关于烟气脱硫脱硝技术的节能环保问题

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关于烟气脱硫脱硝技术的节能环保问题

王国祥 1 周静 2

摘要:炼焦生产中,一般利用焦炉煤气或高炉煤气燃烧为焦炉提供热量,产生的废气称之为焦炉烟气。焦炉烟气中含有大量的SO2、NOx。2019年我国焦炭产量4.71亿t,按照每吨焦炭副产427m3焦炉煤气、焦化企业焦炉煤气回炉比例50%、燃烧1m3焦炉煤气产生5.56m3烟气粗略估算,2019年我国炼焦行业产生的焦炉烟气量为5.59×1011m3。SO2、NOx是酸雨、光化学烟雾的主要成因,也是PM2.5的前驱体。为此,2012年发布的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012),提出了炼焦行业SO2、NOx的排放限值分别为≤50mg/m3,≤500mg/m3,其中,环境敏感地区的特别排放限值分别为≤30mg/m3、≤150mg/m3。本文基于关于烟气脱硫脱硝技术的节能环保问题展开论述。

关键词:烟气;脱硫脱硝技术;节能环保问题

引言

作为国民经济重要支柱产业的钢铁工业,其污染物排放量大,污染物种类多。其中钢铁冶炼过程产生的主要污染物来自于烧结过程,烧结烟气污染物种类繁多,包括SO2、NOx、粉尘、HCL、HF、二噁英等。有数据统计钢铁生产总排放量中(体积分数)60%的SO2、50%的NOx和90%的二噁英来自烧结烟气,烧结烟气的治理极为关键,近年国家环保部门发布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》征求意见稿,其中对于将烧结机和球团焙烧设备特别排放限值的SO2限值调整到50mg/m3,NOx的限值调整到100mg/m3,粉尘限值调整到20mg/m3,因此多数企业烧结烟气污染物均出现超标的情况,新一轮的技术改造迫在眉睫。

1烧结烟气的特点

据最新不完全统计,目前全国约有烧结机900余台,总烧结机面积约11.6万m2,其中90~180m2的烧结机约500台,180m2以上烧结机约400台。全国烧结机几乎全部安装了除尘、脱硫设备,但大部分实际效果并不能满足现行超低排放的标准要求,仍有较大的改造空间;而烧结烟气的脱硝及二噁英的治理才刚刚起步,尚未普遍展开,仍有巨大的减排潜力。烧结烟气有一个重要的特点就是波动性,烧结烟气污染物浓度、烟气量、温度条件以及污染物的种类均会随着前端工艺的调整出现大的波动。烧结作业过程主要为高温燃烧条件下的物理化学过程,在高温燃烧条件下产生了SO2、NOx、HCL、HF、粉尘以及二噁英,这些污染物有的来源于原料,有的来源于高温燃烧条件。由于烧结燃烧的原料以及配比的变化,出现了烧结烟气的各指标的波动,其烟气主要特点如下:1)温度变化大,主要在120~180℃。2)污染物浓度变化大,SO2质量浓度多数在500~5000mg/m3,NOx质量浓度多数在200~500mg/m3。3)烟气量波动大,幅度变化60%~140%。4)烟气含湿量大,含湿量9%~13%。5)烟气氧含量变化大,不考虑漏风条件,多数在15%~17%。

2传统技术

Wet_FGD+SCRSNCR技术是我国目前主要采用的烟气脱硫脱硝技术,Wet_FGD+SCRSNCR技术的原理主要是以湿式的方式,来对燃煤发电所产生的烟气脱硫,并且推动消化,还原。对燃煤发电所产生的烟气进行脱硝则是采用选取性不进促进消化还原技术。传统的Wet_FGD+SCRSNCR技术来进行脱硫脱确,其原理是碳化处理石灰石,确保燃煤产生的烟气脱硫效果大于90%。虽然传统的Wet_FGD+SCRSNCR脱硫脱硝技术效果较好,但是实际工作中的工作量较大,并且生产中的成本费用较高,同时还容易对环境产生破坏,导致二次污染。

