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钢铁企业超低排放调研“回头看” ——中国金属学会关于钢铁企业烧结、焦化烟气超低排放的调研

LadBrokes中文网网  来源:世界金属导报  作者:王天义 穆怀明等  2019/6/21 7:59:49  我要投稿  

LadBrokes中文网网讯:1再次调研的背景和目的

2018年7月,中国金属学会在全国范围内组织开展了一次针对钢铁企业烧结、焦化烟气超低排放实施情况的调研。调研组选择了国内12家具有代表性的钢铁生产企业,实地走访各类生产设施20余处,对当时国内钢铁行业超低排放情况进行了较为详细地了解和汇总,并于2018年9月发表了专项调研报告。报告对国内超低排放的主流工艺路线、各企业实施情况、实际运行效果、存在的问题等方面做出了较为全面和客观的评价。报告发表后,在钢铁行业内产生了一定的影响,并引起了较为广泛的讨论和关注。

由于2018年调研时,大多数超低排放设施建成时间较短,工艺、设备的性能展现还不充分,尤其是长期运行的效果、运行费用等数据还不甚明晰,所以为了更加准确、客观地评价各类技术的特性及长期运行的效果,深入了解钢铁行业内超低排放改造工作的进展情况,中国金属学会于2019年3月组织了一次为期一周的超低排放调研“回头看”,选择了京津冀周边10家超低排放工作开展较好、具有代表性的企业,着重调研近一年来各类超低排放技术有哪些进展,稳定运行后各类技术的实际达标情况以及存在的问题等。希望本次调研结果能够给各级部门,特别是钢铁生产企业提供具有参考价值的意见和建议。

2调研的行程

本次调研从2019年3月16日开始,为期一周。其中,3月16 -19日主要在唐山地区开展调研活动,3月20 -22日对邢台、安阳、邯郸地区的部分钢铁企业进行了走访调研。本次调研考察的企业及其相关工序烟气ladbrokes立博采用的工艺如表1所示。

1.jpg

3调研的实际情况

3.1瑞丰钢铁

瑞丰钢铁现有七台烧结机,1-3号烧结机为200m²这三台烧结机的烟气净化系统均采用龙净环保和同兴环保共同完成的“循环流化床+SCR”工艺。4-7号烧结机为96m²,其烟气净化系统采用的是“湿法脱硫(石灰+SCR脱硝”工艺,现正在改造为大型烧结机。

3.2津西钢铁

津西钢铁现有四台烧结机:一台为195m²、一台为210m²、两台为265m²。其中,195m²、210m²烧结机的烟气净化系统采用的是山东国舜提供的“SCR+湿法脱硫”工艺(先SCR)。一台265m²烧结机的烟气净化系统采用的是博奇环保提供的“循环流化床+SCR”工艺,另外一台265m²烧结机的烟气净化系统采用的是中冶节能环保提供的“催化氧化法+循环流化床”工艺。本次调研考察的是由中冶节能环保实施技术改造的265m²烧结机的烟气治理情况,其烟气在线监测数据显示,氧气浓度为16.2%、颗粒物浓度为1.59mg/m³、二氧化硫浓度为1.0mg/m³、氮氧化物浓度为15.5mg/m³,二氧化硫脱除率达99.8%、氮氧化物脱除率为90.4%。

3.3燕山钢铁

燕山钢铁现有五台烧结机,其中三台为300m²烧结机、另外两台分别为90m²和132m²。这五台烧结机的烟气净化系统采用的都是山东祥桓环保提供的“臭氧氧化法+二级湿法吸收塔”工艺。本次调研参观的是5号300m²烧结机,但由于环保限产原因,参观时5号烧结机并未运行。

