烟(yān)气循环利用源头减量技术就是(shì)将(jiāng)不处理或(huò)简单处(chù)理后的烟气返回(huí)工序循(xún)环利用,从而(ér)实现烟气的源头减(jiǎn)量。目前,烧结机烟气循环利用已经(jīng)成为(wéi)行业推荐采用的(de)技术(shù),正在迅速推广应用,实际(jì)应用(yòng)可以减(jiǎn)少(shǎo)烟气处理(lǐ)量40%,那么超低(dī)排放(fàng)改造需处(chù)理的烟气量就(jiù)只(zhī)有原来的(de)60%,最大限度地保留利(lì)用(yòng)现(xiàn)有烟气处理设施,通过选择氮氧化(huà)物浓度高的部分循(xún)环,还可以降低入(rù)口浓度,有可(kě)能就不用上脱硝项目,既使上(shàng),投资和运行(háng)成本都会降低。
根据现场考察的研究(jiū)成果,钢铁长流程吨钢(gāng)排放烟气量平均34650Nm3(折合43.7t),采用烟(yān)气循环(huán)利用,至少可以减少50%,烟气循环源头减量应该作为保护(hù)大气环境的首(shǒu)选技术,通过此技术(shù),最(zuì)终(zhōng)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(zī)和成本具(jù)有(yǒu)非常重要的(de)意义,特(tè)别是可以减少大气污染物总量。
1.2喷雾蒸发冷却(què)调质、喷雾干(gàn)燥技术
喷雾蒸发冷却调质与喷雾(wù)干(gàn)燥系统由(yóu)液体管线、压缩气(qì)体管线、控(kòng)制器(qì)、壳体和卸灰(huī)等部分组成(chéng),工艺原(yuán)理和设备组(zǔ)成是相同的,只是(shì)用途不同(tóng)。喷雾蒸(zhēng)发冷却调质主要是用于烟气的冷却、调(diào)质、抑尘等预处理,比如转(zhuǎn)炉干法电除尘前的蒸(zhēng)发冷却塔(tǎ)、烧结机头烟气(qì)半干法的蒸发(fā)加湿。
喷雾蒸发冷却(què)调质技术的主要特(tè)点:1)可(kě)以实(shí)现烟气(qì)快速(sù)冷(lěng)却,将烟气从1000℃冷却到260℃所需时间不到1s,特别适(shì)合钢铁行业瞬时性烟(yān)气量、温(wēn)度大幅、频繁、快速变(biàn)化的工况;2)可以实现(xiàn)烟(yān)气(qì)大幅减量,比如(rú)800℃烟气冷却到130℃,采用混风冷却后的烟气体(tǐ)积(jī)是标况烟气体(tǐ)积的10倍以上,而(ér)采用喷雾蒸发冷却只有1.1倍;3)蒸(zhēng)发冷(lěng)却本(běn)身就有除尘功(gōng)能,可以使粉尘颗粒凝聚长大,还有(yǒu)利(lì)于提高(gāo)后步除尘设备(bèi)的效率。
喷雾干(gàn)燥技术的主要目的是(shì)利用烟气余热处理废(fèi)水,比(bǐ)如分离浓盐水中的(de)水(shuǐ)蒸气和盐、将(jiāng)高炉渣等高温(wēn)熔渣干法粒化(huà)、分离浓缩酸洗废水中(zhōng)的(de)酸、热(rè)解热氧化废水中的(de)COD有机污染(rǎn)物等(děng)。
1.3烟气多(duō)功(gōng)能高(gāo)效喷(pēn)淋洗涤(dí)技术
管道(dào)式多(duō)功能高效喷淋洗涤技术具有除尘、脱硫、脱硝(xiāo)、脱白、脱酸、脱有机(jī)污染物、脱重(chóng)金属、高效低阻换热等多功能,既可(kě)用作烟(yān)气循(xún)环利用的简单处(chù)理,又是(shì)超低(dī)排(pái)放(fàng)改(gǎi)造的终端技术。作为精除尘器,出口颗粒(lì)物浓(nóng)度小于20mg/Nm3,与(yǔ)湿电结合,可以确保达到(dào)10、5mg/Nm3的超低水平,甚(shèn)至低(dī)到微克级,即小于1mg/Nm3。