3火电厂烟气脱硫脱硝技术节能环保的策略

3.1加强对烟气脱硫脱硝技术的学习

烟气脱硫脱硝技术在工作的过程中受到很多因素的影响,可能出现的故障也是分为多种可能。节能环保是烟气脱硫脱硝技术的基础,应学习并应用高科技能够提供较为准确的结果。科研人员作了大量的研究工作,通过与世界先进经验的碰撞,我国的烟气脱硫脱硝技术积累了丰富的处理经验。相关单位总结了经验,促使部分科研单位取得了大量的成果,但随着烟气脱硫脱硝技术的不断更新与变化,对于其烟气脱硫脱硝技术的研究一直没有停止。目前我国的很多高校设置了相关专业,其主要的培养方向是管理人员,而对于烟气脱硫脱硝技术的使用相对空白。相关的政府部门应该鼓励各大院校与火电厂负责人的对接,帮助物流学生逐渐熟悉烟气脱硫脱硝技术。同时部分对人才需求量较大的企业,可与院校产生合作,共同制定人才培养计划。以至于有效的解决物流企业对烟气脱硫脱硝技术人员的需求。同时对于已经在职的技术人员,需要定期组织学习活动。

3.2减少末端排放量

目前,主要通过脱硫、除尘和脱硝技术来减少末端排放量。钢铁行业实施超低排放后,传统除尘技术难以满足排放要求。目前主要采用湿法脱硫配置湿式电除尘工艺,或者半干/干法脱硫配布袋式除尘器以满足粉尘超低排放。脱硫技术有湿法、干法和半干法等。湿法脱硫技术成熟,投资和运维成本低,但废水和白烟问题严重;干法/半干法技术可脱除多种非常规污染物,但副产物处理困难;活性炭法可同时脱除多种污染物,但对企业资金压力较大。因此,烧结机烟气处理建议选择干法/半干法技术。钢铁烧结烟气脱硝工艺路线主要有低温氧化-吸收法、低温SCR还原法和活性焦脱硫脱硝一体化法。臭氧低温氧化吸收法装置占地面积小、建设成本低、但是运行成本相对较高。并且由于臭氧氧化反应最适宜在90℃~130℃发生,低于烧结烟气普遍温度120℃~180℃,因此会导致部分臭氧自动分解为氧气,从而降低臭氧浓度,减弱臭氧氧化效果。由于烧结烟气温度低、粉尘浓度大、黏性大,含有重金属等其他特点,在SCR脱硝技术应用过程中,如处理不当,极易引起催化剂中毒,因此工程应用中一般把SCR脱硝放在脱硫后,且在SCR反应器之前,增设补热装置,将烟气加热至220℃以上。该技术煤气消耗量大,成本高。活性焦脱硫脱硝一体化法,利用活性焦的变温吸附能力,在低温时通过物理和化学吸附作用,吸附烟气中的NOx,然后催化NH3与NOx发生氧化还原反应,生成无害物质,并且实现脱除污染物的目的,但是该方法投资高,运行费用较大。

3.3提升技术手段,开发智能系统

应成立相应的技术研究中心,与国际上的技术研究者进行沟通。逐步研究制定兼容性高的技术标准,能够有效的应用在火电厂中。部分专家能够通过经验判断出数据无法描述的事实,并对情况做出正确的判断。较为感性的处理方式与部分智能检测手段相接近。节能环保是烟气脱硫脱硝技术烟气技术发展的重点方向。应用智能手段能够第一时间对烟气脱硫脱硝技术的信息进行收集和保存,为烟气脱硫脱硝技术的开发提供参考。将部分节能环保的标准输入至系统,同时知识库的信息进行检索,当接收到异常数据时,实时采集设备运行参数进行推理,保证节能环保标准和技术手段的正常运行。

结束语

目前,国内焦炉烟气脱硫脱硝新建装置是在借鉴电厂锅炉烟气、烧结烟气等成熟的脱硫脱硝技术基础上,结合焦炉自身工艺的特点开发的。由于焦炉的诸多特性,焦炉烟气的组成、温度、污染物含量等与电厂锅炉烟气差别较大,为了有效借鉴电力行业脱硫脱硝的成熟技术,明确焦炉烟气的参数特性非常重要。

参考文献

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