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SCR烟气脱硝技术在宝钢股份4# 烧结机的应用

北极星环保网来源:冶金信息装备网 赵利明2019/1/4 10:00:53我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 SCR 烟气脱硝

北极星环保网讯:宝钢股份宝山基地4#烧结机SCR烟气脱硝装置投运后,经过生产技术摸索与攻关,各污染物排放均达到了设计要求。其中NOx排放浓度最低达到34 mg /Nm3,远低于设计指标110 mg /Nm3,且满足国家对烧结烟气NOx超低排放( NOx≤50 mg /Nm3) 的要求。充分证明该技术具有适应性强、运行稳定、脱硝效率高等特点,为SCR脱硝技术在烧结烟气协同处理中的应用提供了成功范例。

1 前言

宝山钢铁股份有限公司宝山基地炼铁厂4#烧结机为600 m2烧结机,于2013 年11 月13 日建成投产,工程配套建设了烧结烟气脱硫装置,采用半干法循环流化床脱硫及多组分污染物协同净化工艺技术,脱硫后烧结烟气中SO2降至50 mg /Nm3以下, 出口粉尘浓度达到20 mg /Nm3以下,但是缺少烟气脱硝装置,无法有效脱除烟气中的NOx( 以NO2计) 。烟气经脱硫后NOx排放浓度约200 ~ 550 mg /Nm3,无法满足国家NOx排放( NOx < 300 mg /Nm3)的标准要求。

目前,在烧结烟气脱硝方面存在着多种技术路线,如: 选择性催化还原烟气脱硝技术( SCR) 、选择性非催化还原烟气脱硝技术( SNCR) 、催化氧化脱硝技术、活性炭脱硝技术、等离子法脱硝技术、生化法脱硝技术等。其中催化还原烟气脱硝( SCR) 系统一般与脱硫系统配套成烟气综合治理设施进行应用。且系统简单,占地少,建设投资省,较适合于现有烧结机控制烧结烟气NOx达标排放的应用[1]。

由于烧结烟气具有的主要特点有: ①烟气量大且不稳定,生产每吨烧结矿可以产生大约1 500 ~ 3 000 m3的烟气量,烟气量的波动幅度可以达到40%; ②受烧结原料的影响,烧结烟气的成分复杂,除了SO2和NOx外,还含有HF、HCI、含铁粉尘和重金属等; ③烧结烟气中SO2和NOx的浓度相对较低,但波动较大,SO2和NOx浓度一般在300 ~ 800 ppm 和150 ~300 ppm 范围内,最高分别可达1 500 ppm 和300 ppm; ④烟气含氧量较高,含氧量一般可达15% ; ⑤含湿量大( 10% 左右) ,露点温度高( 65 ~ 80 ℃) ; ⑥烟气温度较低,一般温度范围为120 ~ 80 ℃,远远低于常规脱硝催化剂适用的温度范围( 350 ~ 450 ℃) ,脱硝难度大[2]。

因此,针对烧结烟气的特点,为了满足2015 年1 月1 日开始实施的大气污染物特别排放限值( SO2< 180 mg /Nm3、NOx < 300 mg /Nm3、颗粒物< 40 mg /Nm3)[3],宝钢股份宝山基地4#烧结机选用选择性催化还原脱硝( SCR) 技术对烟气进行脱硝处理,在原有烟气脱硫装置边上增建一套中温SCR装置。2016 年10 月建成投运,投运以来设备运行稳定可靠、各项指标均达到了设计要求,烟气处理后NOx浓度满足国家对烧结烟气超低排放( NOx≤50 mg /Nm3) 的要求。

2 SCR烟气脱硝技术应用

宝钢股份宝山基地4# 烧结机SCR烟气脱硝系统设计烟气处理量为160 万Nm3/h,设计脱硝率为80%,净烟气中污染物排放浓度: SO2≤50 mg /Nm3、NOx≤110 mg /Nm3、粉尘≤20mg /Nm3、二噁英( 当量) ≤0. 5 ngTEQ/m3

SCR烟气脱硝系统主要由烟气系统、GGH 换热器、加热炉系统、氨空气混合器、喷氨格栅系统、反应器催化层、蒸汽吹灰系统等组成。

2. 1 烟气系统

烟气系统将循环流化床脱硫系统和SCR脱硝系统有序稳定地联系在一起。该系统通过烟气联箱、引风机、阀门和烟道等设备将经过循环流化床脱硫的烧结烟气引至催化剂反应层,净烟气通过GGH 换热器由烟囱排入大气( 见图1) 。

QQ截图20190104095715.jpg

由图1 可知,4# 烧结机SCR烟气脱硝工艺在设计上有如下特点:

( 1) 将SCR脱硝装置布置在静电除尘和脱硫装置之后。4# 烧结机烟气先经静电除尘后进入循环流化床脱硫装置,烧结烟气经过脱硫后进入SCR脱硝系统。在SCR系统内通过GGH换热器烟气温度提升至250 ℃,再与加热炉产生的热烟气混合升温至280 ℃左右进入SCR反应器催化层进行脱硝,出来的净烟气与入口烟道内的低温烟气换热降温,经烟囱排出。

( 2) 设置平衡挡板调节脱硝烟气量。经过脱硫的烟气可以通过平衡挡板,一部分进入SCR 脱硝,一部分可以直接通过烟囱排出。这样,可以通过控制进入SCR脱硝系统烟气量,调整加热炉的煤气流量和喷氨量,从而减少加热能耗、提高能源综合利用效率。

2. 2 GGH 换热器

通过GGH 换热器( 简称GGH) 对进出脱硝系统的原、净烟气进行换热,使脱硝系统需要的热量绝大部分留在脱硝系统内部循环使用( GGH 结构示意图如图2 所示) ,从而降低烟气再热需要的能量,减少加热炉的负荷要求,大大降低脱硝系统的运行费用。

QQ截图20190104095707.jpg

原烟气侧,烟气进入GGH 预热至约250 ℃后,进入脱硝反应器入口烟道与加热炉送来的高温烟气混合后达到280 ℃; 净烟气侧,经SCR反应器处理后的净烟气通过GGH 换热降温至不低于100 ℃,高于烟气水蒸汽露点,因此,净烟气经过GGH 后基本没有冷凝水凝聚现象,可通过原烟囱排放。

为防止GGH 在运行过程中,原烟气泄漏到净烟气中而影响脱硝效率,系统配置了低泄漏风机,将一部分净烟气增压送回至GGH 中部,来避免原烟气泄漏到净烟气中。

延伸阅读:

浅谈烧结烟气超低排放技术

钢铁烧结烟气多污染物的排放特征及控制技术

钢铁烧结烟气脱硝技术进展

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