3.4首钢迁安公司

首钢迁安公司现有七台烧结机,其中一台为360m²、其余六台为99m²;另有两套球团生产设施,分别为120万吨、200万吨规模。采用了两种烟气净化工艺。360m²烧结机和120万吨球团的烟气净化系统是在原有的密相干塔法脱硫的基础上,增设了首钢国际工程公司提供的SCR脱硝工艺。六台99m²烧结机和200万吨球团的烟气净化系统采用的是邯钢设计院提供的逆流活性焦技术。其中,360m²烧结机烟气在线监测数据显示,出口烟气的小时平均浓度:颗粒物为7mg/m³、氮氧化物为22mg/m³;120万吨球团生产线的烟气在线监测数据显示,出口烟气的小时平均浓度:颗粒物为2mg/m³、二氧化硫为17mg/m³、氮氧化物为16mg/m³;200万吨球团生产线的烟气ladbrokes立博系统正在调试。

3.5唐山德龙

唐山德龙钢铁现有一台230m²烧结机。其烟气净化系统是采用中晶环境的“氧化剂氧化+循环流化床”的工艺路线来实现ladbrokes立博。经过半年多的调试,目前已稳定运行。

3.6首钢京唐

首钢京唐公司目前有两台500m²烧结机、一套400万吨带式焙烧球团设备。两台烧结机的烟气净化系统采用的是福建龙净提供的循环流化床脱硫工艺和首钢国际工程公司提供的SCR脱硝工艺。本次调研考察的是2018年底改造投产的500m²烧结机烟气ladbrokes立博系统,烟气在线监测数据显示,总排出口的氧气含量16.0%、粉尘浓度为0.4mg/Nm³、二氧化硫浓度为3.6mg/Nm³、氮氧化物浓度为14.4mg/Nm³。

首钢京唐公司现有四座70孔7.63m焦炉。两座焦炉为一组,配套建设了两套焦炉烟气ladbrokes立博设施,采用的是首钢国际工程公司提供的“SCR脱硝+氨法脱硫”工艺,系统于2017年建成投产。

3.7邢台德龙钢铁

邢台德龙钢铁现有两台烧结机,其中一台为132m²、另一台为230m²。230m²烧结机的烟气净化系统采用的是中航泰达提供的逆流法活性焦ladbrokes立博技术(英特佳提供技术),132m²烧结机的烟气净化系统采用的是中晶环境提供的第二代氧化法+循环流化床的“FOSS”ladbrokes立博工艺。本次调研考察的是132m²烧结机烟气ladbrokes立博排放情况,其出口烟气实时排放数据显示,含氧量为15.86%时,颗粒物浓度为1.33mg/Nm³、氮氧化物浓度为21mg/Nm³。

3.8安阳钢铁

安阳钢铁现有三台烧结机,其中两台为400m²、一台为500m²。这三台烧结机均在2017年配置了中冶长天提供的一级错流式活性焦ladbrokes立博装置。其中2号烟气系统的在线实时监测数据显示,含氧量为16.8%时,粉尘浓度为5.54mg/Nm³、二氧化硫浓度为22.74mg/Nm³、氮氧化物浓度为28.91mg/Nm³。

安阳钢铁现有六座焦炉,分别是2×42孔4.3m焦炉、2×55孔6m焦炉、2×60孔7m焦炉。六座焦炉均在2017年配套建设了5套烟气ladbrokes立博装置,全部由南京泽众提供,其采用的是逆流法活性焦技术。

3.9武安新兴铸管

武安新兴铸管目前现有三台烧结机,其中一台为200m²、两台为90m²。一台90m²烧结机的烟气净化系统采用的是南京泽众提供的逆流法活性焦技术。另外两台烧结机合用一套由上海克硫提供的错流法活性焦ladbrokes立博系统。本次调研考察的是90m²烧结机采用的逆流法活性焦技术,其出口在线监测的烟气排放数据显示,氧气浓度为13.93%,粉尘浓度为5.03mg/m³、二氧化硫浓度为3.30mg/m³、氮氧化物浓度为3.50mg/m³。

武安新兴铸管目前现有两座焦炉,规格为4.3m,60孔。两座焦炉合用一套由安徽威达环保提供的SDS干法脱硫+SCR脱硝系统,其出口在线监测的烟气排放数据显示,氧气浓度为10.2%,粉尘浓度为3.6mg/m³、二氧化硫浓度为1.9mg/m³、氮氧化物浓度为68.4mg/m³。