该(gāi)技术的主(zhǔ)要特点:1)精除(chú)尘:对于旋风除尘、电除(chú)尘、布袋(dài)除尘不能达到超低排放的烟气,可以对(duì)超细(xì)颗粒进行两级相变(biàn)和冲击(jī)吸收(shōu),实现除尘超低排放。与(yǔ)湿(shī)电(diàn)结合(hé),可以更高效地精除尘、除雾(wù)。2)脱硫、脱硝(xiāo):对于能溶于水的(de)二(èr)氧化硫(liú)、氮氧化物,可以在烟气温(wēn)度50℃左右实现超低排放,与喷雾干(gàn)燥(zào)结合,还可(kě)以处理脱硫脱硝(xiāo)浓缩液,回收产物。去(qù)除NO,可以先(xiān)氧化。3)其他:可以(yǐ)高效冷却水蒸气、去(qù)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(jī)本(běn)不占地。
2、在主要工序的应用(yòng)
钢铁长流程通常包括原料、烧结、球团、焦化、高炉炼铁、转炉炼(liàn)钢、热轧、辅助等众多工序,在充分利用原(yuán)有设施基(jī)础上,都可以“打补丁”方式采用上述技术实现(xiàn)超低排(pái)放。下面分别(bié)探讨(tǎo)上述技术在烧结、高炉、转炉等工序的应用。
2.1烧结
烧结(jié)烟(yān)气包括(kuò)机头(tóu)、冷却、原料、混(hún)料(liào)等工序烟气,是钢(gāng)铁超低排放改(gǎi)造的重点(diǎn),投(tóu)资成本增加较多(duō),特(tè)别是机头烟气脱硝(xiāo)。
1)脱硝:首(shǒu)选烟(yān)气循环(huán),与(yǔ)烧结漏风治理结合,大幅减少(shǎo)40%以上的烟气量(liàng),选择NO浓(nóng)度高的(de)烟气循环,使超低排放改造进口烟气氮氧(yǎng)化物浓度降低(dī),排放(fàng)要求不(bú)高时不必上(shàng)脱(tuō)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(xiàn)有湿法(fǎ)脱硫的基础上,补丁或旁路增加次氯酸钠、臭(chòu)氧、等离子等氧化(huà)脱硝技术,在脱硫塔顶部或(huò)外部(bù),采用多功能高(gāo)效(xiào)喷淋洗(xǐ)涤(dí)技(jì)术,实现排烟(yān)脱硝、除(chú)湿脱(tuō)白(bái),还有二噁(wù)英、硫酸、盐酸、氢(qīng)氟酸(suān)等酸雾、重金属等多污染物的协同去(qù)除。低(dī)温氧化脱(tuō)硝的(de)副产物是硝酸钠(nà)、亚硝酸钠(nà),提纯后为(wéi)化工产品。
2)脱硫:利用原有(yǒu)湿法脱硫系统,改用钠法、镁法(fǎ)、氨法脱硫,结合(hé)采用烟气(qì)喷雾干燥技术,处(chù)理(lǐ)零排脱硫(liú)废(fèi)水,提高脱硫(liú)产物附加值。
3)除尘:机头烟气在脱(tuō)硫脱硝过(guò)程中(zhōng)就可以实现超低排放,冷却、原料、混料等(děng)工序(xù)的补丁式(shì)组合采用多功能(néng)高(gāo)效喷淋洗涤和烟(yān)气循环利用技术,可(kě)以(yǐ)极限回收烟(yān)气余热,大幅减少、近(jìn)零外排(pái)烟气,减少除尘(chén)电耗。
2.2高(gāo)炉
高炉区域(yù)超低排放改造涉及出(chū)铁(tiě)场除尘(chén)、上料除尘、水冲渣、热风炉烟气(qì)脱硫脱硝、高炉煤气除尘脱硫脱氯等(děng)。
