唐钢中厚板公司燃气锅炉烟气净化脱硫脱硝工艺选择与应用

摘要： 基于当前最新的超低排放标准要求,文章着重介绍了唐钢中厚板公司2×150t燃气锅炉烧结机配套超低排放脱硫脱硝工艺的选择与论证,最终确定采用SNCR脱硝+钠基干法脱硫工艺工艺,实现燃气锅炉烟气多组分污染物协同净化处置,外排烟气颗粒物≤5mg/m3、SO2≤35mg/m3,NOx≤50mg/m3,为唐山地区燃气锅炉净化脱硫脱硝一体化治理工艺选择提供参考和借鉴.

2018 年1 月16 日, 环境保护部办公厅下发了《关于京津冀大气污染传输通道城市执行污染物特别排放限值的公告》(公告[2018] 第9号), 主要执行地区为: 京津冀大气污染传输“2 +26” 通道城市行政区域。对于国家排放标准中已规定大气污染物特别排放限值的行业以及锅炉, 火电、钢铁、石化、化工、有色(不含氧化铝)、水泥行业现有企业及在用锅炉, 自2018 年10 月1 日起, 执行二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和挥发有机物特别排放限值, 即《火电大气污染物排放标准》( GB13223 -2011)。标准要求钢铁企业配套自备电厂以气体为燃料的锅炉或燃气机轮机组烟气外排污染物需执行颗粒物≤5mg/ m3、SO2 ≤35mg/ m3, NOx ≤50mg/ m3 超低排放标准。

唐山中厚板材有限公司(以下简称唐钢中厚板公司) 坐落在唐山市乐亭县王滩镇, 紧邻唐山市海港工业开发区, 位于“2 +26” 通道城市区域, 是京津冀协同发展的战略核心区。唐钢中厚板公司秉承国家及市政府环保工作会议重要指示精神, 针对日益严峻的生态环保压力, 结合2 ×150t 燃气锅炉现状, 对国内外燃气锅炉脱硫脱硝技术充分调研和考察后, 拟对2 ×150t 燃气锅炉实施烟气脱硫脱硝改造, 外排烟气各污染物满足《火电大气污染物排放标准》[1] 要求。

1 烟气净化装置的工艺选择、论证

唐钢中厚板公司2 ×150t 燃气锅炉燃用高炉煤气进行发电, 锅炉烟气由烟囱直接外排, 排口烟气在线监测系统数据显示, 外排污染物排放浓度为SO2 150mg/ m3, NOx 70 mg/ m3, 粉尘8mg/m3, 不满足《火电大气污染物排放标准》要求。唐钢中厚板公司锅炉烟气净化超低排放改造难度大, 需在燃气锅炉稳定运行的基础上, 新建脱硫脱硝系统同时满足尘、硫、硝超低排放指标。

2018 年3 月开始, 唐钢中厚板公司安全环保部、动力能源部、设备机动部及唐钢能源环保部先后与国内十余家锅炉脱硫脱硝单位进行技术交流, 对罗氏无氨干法脱硫脱硝脱尘工艺、循环硫化床半干法脱硫+ SCR 脱硝工艺、钠基干法脱硫+ SNCR 脱硝工艺等多种工艺进行比选和论证。当前国内脱硫技术已比较成熟, 为满足唐山市消白的具体要求, 脱硫工艺选用半干法脱硫,有效消除外排烟气中的有色烟雨。罗氏无氨干法脱硫脱硝工艺采用催化剂脱硫脱硝除尘一体化处置, 系统产生的废催化剂属危险废物, 需委托有资质单位进行集中专业处置; SCR 脱硝工艺需消耗部分介质煤气, 保障SCR 脱硝工艺催化剂反应所需的温度, 同样催化剂的处置也影响后续系统的运行费用; SNCR 脱硝利用锅炉炉膛内的烟气温度, 通过喷枪向其喷射还原剂实现脱除氮氧化物的目的[2] 。