3.10 河钢邯钢

河钢邯钢老厂区现有三台烧结机,其中两台为435m²,均在2016年开始实施ladbrokes立博改造,选用的是奥地利英特佳公司提供的逆流活性焦技术,两台烧结机共用一套ladbrokes立博系统,2017年已投入运行。实际运行发现,两台烧结机满负荷运行时难以达标,故采取限产运行。正在采用的措施是:1)增加一套解析塔;2)增加30%烟气循环系统。另一台烧结机为400m²,原采用绿诺脱硫装置,现改为龙净流化床脱硫+中晶氧化脱硝装置,项目正在实施中。河钢邯钢新区有两台360m²烧结机,均采用逆流活性炭技术(两套独立系统),出口烟气的实时排放数据显示,含氧量为15.0%时,颗粒物浓度2.1mg/Nm³、二氧化硫浓度为1.6mg/Nm³、氮氧化物浓度为25.1mg/Nm³。

河钢邯钢老厂区现有六座焦炉,分别是4×42孔4.3m焦炉、2×45孔6m焦炉,其中两座42孔4.3m焦炉现已停产,其余四座正常生产。目前,在生产的四座焦炉中,1号、2号焦炉的烟气净化系统采用的是北科大提供的“SCR脱硝+余热回收+密相干塔法脱硫”工艺,5号、6号两座45孔6m焦炉的烟气净化系统采用的是中冶焦耐提供的“SDA脱硫(半干法)+中低温SCR脱硝”工艺。河钢邯钢新区现有四座42孔7m焦炉,建设有两套中钢天澄提供的SDA+SCR的ladbrokes立博装置。本次调研考察的是新区7m焦炉的烟气ladbrokes立博情况。

4调研总结

从本次调研的结果看,与去年相比,各钢铁生产企业在烧结、球团、焦化烟气超低排放治理方面,有了比较可喜的新进展。各企业在生产实践中不断摸索、不断完善和改进现有的工艺和设备,使得烟气治理效果进一步改善。此次走访的10家企业已基本实现了烟气超低排放目标,这与各企业在思想上重视,在行动上不断投入人力、资金以及与技术提供方的密切合作是分不开的。同时,各技术提供方和科研院所也在大力改进现有技术和研发新技术,积极推动技术的优化,以更加适合企业的要求。相较去年,市场上的几种主流技术都有了不同程度的进步。这几种技术的发展趋势也呈现出一定的变化。具体到各技术而言,主要有以下几方面:

1)与去年相比,通过各技术提供方和应用企业的共同努力,各种技术都在不断完善和改进,其治理效果进步明显,所调研的10家企业基本上实现了超低排放的目标。

2)源头减量技术得到了重视,入口烟气的指标大有改善。例如,烟气循环技术已被多家企业使用,入口氮氧化物指标可以降到200mg/m³以下,为末端治理减轻了负担,降低了处理成本。

3)去年调研时对各种技术提出的问题,虽然有一定程度的改善,但并未从根本上得到解决。

(1) 副产物处理及利用的问题。

目前,采用SCR法和氧化法脱硝的企业,多采用半干法脱硫,从而产生较大量的脱硫灰。从调研的情况看,多数企业产生的脱硫灰无法利用,不少是付费让别人拉走处理,但处理方如何处理,处理技术是否符合环保要求都是问题。

活性炭法从理论上讲,可以利用脱除的硫制酸或制盐,达到资源化利用的目的。但在实际应用中,由于各种因素,有的企业在酸的使用上受到一定限制。另外,制酸等产生的废水的处理也有一定的难度。

(2) 原料质量和使用过后的处理问题。

① 催化剂处理:对于SCR法使用的催化剂到期后的处理,虽然催化剂提供方都承诺使用到期后回收处理,但目前尚无回收案例(因为时间短),到时候究竟如何回收处理,尚存疑问。

