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邢奕:钢铁实现超低排放的三种工艺、四条技术路线

北极星大气网  来源:中国冶金报  作者:郭大龙 刘加军  2019/7/15 15:54:10  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:超低排放 脱硫塔 脱硫脱硝

北极星大气网讯:近年来,我国对环保治理的重视程度达到了前所未有的高度,对于钢铁企业来说,排放要求越来越严格,2019年4月28日,钢铁行业超低排放实施方案正式出台:到2020 年,京津冀及周边、长三角、汾渭平原等大气污染防治重点区域具备改造条件的钢铁企业基本完成超低排放改造;2025年前,全国具备改造条件的钢铁企业力争全部实现超低排放。中国钢铁行业迎来了世界规模最大、程度最深的绿色发展革命。

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图为邢奕

目前,已经有部分钢铁企业实施了超低排放改造,我国钢铁产能巨大,大气污染防治工作刚刚进入深水区。为了引导钢铁企业全面了解、科学合理选择环保治理技术,避免盲目投资,并积极主动承担保护环境、实现可持续发展的社会责任,近日记者采访了北京科技大学能源与环境工程学院院长邢奕教授。他表示,实现超低排放标准有一些技术选项,找到适合企业自身现状的技术是非常必要的。同时,他还强调,从目前考察单一生产工序的能耗、排放指标,转变为考察单位产品的能耗、排放指标,更为科学,更有利于我国环保事业的发展。

实现目标有三种工艺四条技术路线

据了解,烧结工序总的污染负荷最高,其排放的烟粉尘、SO2和NOX是钢铁行业排放污染物的主要来源,根据2015年我国重点大中型钢铁企业统计数据,分别占总量的42.83%、65.75%和54.99%。国家针对烧结工序出台了相关排放标准,即超低排放标准——颗粒物排放浓度不大于10 毫克/立方米,SO2排放浓度不大于35毫克/立方米,NOX排放浓度不大于50 毫克/立方米。

对此,邢奕介绍道,从前端治理的角度来看,在我国长流程钢铁生产占主要地位的情况下,改变高炉炉料结构、降低烧结工序比重,是减少钢铁行业废弃污染排放的重要途径之一。从末端治理的角度来看,现有技术大致分为三种工艺流程、四条技术路线,均可以达到超低排放标准。

三种工艺流程即氧化吸收、活性焦吸附和半干法脱硫+中低温SCR催化;其中,第三种工艺流程中SCR催化布置因为在脱硫前后的不同而分成两条技术路线,从而形成四条技术路线,分别为氧化+吸收(代表企业有河钢唐钢),活性焦(炭)吸附(代表企业有太钢),SCR(选择性催化还原技术)催化(代表企业有台湾中钢),FGD(烟气脱硫)+升温+M-SCR 催化(代表企业有宝钢)。

邢奕表示,四条技术路线在满足排放要求的同时,也都存在各自需要改进的不足。

氧化脱硝工艺需要改进的方面有:

大风量臭氧氧化的均布、高效低能耗臭氧发生器的研发、臭氧逃逸、治理副产物的处置、NO2吸收效率不理想而引发的冒黄烟问题。

活性焦(炭)法需要改进的方面有:

投资和运行成本高、颗粒物能否实现超低排放存在疑问、副产物硫酸难以处置、氨耗和氨逃逸、安全隐患。

半干法脱硫+中低温SCR催化脱硝需要改进的方面有:催化剂脱硝活性低、抗硫等中毒性能差、堵塞严重、烟气再热能耗高。“这些工艺,各有其特点和优势,要根据企业实际情况和经济性、副产物的消化处理等方面综合考虑。”邢奕建议。

要因地制宜选技术,顶层设计定发展

邢奕指出,从技术角度来说,目前的脱硫脱硝技术,并没有重大突破性的新技术产生,都是在原有技术的基础上进行的升级改进,使用得当可以达到超低排放标准。

因地制宜最重要。企业要结合自身的生产现状,包括现有厂房设备布局、投资经济性、后期运维成本、管理体系的完善度等情况,选择合适的工艺路线,不要盲目跟风,追求所谓热点技术。企业如果不考虑自身的工况、生产实际而盲目选择,最终会导致很大压力,不利于企业环保工作的开展,邢奕强调道。

