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煤气脱硫是大势所趋 中冶京诚微晶吸附技术助力钢铁超低排放

北极星大气网  来源:北极星环保网    2020/5/14 9:52:03  我要投稿  

北极星大气网讯:目前,国家对环境问题日益重视,密集出台了一些相关环保政策,对大气污染物排放标准的要求日趋严格。在超低排放背景下,煤气脱硫势在必行。中冶京诚与申昙环保联合研发,推出了以微晶吸附技术为核心的一套新型煤气源头治理方案,为企业提供了新的选择。针对相关的问题,中冶京诚能源与气体工程技术所总经理杨伟明对北极星环保网做了深入的阐述。

一、超低排放背景下,煤气脱硫势在必行

高炉煤气作为钢铁企业最重要的二次能源之一,用途广泛。在燃料用于燃烧加热的场合,脱硫一般采用末端治理的方式。在钢企实行超低排放前,高炉煤气用于燃烧后的烟气一般是直接排放,烟气中SO2浓度通常小于200mg/ Nm3,是满足环保排放要求的。但是随着国家环保政策的加严,标准日益收紧,对排放提出了更高的要求。

2019年4月22日,生态环境部印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气[2019]35号),首次明确提出要“加强源头控制,高炉煤气、焦炉煤气应实施精脱硫”,同时对末端烟气SO2的排放也提出了更严的标准。对于钢铁企业超低排放指标更严要求,京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等大气污染防治重点区域率先推进,其中烧结、自备电厂二氧化硫排放限值为35mg/m3,炼铁热风炉、轧钢热处理炉、炼焦的干法熄焦二氧化硫排放限值为50mg/m3,炼焦焦炉烟囱二氧化硫的排放限值为30mg/m3。河北唐山、邯郸等地区结合钢铁行业超低排放,提出高炉煤气、焦炉煤气硫化氢浓度小于20mg/m3。国内钢厂热风炉排放的二氧化硫浓度一般为60-150mg/m3,距离超低排放指标要求还有一些差距,实施超低排放改造的需求迫在眉睫。

在超低排放背景下,采用常规末端治理的方式,投资费用大,且不一定能完全达标排放,因此进行源头治理,高炉煤气脱硫是最为经济和便于钢铁厂管理的技术手段。与此同时,国家将对钢铁企业实行分类,其中高炉煤气脱硫作为A类企业的一个重要评判。

对此,杨伟明强调,随着排放标准日益严苛,采取源头治理,实施高炉煤气精脱硫,可以减少燃气中的硫分,也可大大降低末端治理的压力,甚至省掉末端治理设施。

二、煤气脱硫技术难度大,可选择性较小

据统计,2016 年中国钢铁工业协会会员企业(105 家)高炉煤气产生量为8312 亿Nm3,占钢铁企业排放可燃废气(高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气)总产生量的88.46% 。因此,高炉煤气是钢铁企业节能降耗以及环保排放的关键。

高炉煤气具有以下特点:首先,硫成份复杂。高炉煤气中硫元素的赋存形态为羰基硫、二硫化碳、硫化氢,其中以有机硫为主,占比达80%以上;其次,气量大。一般一座2000m3级高炉煤气量在400000 Nm3/h ~500000 Nm3/h;再就是杂质多。高炉煤气中除含有N2、CO2 和CO等,还含有水、粉尘、氯等。高炉煤气的这些特点对高炉煤气脱硫提出了更高的挑战。

高炉煤气脱硫的关键在于煤气中有机硫的控制与削减。工业气体中脱有机硫一般采用先水解或氢解再脱硫化氢的方式。

目前,国内进行高炉煤气脱硫的工程应用非常少,有企业采用水解+湿法脱硫工艺的,但从目前的效果看,催化剂的寿命过短,系统阻损较大且存在上升的隐患,同时煤气温度会降低较多,对TRT或BPRT系统及热风炉系统的运行成本影响较大,同时增加了煤气的水份含量,管网存在腐蚀的可能。另外碱液在脱除硫化氢的同时,也与部分CO2发生反应,碱液消耗量大,且会引起高炉煤气热值变化。

上述工艺虽可满足煤气中硫分控制从150mg/Nm3降至20mg/Nm3的技术要求,但考虑到对其他系统的影响,运行成本过高,而且系统稳定性较差。

杨伟明认为,政策的推动,煤气脱硫箭在弦上,而煤气脱硫又缺少必要的技术支撑,因此市场亟需一种经济可靠的煤气脱硫技术。

三、优势突出,微晶吸附技术未来可期

为满足“钢铁行业超低排放”要求,中冶京诚工程技术有限公司研发了基于微晶材料的煤气综合治理技术。该技术是中冶京诚工程技术有限公司通过战略合作方—上海申昙的专利微晶材料为基础,形成的依靠微晶材料高效吸附、微量解吸气解吸,将硫化氢、有机硫、氯离子及焦油等杂质浓缩在解吸气中再进行集中高效处理的一套新型煤气源头治理方案。

对于微晶吸附技术的创新点杨伟明更是如数家珍:

1、微孔:微孔选择吸附,能在常温下高效吸附有机硫,解决了有机硫的脱除难题;

2、疏水性:特殊方法在高温下培育硅铝酸盐晶体,确保微孔的同时,使材料具有疏水性,解决了高炉煤气水分较多的难题;

3、规整蜂窝型:微晶材料制成规整蜂窝型,降低阻损,同时也解决了高炉煤气含尘较多的难题;

4、变温吸附:采用常温吸附、高温解吸,解吸气量小,能耗低,同时解决了结晶隐患。

此外在三废方面,微晶吸附技术优势突出。首先,不产生废水;其次,不增加新的废气排放点、不新增副产物品种;最后失效吸附剂,属于固废,7年以上更换一次,由供方免费回收,用户无需处理。

杨伟明肯定的说,微晶吸附技术脱除效率高,运行成本低,适合焦炉煤气和高炉煤气源头治理,目前已有多个业绩,高炉煤气领域如徐州中新钢铁,焦炉煤气领域如山钢莱钢、柳钢防城港等。

作为首家国家级冶金设计单位,中冶京诚一直致力于源头治理,其推出的微晶吸附技术开辟了高炉煤气脱硫净化的新途径,一定会为推进钢铁行业超低排放、打赢蓝天保卫战助力添彩。

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