② 活性炭质量及其标准:活性炭的质量和价格直接关系到烟气治理的效果和成本。例如,调研中首钢迁安就因活性炭质量而影响设备调试,使排放指标达不到设计要求、成本大幅上升。在更换了合格活性炭后,问题得到解决。尤其在当前,需求越来越多,活性炭的质量、价格成为制约该技术应用的一个瓶颈。因此,急需建立烧结、焦化烟气治理用活性炭的质量标准,以规范市场。

③ 臭氧逃逸等:对于氧化法的质疑是氧化法推广应用的最大障碍。对于臭氧的逃逸机理尚需进一步做工作,并在此基础上统一认识。

4)围绕各种技术存在的问题,各技术提供方都在努力探索改进,期望能够取得新的更大进展。

(1)对于活性炭法产生的硫酸利用问题,已有技术改进,有的企业不再生产硫酸,而是生产成亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠等产品。

(2)针对单级错流活性炭装置,氮氧化物和颗粒物指标难以达到超低排放问题,开发应用了两级活性炭治理技术。

(3)对于氧化法的质疑,相关单位在对全烟气分析和ladbrokes立博灰的综合利用方面做了大量工作,也有一定进展。例如,中冶节能环保从实验室研究中证明产生的大量硝酸盐可以资源化利用;中晶环保已建设了四个ladbrokes立博副产物资源化的生产基地。

(4)针对SCR催化剂脱硝需较高温度而增加煤气加热装置和消耗能源问题,许多单位已经可以将催化剂温度降低至200-230℃左右,并增加换热装置,减少能源消耗。

5对下步工作的建议

5.1继续跟进

虽然《钢铁工业大气污染物超低排放标准(征求意见稿)》已发布一年多了,但各企业和技术提供方已都围绕超低排放的要求做了大量工作,并取得了很大进展。但毕竟运行时间还很短,许多技术仍在不断完善中,各种技术的优缺点仍需时间上的验证,因此仍有必要继续对各种治理技术在实际应用中的效果,特别是在长时间稳定运行以后的效果进行持续了解,以验证其可靠性和成熟性。对典型技术、典型企业的实际运行情况持续不断观察,更长时间地收集相关运行数据,以便做出更客观评价,这也是我们下步要做的工作。

5.2问题导向

各个技术提供方和应用企业应根据实际应用中出现的问题和不足,有针对性地开展攻关,尽快有效地解决问题,提高烟气协同治理的能力和水平。通过解决这些实际应用中暴露的不足,进一步优化工艺,调整装备结构,提高管理水平。应清楚的认识到,当前存在的问题的解决既是技术上的重大突破,更是技术转化推广上的巨大机遇,一旦成功将收获巨大的经济效益和社会效益。

5.3基础研究

从调研的情况看,许多技术的应用是在实践上不断探索和改进的结果,对其必要的基础研究工作,特别是对其反应机理的研究工作尚有不足。应认识到钢铁工业中的烧结、焦炉烟气成分复杂,受工况、原燃料、操作、设备等多因素的交叉影响,更易波动,比之电力等非冶炼行业更为复杂,因此更应加大基础研究工作,加强产、学、研、用、设计等的联合攻关,以支撑应用技术的需要。例如,我们去年调研就提出诸如高价态氮氧化物在复杂烟气成分中被吸收的难易程度;影响活性焦强度因素以及SCR催化剂寿命;臭氧逃逸、氨逃逸与烟气污染的关系;还有治理后所排烟气和产生的固体、液体产物的全成分分析等,还需进一步深入研究。

