王天義：結(jié)合實(shí)際慎重選擇煙氣治理技術(shù)
“在煙氣治理過程中，鋼鐵企業(yè)要高度重視源頭減量和過程控制技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)要結(jié)合自身實(shí)際，慎重選擇治理技術(shù)，不要盲從，只有這樣，才能達(dá)到事半功倍的效果。”中國金屬學(xué)會(huì)專家委員會(huì)主任王天義在近日召開的2018鋼鐵工業(yè)綠色制造發(fā)展高端論壇暨全國冶金能源環(huán)保會(huì)議上，對(duì)當(dāng)前鋼鐵工業(yè)主要的煙氣治理技術(shù)進(jìn)行了介紹，并談了他對(duì)煙氣治理的一些思考與看法。
鋼鐵工業(yè)須抓緊落實(shí)超低排放改造方案
王天義指出，目前我國鋼鐵產(chǎn)能90%以上是“高爐煉鐵→轉(zhuǎn)爐煉鋼”長流程。在鋼鐵生產(chǎn)全流程中，鐵前系統(tǒng)污染物排放量占總排放量的90%。按年產(chǎn)7億噸生鐵這一數(shù)值進(jìn)行估算，我國每年產(chǎn)生的粉塵量約為100萬噸、二氧化硫量約為160萬噸、氮氧化物量約為60萬噸。煙氣治理，特別是鐵前系統(tǒng)的煙氣治理是當(dāng)務(wù)之急。鋼鐵工業(yè)要深刻認(rèn)識(shí)到其緊迫性，在滿足當(dāng)前國家和地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，抓緊落實(shí)《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案》。
王天義表示，《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案》有4大特點(diǎn)。一是目標(biāo)要求高。該方案所定標(biāo)準(zhǔn)不僅比現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)有了大幅度提高，而且遠(yuǎn)高于國外標(biāo)準(zhǔn)。
二是涵蓋范圍廣。該方案不僅涵蓋了鋼鐵生產(chǎn)全流程，而且進(jìn)一步細(xì)化了各工序內(nèi)的指標(biāo)，包括有組織、無組織排放源和運(yùn)輸污染源。
三是考核辦法嚴(yán)。該方案明確要求95%以上小時(shí)均值排放濃度必須達(dá)標(biāo)。
四是時(shí)限要求明確。該方案針對(duì)不同地區(qū)分別制定了2020年10月底、2022年底和2025年底的時(shí)限要求。
煙氣的源頭和末端治理技術(shù)
王天義對(duì)焦?fàn)t燃燒智能控制技術(shù)、燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)、燒結(jié)煙氣分段治理技術(shù)等煙氣治理源頭減量和過程控制技術(shù)進(jìn)行了介紹。他指出，氮氧化物的產(chǎn)生與溫度相關(guān)，當(dāng)溫度低于1300℃以下時(shí)，煙氣中氮氧化物的含量很低；當(dāng)溫度達(dá)到1400℃以上時(shí)，煙氣中氮氧化物的濃度急劇上升。當(dāng)焦?fàn)t火道溫度在1300℃~1350℃時(shí)，主火道溫度每變化10℃，煙氣中氮氧化物的生成量就會(huì)增加或減少30毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米。通過焦?fàn)t燃燒智能控制技術(shù)，不僅可有效降低氮氧化物的產(chǎn)生量，而且還可降低煤氣的消耗量，提高焦炭質(zhì)量。這種技術(shù)投入低，幾乎不產(chǎn)生運(yùn)行費(fèi)用，是煙氣治理的優(yōu)選方案。目前，鋼鐵企業(yè)使用該技術(shù)可將煙氣中的氮氧化物控制在500毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米之內(nèi)，甚至達(dá)到350毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米。
燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)即將部分外排煙氣（根據(jù)煙氣的含氧量進(jìn)行控制，一般為20%~50%）返回?zé)Y(jié)重新利用，從而達(dá)到節(jié)能（可使燃料比降低3千克/噸~5千克/噸）和減少煙氣處理量的雙重目的。首鋼遷鋼的相關(guān)技術(shù)使其燒結(jié)綜合返礦率下降了6.6個(gè)百分點(diǎn)、燃料比降低了3.35千克/噸、高爐粉塵排放降低了27.3%、二氧化硫減排15.34%、氮氧化物減排22.37%。
燒結(jié)煙氣分段治理技術(shù)是根據(jù)燒結(jié)煙氣排放特點(diǎn)提出的。王天義指出，燒結(jié)煙氣具有前半段溫度低、氮氧化物濃度高、二氧化硫濃度低，后半段溫度高、二氧化硫濃度高、氮氧化物濃度低的特點(diǎn)。對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行分段治理，可以幫助鋼企在充分利用燒結(jié)余熱資源的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本、低能耗的二氧化硫和氮氧化物減排。該技術(shù)現(xiàn)已完成實(shí)驗(yàn)室相關(guān)工作，尚有待進(jìn)一步的工程驗(yàn)證。
在煙氣末端治理方面，王天義介紹了單級(jí)吸附活性炭煙氣協(xié)同凈化處理技術(shù)、二級(jí)吸附活性炭煙氣協(xié)同凈化處理技術(shù)、逆流活性炭煙氣凈化技術(shù)、循環(huán)流化床氧化脫硫脫硝一體化技術(shù)（FOSS法）等。
活性炭煙氣協(xié)同凈化處理技術(shù)是以煤基活性炭為吸附劑，吸附煙氣中的二氧化硫，完成吸附后的活性炭可通過加熱的方式產(chǎn)生高濃度混合氣體，并用于制取濃度為98%的硫酸；利用活性炭的催化功能，加入適量的氨，將煙氣中的氮氧化物還原成氮?dú)夂退，脫硝率可達(dá)50%～90%。