1)出(chū)铁场除尘:高炉(lú)出铁场除(chú)尘(chén)几乎(hū)都是采用大型布袋除(chú)尘(chén)器,多尘源烟(yān)气集中捕集进(jìn)入大(dà)布袋除(chú)尘(chén)器除尘(chén)后,由(yóu)集中的引(yǐn)风机(jī)抽引对(duì)空排放(fàng)。多数用(yòng)户原设计排放粉尘浓度都是20mg/m3,与(yǔ)超(chāo)低排放(fàng)差距不大。可以尝(cháng)试组合采用喷雾蒸(zhēng)发冷却干(gàn)雾抑尘(chén)、多功能喷淋洗涤和烟气(qì)循环利用,将(jiāng)个别(bié)尘(chén)源或部分烟气简单处理后循环利(lì)用,原(yuán)布袋除尘器由于(yú)风速降低就可以实(shí)现超(chāo)低排(pái)放,风机(jī)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(xiàn)超低排放(fàng)的同时,还具(jù)有显著(zhe)的节电效益(yì),比(bǐ)如高炉出铁场除(chú)尘风机额定电机(jī)功率(lǜ)2500kW,小时(shí)节电(diàn)超过1000kWh。
2)高炉上料除尘:高(gāo)炉上料除尘多采用电除尘(chén),设计(jì)排放粉尘浓度约50mg/m3,实际会更(gèng)高。可以在现有风机出口(kǒu)后、排(pái)放(fàng)前,增加多功能喷淋洗涤(dí)、烟(yān)气循环(huán)利用(yòng)实现超(chāo)低(dī)排放,原有(yǒu)电除尘器检修后保(bǎo)留作为(wéi)粗除(chú)尘设备,或(huò)停止(zhǐ)供电仅作为粗除尘(chén)设备(bèi)节电。
3)高炉水冲(chōng)渣:高(gāo)炉水冲(chōng)渣主要需要脱(tuō)白和回收余热(rè)。目前多采用风(fēng)冷却冷凝(níng)+混(hún)风脱(tuō)白,余(yú)热回收一般是(shì)通过循(xún)环水余热回收供暖。由于冲水后蒸汽温度、循环水温(wēn)都只有90℃,回收利用余热难度大(dà)、效(xiào)率低,冒蒸汽的源点很多,很难(nán)密封收集(jí)干净。可以尝(cháng)试改用(yòng)喷雾干(gàn)燥粒化,可以在干燥坑一侧单独(dú)另做一套,改造不影响生(shēng)产(chǎn),可(kě)回收高品质余(yú)热,还可以处理(lǐ)废水。
4)热(rè)风炉(lú)脱硫:热风炉烟气中SO2、NOx含量都不高,但按照超低(dī)排放(fàng)烟气要求又不得不改造。目前,行(háng)业趋向于采(cǎi)用高炉煤气源(yuán)头脱硫,通过高(gāo)比例烟气循环利用来脱硝。
2.3转炉
转炉区(qū)域除尘(chén)超低排放改造,可(kě)以尝试在现(xiàn)有(yǒu)除尘系统基础上,选择表1推(tuī)荐的实用技术通过“打补丁”实现,同时降低电耗和设备(bèi)维修成本(běn)。
1)转炉一次(cì)除尘:转(zhuǎn)炉一次(cì)除尘是(shì)转炉(lú)区域超低排放改造(zào)的重点和难点,主要(yào)是因为一次除(chú)尘涉及煤气净化,存在爆炸隐患。对于(yú)现在采用的干法、半干法、湿法,都(dōu)可以通(tōng)过补(bǔ)丁(dīng)或旁路增加多功能直接喷(pēn)淋洗(xǐ)涤系统实(shí)现(xiàn)超(chāo)低排放,喷淋(lín)洗涤系统与湿电相结合,可以(yǐ)更(gèng)稳定地(dì)达到超低(dī)、微克(kè)排放水平,还有除湿脱白(bái)。
2)转炉二次(cì)三次除尘、铁水处(chù)理除尘:尘源(yuán)点(diǎn)多,采用集中(zhōng)大型布袋除尘器(qì),设(shè)计排放浓度与超低排放(fàng)水平差距小,结合采用烟气循环利用、多功(gōng)能喷淋洗(xǐ)涤、蒸发冷却技术,都可以实现低(dī)投入(rù)低成本超低排(pái)放,循环利用率超过(guò)40%,还能取得节电效益。
3)钢渣处理(lǐ)、连铸二(èr)冷(lěng)却蒸汽:主要都是涉及(jí)水蒸气冷凝处理,采用多功能(néng)喷淋洗涤和(hé)烟(yān)气循(xún)环利用,可以在(zài)回收(shōu)冷凝水(shuǐ)和余热的同时,实现超低近零排放。