5.4鼓励创新

创新是解决不足和问题的必然途径。我们希望看到更多更新的创新成果。一是治理工艺路线的创新。比如,有单位针对活性炭脱硝是弱项,而SCR法脱硝加半干法脱硫所产生的脱硫灰难以利用的问题,提出采用活性炭脱硫加SCR脱硝的工艺路线,以扬长避短。二是应用原材料的创新。如低温催化剂的研发,如果能研发出适应烧结烟气温度(130℃左右)的催化剂,免去再加热的工序环节,就是对烧结烟气治理技术的极大贡献。再如,山东大学正在研发的原位活性焦技术,可大幅降低活性焦的生产难度和成本;中晶环境研发的超炭技术等都值得关注。三是副产物利用的创新。如前介绍,中冶节能环保和中晶环境对ladbrokes立博灰的资源化利用的研发;山钢日照活性炭后制焦亚硫酸钠的技术等。期望有更多的创新成果出现和应用、更多的资源化利用,而不是污染物的搬家和转移。

5.5标准制定

对于烟气治理超低排放,有关部门已经出了许多相应标准,但是在考察和与现场技术人员的交流中,大家感觉到标准仍存在不全、不细和执行乏力的问题。例如,对检测仪表、对烟气全成分分析,对所需原材料的质量(活性炭、催化剂等),工程设计和实施以及装备选材等方面都还有不足之处。对这个问题也很好理解,因为标准推出时间还不长,相关工作一定会有一个不断制定、完善的过程。

5.6认真贯标

由五部委共同制定的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》已经正式发布。这是推进实施钢铁行业高质量发展,促进产业转型升级,助力打赢蓝天保卫战的重要举措。

1)标准。《意见》对超低排放提出了科学的标准,应认真予以执行。在征求意见稿发布一年左右的时间里,有关部委反复征求各企业、各有关单位的意见,并根据实际情况制定并正式发布。这个标准是在新技术支撑下所能达到的先进指标。因此,应认真主动贯彻执行。另外,也不应在此基础上另立更严标准,从生命周期综合评价来看,未必对减少污染物排放总量有好处。

2)时限。《意见》对超低排放时限也制定了明确的、实事求是的要求,即到2020年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展,力争60%左右产能完成改造,有序推进其他地区钢铁企业超低排放改造工作;到2025年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成,全国力争80%以上产能完成改造。当然个别地区会根据自己的需要,提出适度提前的要求,但也应充分考虑各企业的实际能力,正如《意见》中所说,各地应围绕环境空气质量改善要求,按照推进实施钢铁行业超低排放的总体要求,把握好节奏和力度。

3)技术。《意见》提出,因地制宜选择成熟适用的环保改造技术,对烟气治理,《意见》中提出:烟气脱硫应实施增容提效改造等措施,提高运行稳定性,取消烟气旁路,鼓励净化处理后烟气回原烟囱排放;烟气脱硝应采用活性焦(炭)、选择性催化还原(SCR)等高效脱硝技术。加强源头控制、鼓励实施烧结机烟气循环。值得注意的是,这里没有明确点出氧化法,因此建议开发氧化法技术的单位应加大基础研究工作,以便用研究的应用成果来证明自己的技术。

4)政策。《意见》明确指出“钢铁企业达标排放是法定责任,超低排放是鼓励导向,对于完成超低排放改造的钢铁企业应加大政策支持力度”,并就严格执行环境保护有关税法给予鼓励和信贷融资支持;实施差别化电价政策等。我们希望各级地方政府能认真切实执行,也希望各企业应认真学习政策,在切实做好超低排放工作的同时,能很好地把握政策,争取到更多的支持。

最后,需要指出的是钢铁企业超低排放是所有生产环节实施升级改造,大气污染物有组织、无组织排放以及运输过程所要达到的。在注重烧结、球团、焦化工序超低排放改造的同时,应兼顾其他工序的改造,从全生命周期的角度出发,选择可行性技术方案,实现全面超低排放。在对有组织排放治理的同时,注重强化无组织超低排放改造治理,切实做好管理工作,打造坚实的环保人才队伍,为发展绿色制造、建设绿色工厂、实现蓝天、碧水、净土目标作贡献。

(王天义 穆怀明 王寅生 张宇鑫)

延伸阅读:

关于钢铁企业烧结、焦化烟气超低排放情况的调研报告

原标题:钢铁企业超低排放调研“回头看” ——中国金属学会关于钢铁企业烧结、焦化烟气超低排放的调研

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