王天義表示，目前，我國鋼鐵企業(yè)治理煙氣主要使用的是單級(jí)吸附活性炭煙氣協(xié)同凈化處理技術(shù)，尚不能滿足超低排放的要求。如國內(nèi)某鋼廠采用單級(jí)吸附活性炭煙氣協(xié)同凈化處理技術(shù)，可使煙氣中顆粒物濃度達(dá)到12毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、二氧化硫濃度達(dá)到11.1毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、氮氧化物濃度達(dá)到71.7毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，這與超低排放要求有一定的差距。針對(duì)使用單級(jí)吸附活性炭煙氣協(xié)同凈化處理技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的脫硝率不能滿足更高排放標(biāo)準(zhǔn)的問題，中冶長天開發(fā)了二級(jí)吸附活性炭煙氣協(xié)同凈化處理技術(shù)，并在寶鋼股份3號(hào)燒結(jié)機(jī)煙氣治理改造工程中得以應(yīng)用，使其煙氣中顆粒物濃度達(dá)到5毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、二氧化硫濃度達(dá)到17.5毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、氮氧化物濃度達(dá)到47.9毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米。此外，王天義還介紹了河鋼邯鋼引進(jìn)的奧地利英特佳公司逆流活性炭煙氣凈化技術(shù)。該技術(shù)使河鋼邯鋼外排煙氣顆粒物濃度達(dá)到10毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米左右、二氧化硫濃度達(dá)到4毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、氮氧化物濃度達(dá)到32毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米。
王天義在介紹北京中晶環(huán)保研發(fā)的循環(huán)流化床氧化脫硫脫硝一體化技術(shù)（FOSS法）時(shí)表示，目前該技術(shù)已在唐山德龍鋼鐵的燒結(jié)機(jī)上得以應(yīng)用，可使煙氣中顆粒物濃度達(dá)到7.9毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、二氧化硫濃度達(dá)到0毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米、氮氧化物濃度達(dá)到43.03毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，但因去企業(yè)實(shí)地考察時(shí)相關(guān)項(xiàng)目剛運(yùn)行1個(gè)多月，其效果穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步觀察。
3種主要煙氣治理技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)
王天義介紹，目前，我國鋼鐵工業(yè)在燒結(jié)煙氣超低排放治理方面的主流技術(shù)方案有3種形式：活性炭法、SCR（選擇性催化還原）法和氧化法。
王天義表示，活性炭法由于可實(shí)現(xiàn)多污染物（如二氧化硫、氮氧化物、二口惡英、重金屬等）的協(xié)同治理和污染物的資源化利用，且使用過程中不產(chǎn)生固體廢棄物，而受到大多數(shù)大型鋼企的推崇。但與此同時(shí)，活性炭法也存在著一些不足，比如，其要實(shí)現(xiàn)脫硫效率、顆粒物排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，仍需進(jìn)一步的優(yōu)化；在運(yùn)行操作管理不到位時(shí)，存在著一定的安全隱患；在制酸時(shí)存在廢水處理及酸的利用等問題。
王天義認(rèn)為，鋼企通過增加催化劑數(shù)量、提高反應(yīng)溫度、增加濕式電除塵設(shè)備等措施，并以SCR法為核心，結(jié)合其他各種脫硫脫硝工藝，能夠達(dá)到超低排放的要求。但需要指出的是，SCR法不可避免地會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物，且SCR法所使用的催化劑在使用壽命到期后，大多屬于危廢，在回收處理上有一定的難度；催化劑催化效果對(duì)煙氣溫度有一定的要求，在低溫催化劑不太成熟的情況下，需對(duì)煙氣進(jìn)行升溫處理，會(huì)在一定程度上增加能耗；對(duì)煙氣中其他污染物（如二口惡英、重金屬等）處理效果尚待驗(yàn)證；一次性投資和運(yùn)行成本較高。
王天義指出，通過對(duì)多種氧化法煙氣治理裝置效果進(jìn)行實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，總體來看，臭氧結(jié)合其他脫硫技術(shù)的工藝一次性投資、運(yùn)行成本較低，工期快，受到一些地區(qū)鋼企的青睞。但該方法的缺點(diǎn)主要有：脫硝效率普遍相對(duì)較低，基本在50%左右；在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象（排放出的煙氣顏色發(fā)黃）；會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物等等。
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