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由图6可以看出,第二代烟气脱硫脱硝装置投用后,粉尘脱除率明显提高,出口粉尘浓度大幅降低。2017年1~4月 (投用前) 进口粉尘浓度54.95mg/m3,出口粉尘浓度21.10mg/m3,脱除率61.61%;2017年5月~2018年6月 (投用后) 进口粉尘浓度50.37mg/m3,出口粉尘浓度3.75mg/m3,脱除率92.55%。
图7 进出口烟气NOx浓度 (月均值) 走势图
由图7可以看出,第二代烟气脱硫脱硝装置投用后,NOx脱除效果明显。2017年1~11月 (投用前) 进口NOx浓度232.41mg/m3,出口NOx浓度214.92mg/m3,脱除率7.52%;2017年12月~2018年6月 (投用后) 进口NOx浓度239.00mg/m3,出口NOx浓度71.36mg/m3,脱除率70.14%。
为进一步分析烟气中NO、NO2的分布及NOx氧化、吸收情况,通过德图350便携式分析仪对入口 (氧化前) 、塔底 (氧化后) 、出口 (吸收后) 处烟气NOx浓度进行检测 (检测结果见表4) ,并委托安徽工业大学对脱硫灰成分进行了检测 (检测结果见表5) 。同时,邀请多家检测机构多次对出口烟气成分进行检测,均未检测出O3含量,可见,不会发生O3逃逸情况。
表4 烟气氧化前后及出口NOx浓度 (mg/m3)
表5 脱硝系统投用前后脱硫灰成分 (%)
从表4、表5可以看出,塔底烟气 (氧化后) NO浓度降至60.22mg/m3,NO2浓度增至156.08mg/m3,说明原烟气中70%以上NO被氧化,NO被氧化效果良好;出口 (吸收后) 烟气中仅有少量NO2存在,吸收反应达97%以上;同时,脱硫灰中硝酸钙和亚硝酸钙含量提高了3.08%,亚硫酸钙含量降低了29.09%,硫酸钙含量增加了29.10%。其结果说明大部分亚硫酸钙转化为硫酸钙,脱硫石膏品质得到改善。脱硫灰中含有一定的亚硝酸钙,在混凝土中能起到阻锈剂作用。目前,脱硫灰主要用于水泥、制砖等建材行业。
由以上分析可知,烟气中NO的脱除是一个预氧化后并在吸收塔内完成固化脱除的过程。
4.2 运行成本
基于2018年上半年梅钢三号烧结机脱硫脱硝系统消耗指标,主要包括生石灰 (脱硫剂-吸收剂) 消耗、脱硫引风机电耗、氧气消耗、臭氧发生器电耗等,按梅钢财务成本价格测算,加上水费、压缩空气费用及蒸汽费用等,三号烧结机脱硫脱硝系统运行成本为11元/t左右 (详见表6) 。与活性炭烟气净化技术、循环流化床+SCR工艺技术相比 (两种工艺运行成本一般在15~18元/t左右) ,该工艺技术运行成本具有一定的优势。
表6 三号烧结机脱硫脱硝系统运行成本构成
4.3 问题及对策
三号烧结机脱硫脱硝系统投用后,运行效果良好,出口烟气中SO2、NOx、粉尘浓度分别降至35mg/m3、100mg/m3、5mg/m3以下,污染物排放指标均达到设计要求。系统正常运行时,氮氧化物排放浓度在60~80mg/m3左右,低于南京二级环保管控排放限值,但与国家生态环境部2018年5月关于征求《钢铁企业超低排放改造工作方案 (征求意见稿) 》意见的函 (环办大气函[2018]242号) 中“氮氧化物小时均值排放浓度不高于50mg/m3”的要求还存在差距。因此,为稳定实现氮氧化物小于50mg/m3的超低排放要求及进一步降低系统运行成本,经与设计单位共同商议论证,拟从以下几方面开展工作:
(1) 在机头电除尘器前烟道中喷入碱性熔剂 (如氢氧化钙粉) ,以去除烟气中的HCl,降低脱硫运行温度,提高NO2的吸收效率。
(2) 在目前现场配置的两台臭氧发生器基础上,增设第三台臭氧发生器,提高臭氧发生量。
(3) 添加改性复合剂 (钠基弱氧化性溶液) ,对工艺水进行改性,改变吸收反应环境,增加吸收剂亲水性,创造高效脱硝超离子型反应条件。
(4) 优化系统运行工况和运行参数 (床层压降、吸收剂品质、吸收剂加入量等) ,建立氮氧化物超低排放模型,实现稳定的高效氧化和高效吸收。
(5) 加快调试臭氧催化 (生成OH自由基)系统,该系统投用后将会降低臭氧发生器电耗,有利于进一步降低系统运行成本。
5 结论
梅钢三号烧结机“臭氧氧化+循环流化床”于一体的烧结烟气综合治理技术工艺设计及生产实践表明:
(1) 系统简洁,占地面积小,投资小,可靠性高,负荷适应性好。
(2) 系统控制简单,运行稳定,效果良好,脱硫、脱硝、除尘效率高,出口烟气中二氧化硫、氮氧化物、粉尘浓度分别降至35mg/m3、100mg/m3、5mg/m3以下,排放指标均达到设计要求,且均低于南京二级环保管控排放限值,具备超净排放能力。
(3) 系统运行成本较低,与活性炭烟气净化技术、循环流化床+SCR工艺技术相比具有一定的优势;后续将对系统工艺参数进一步优化,以实现氮氧化物超低排放。
(4) 该系统的成功运行,对烧结烟气的综合治理提供了较好地示范作用。
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