“同时,科研院所也需要投入更多的研发精力,在各类污染物的综合、协同处理方面进行深入研究”,邢奕补充道。

除了谈及超低排放技术发展,对于现有排放指标和执行情况,邢奕也发表了自己的看法。他认为,从钢铁行业的环保大环境来看,顶层设计,包括排放指标的制定、监管甚至是执行手段、奖惩手段的力度尤为重要,这将决定钢铁行业,甚至是国家环保政策的走向。

目前,我国排放标准对于粉尘颗粒物、SO2、NOX都明确了排放要求,但是要做到真正的污染物超低排放,其实还包括很多种非常规污染物,比如二噁英、重金属、CO等,未来也将成为社会关注的焦点。

邢奕表示,现阶段由于我国环境亟需改善,所以,先把控住主要工序的排放,对于环境的改善是显而易见的。但是从长期整个社会的物质能量守恒、物质循环来看,其考核以最终单位产品能耗排放可能更为合理,因为终端产品包含了整个产业链的能量转化。这样,可以让企业有更大的自主权,结合企业自身情况,统筹安排,更好把控整体的污染排放。“比如新能源汽车,不能仅仅解决使用过程中的排放问题,还要统筹考虑电池生产、材料生产过程是否实现更低的排放,从而整体实现低排放”,邢奕举例。

密相干塔法脱硫除尘一体化技术优势多

邢奕介绍,北京科技大学在烟气脱硫脱硝方面也做了不少工作。自主研发的密相干塔半干法烟气脱硫除尘一体化技术在钢铁行业也得到了广泛应用。

据了解,钢铁行业烧结、球团烟气存在温度变化大(80 摄氏度~180 摄氏度)、含尘量大、含湿量大(8%~12%),露点温度较高(65 摄氏度~80 摄氏度),浓度变化大(SO2高时可达2000毫克/立方米~4000毫克/立方米),含氧量高(14%~18%)、污染物成分复杂等特点,这就需要在处理时进行统筹考虑,以达到效果最优。

密相干塔法技术的原理为烟气入口设计在脱硫塔中下部,入口处装有专门设计的脱硫塔搅拌器。含有较多活性CaO成份的循环灰经给料机和喷射器,投入脱硫塔参与脱硫反应。

携带脱硫剂的烟气在脱硫塔内向上流动,在运动过程中生石灰与水、SO2 进行系列反应,生成CaSO3 和CaSO4 等副产物。反应后的脱硫灰随烟气进入布袋除尘器,经布袋除尘器捕捉,沉积在除尘器底部的灰斗内。除尘器灰斗下部设有出料口,直接进入螺旋输送机、加湿装置。在除尘器灰斗出料口安装变频给料装置,以控制进入脱硫塔的脱硫灰量。

在密相塔内部脱硫工艺参数条件下,少部分大粒径颗粒落入脱硫塔灰斗内,通过脱硫塔灰斗底部设置的喷射器输送的循环灰,直接送至脱硫塔内继续参与脱硫反应,使脱硫灰中的有效成分得以循环利用。净化后的烟气由引风机送至烟囱达标排放。新料采用生石灰或消石灰在脱硫装置侧加入。

在除尘器灰斗底部设有排灰装置,失效的脱硫灰作为脱硫副产物由排灰装置排出至副产物仓,经副产物仓定期排至密封罐车外运。

半干法密相干塔脱硫除尘工艺技术与其他同类技术相比,具有“三高三省四杜绝”的显著特点:脱硫效率高、同步率高、协同效应高;占地省、投资省、运营省;杜绝废水、杜绝板结、杜绝塌床、杜绝白烟。

“密相干塔法技术从2005 年研发至今,已经改良至第三代,可以轻松达到超低排放标准,而且随着未来环保事业的发展,该技术也会相应的发展进步,为钢铁企业提供一个可靠的技术保证。”邢奕介绍。

“当然,作为科研岗位上的普通一员,我一直关注国家政策的要求和企业的生产现状,有责任、更有义务研发出更经济实用、环保效益突出的技术,造福于行业。”邢奕最后表示。


原标题:邢奕:钢铁实现超低排放的三种工艺、四条技术路线

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