2018 年4 月先后赴青岛海纳化工、唐山达丰焦化、唐钢冷轧薄板厂、山东聊城华鑫钢铁等单位对已实施的脱硫脱硝工艺进行现场实地考察, 通过对比分析, 钠基干法脱硫+ SNCR 脱硝工艺路线无论从技术性还是经济性方面都存在较大的优势。综合考虑技术稳定可靠、经济可行性及现有场地布局等多重因素, 最终确定中厚板公司2 ×150t 燃气锅炉配套烟气净化工艺采用钠基干法脱硫+ SNCR 脱硝工艺路线。

2 设计方案

2. 1 工艺流程

唐钢中厚板公司2 ×150t 燃气锅炉排放烟气共用一套烟气净化系统。新建锅炉烟气净化系统采用SNCR 工艺进行脱硝, 向炉内喷入尿素溶液, 在高温环境下, 尿素溶液产生分解, 与炉内氮氧化物进行反应, 从而达到吸收氮氧化物的目的; 采用SDS 钠基干法脱硫工艺对锅炉排放烟气进行脱硫, 向炉内尾部烟道喷射碳酸氢钠粉末, 在高温环境下, 碳酸氢钠粉末与炉内燃烧生成的二氧化硫反应, 从而达到吸收二氧化硫的目的; 系统设有布袋除尘器, 对烟气中的脱硫产物及其它颗粒物进行捕集, 净化后的烟气经过2 台增压风机输送至现有烟囱达标排放。烟气净化后的副产物为废弃的脱硫反应后的干态脱硫灰, 可考虑外卖给建材企业做添加剂。净化系统布置在现有锅炉烟囱东侧, 占地约950m2。脱硫工艺流程见图1, 脱硝工艺流程见图2, 除尘采用QXFF型布袋除尘器。

2. 2 设计参数

唐钢中厚板有2 台150 t/ h 燃气锅炉, 年运行时间8400h。

2. 2. 1 脱硫脱硝系统设计参数

2 ×150t 燃气锅炉脱硫脱硝系统设计参数见表1。其中, 入口烟气量按烟气140℃ 设计, 引风机工况: 入口烟气温度最高180℃, 平均135℃, 最低90℃。

2. 2. 2 总图布置

鉴于现有场地受限, 经多次现场勘探, 按工艺要求集中布置, 最大限度地节省用地; 布袋除尘器根据现有场地情况高效布置, 排灰区域靠近厂区通道, 便于进车排卸灰, 保证楼梯平台畅通无阻, 并设有设备检修通道。

3 项目运行

唐钢中厚板公司2 ×150t 燃气锅炉脱硫脱硝除尘装置由北京清新环境技术股份有限公司承建,历经3 个月的艰苦施工,于2018 年10 月底,一次性通烟顺利投运,并通过168h 考核运行。

实际运行数据表明, 原烟气经过钠基干法脱硫+ SNCR 脱硝系统后出口净烟气SO2 浓度低于35mg/ m3 (最低小于10mg/ m3 ); NOx 浓度低于50mg/ m3 (最低小于20mg/ m3 ); 同时粉尘外排浓度低于5mg/ m3 (最低小于1mg/ m3 ), 各项性能指标均满足了设计要求, 并优于当前最新超低排放标准要求。

经沧州燕赵环境监测技术服务有限公司检测, 锅炉外排烟气各污染物满足《火电大气污染物排放标准》中规定的特别排放限值要求,监测结果见表2。

4 结语

唐钢中厚板公司2 ×150t 燃气锅炉脱硫脱硝除尘装置的成功投运和稳定运行, 充分证明钠基干法脱硫与SNCR 脱硝系统耦合可实现燃气锅炉的超低排放限值, 此项目的成功实施为唐山地区的减排和改善周边大气环境质量做出了重要的贡献, 为我国燃气锅炉烟气超低排放的实施提供了有力的支撑, 也为唐山地区钢铁燃气锅炉烟气治理工艺选择提供参考借鉴。