3、参考案例
3.1三座120t转炉干法除尘局部(bù)优化改(gǎi)造
用户(hù)干法电除尘(chén)器设计尺寸小、运行时间长、性能(néng)下(xià)降、存在瞬(shùn)时性冒烟,三座(zuò)转炉(lú)扩容到120t,烟气量增加(jiā)。在(zài)保(bǎo)留(liú)利用原工艺设备的前提下,组(zǔ)合采用补丁方案,蒸发冷却(què)器喷枪改用氮气雾(wù)化,并提高出口温度100℃,减少了工况烟气量,增加(jiā)旋风除(chú)尘器(qì),粗灰比(bǐ)例提(tí)高到约(yuē)70%以上,电除尘器前增(zēng)加间接换热器。旋风和颗粒(lì)层除(chú)尘器可以低成本地将(jiāng)粗灰比例从40%提高到80%以上,对实(shí)现超低排放(fàng)和(hé)减少电除尘器积灰(huī)维修(xiū)量十分(fèn)有利。改造达到了预(yù)期目标(biāo),解决(jué)了瞬时冒(mào)烟,并具备实现超低排放和脱白的条件,投资减少一(yī)半(bàn),最快一座转炉仅施工两周时间。转炉半(bàn)干法(fǎ)、湿法超低排(pái)放改造都可以参考。
3.2两台210m2烧(shāo)结机(jī)尾烟气除尘
用户两台烧结(jié)机机尾除尘采用电除尘,出口实际(jì)粉尘浓度在(zài)80-150mg/m3,在引风(fēng)机与烟囱之间(jiān),新(xīn)安装多(duō)功能直接喷淋洗(xǐ)涤器,改造(zào)后粉(fěn)尘浓度平(píng)均在10mg/m3以下(xià)。方案主要(yào)优点:投资(zī)少(shǎo),只有其(qí)他方(fāng)案的一半,设备(bèi)新增阻损不超过(guò)500Pa,系统总(zǒng)阻损降低,改(gǎi)造只有管道对接需要停产,车(chē)间内吸风(fēng)口的负(fù)压增大,车间环(huán)境(jìng)卫生(shēng)好(hǎo)。沉淀泥浆回原料(liào),不(bú)需要循环(huán)水处(chù)理,没有二次污染。下步增加烟气循环(huán)利用(yòng),喷淋出口净湿烟气送环冷可以节电,可以处(chù)理浓盐(yán)水。高炉出铁场、铁(tiě)水(shuǐ)处理、原料除尘等原(yuán)采用电(diàn)除(chú)尘器的(de)场合,都可以(yǐ)考虑增(zēng)加多功能直接喷淋洗涤实现超低排(pái)放,同时节电(diàn)。
3.3 2000m3高炉出铁(tiě)场除尘
用户2000m3高炉出铁(tiě)场除尘为侧(cè)吸(xī),开、堵铁口会有瞬时性的烟气抽(chōu)吸不到,出铁场当时没做密封,时常会有(yǒu)烟气冒出车间,环保压力(lì)大、改造难度大(dà)。采(cǎi)用了现场喷雾蒸(zhēng)发干雾抑除(chú)改造,投资很少(shǎo),改(gǎi)造不需要停产,圆满解决了问题,车间环境卫生好,实测岗位粉尘浓度2mg/m3。下步打(dǎ)算与多功能喷淋洗涤(dí)、烟气循环利(lì)用(yòng)减量(liàng)结合,实现超低排放(fàng)和节电。
4、结论与建议
钢铁超低(dī)排放改(gǎi)造时间紧、任务重(chóng),在确(què)保完成全流程超低排(pái)放目标的(de)过(guò)程中,在参考示范(fàn)企业改造方法的同时,需要不断尝试采(cǎi)用可行、可(kě)靠的新技术,以降低成本、减少投资。在现有(yǒu)工艺设备的基础上通(tōng)过“打补(bǔ)丁”实现超(chāo)低排(pái)放,与节(jiē)电、节(jiē)水、节省设备维修相结合,能实现不增加(jiā)成本甚至有效益,这就为采用环保(bǎo)管家(jiā)、合(hé)同节能、合同节水等方式改造创造了条件(jiàn),缓解企业的资金压力和(hé)技(jì)术风险(xiǎn)。