燒結(jié)煙氣超低排放技術(shù)的工程應(yīng)用

岳 琳，李智超，賀敏鵬，鄧崔翔，張雅心，溫培豪

（西安西礦環(huán)保科技有限公司，陜西 西安 710075）

中國(guó)的鋼鐵工業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)超過(guò)全世界其他國(guó)家的總和，但也帶來(lái)嚴(yán)重的廢氣排放污染，目前鋼鐵工業(yè)是僅次于火力發(fā)電廠的第二大氣污染排放產(chǎn)業(yè)[1]。近年來(lái)，國(guó)家不斷加大環(huán)保整治力度，計(jì)劃逐步實(shí)現(xiàn)全國(guó)9 億t 燒結(jié)產(chǎn)能煙氣的超低排放改造，并要求SO2、NOx和顆粒物的平均排放濃度小時(shí)均值（基準(zhǔn)含氧量16%）分別不超過(guò)35 mg/m3、50 mg/m3、10 mg/m3。

燒結(jié)煙氣具有煙氣量大、溫度低且波動(dòng)大、成分變化大等特點(diǎn)。本文提出了一種針對(duì)燒結(jié)煙氣脫硫脫硝除塵的一體化超低排放治理技術(shù)，并結(jié)合已建成投運(yùn)的工程案例進(jìn)行分析。

1 項(xiàng)目概況

由我司總承包的江蘇某鋼廠1×100 m2+1×180 m2燒結(jié)機(jī)煙氣脫硝除塵超低排放項(xiàng)目，兩條燒結(jié)線(xiàn)前期已公用一套濕法脫硫系統(tǒng)，現(xiàn)在其基礎(chǔ)上新建脫硝和除塵部分，使燒結(jié)煙氣經(jīng)濕法脫硫、SCR 脫硝和布袋除塵后滿(mǎn)足超低排放要求。

該項(xiàng)目的相關(guān)工藝參數(shù)如表1 所示。

表1 項(xiàng)目相關(guān)參數(shù)

2 超低排放技術(shù)工藝路線(xiàn)

針對(duì)該項(xiàng)目特點(diǎn)和已建濕法脫硫裝置結(jié)構(gòu)，我司提出了一種濕法脫硫后設(shè)置SCR 脫硝和布袋除塵的一體化處理工藝，通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，可滿(mǎn)足煙氣超低排放的要求。具體工藝路線(xiàn)如圖1 所示。

圖1 燒結(jié)煙氣超低排放工藝路線(xiàn)

該工藝流程大致如下：由燒結(jié)主抽送出的煙氣首先經(jīng)過(guò)濕法脫硫裝置處理，脫硫后煙氣經(jīng)冷凝器降溫并析出大量冷凝液后（冷凝器設(shè)計(jì)降溫5 ℃），再經(jīng)煙氣換熱器（GGH）升溫段換熱和熱風(fēng)爐加熱后達(dá)到脫硝所需的反應(yīng)溫度；經(jīng)SCR 脫硝后的煙氣經(jīng)布袋除塵器后，各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足超低排放要求，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪并排空。

3 關(guān)鍵工藝技術(shù)方案選型設(shè)計(jì)

3.1 濕法脫硫

目前脫硫工藝應(yīng)用最廣泛的是石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)[4]。其中吸收塔設(shè)計(jì)采用逆塔噴淋技術(shù)，在吸收塔下部設(shè)置雙氣旋氣液耦合器以提高脫硫效率、避免煙氣偏流及短路等情況；噴淋層采用進(jìn)口雙向噴嘴，以保證霧滴噴出后較高的氣液接觸效率，同時(shí)無(wú)結(jié)垢、無(wú)沉淀產(chǎn)生；吸收塔上部設(shè)置有多級(jí)氣旋式除塵除霧裝置，可滿(mǎn)足高效除塵除霧要求。

3.2 冷凝器

濕法脫硫后煙氣為飽和濕煙氣，溫度大約在55～60 ℃。在該狀態(tài)下，煙氣溫度略微的降低都會(huì)導(dǎo)致大量冷凝液析出，由于冷凝液中含有一定的氯離子，因此會(huì)對(duì)后續(xù)煙道及設(shè)備造成腐蝕，增加系統(tǒng)整體成本。根據(jù)該工藝特點(diǎn)，在濕法脫硫后和SCR 脫硝之間設(shè)置冷凝器，可主動(dòng)將煙氣中大量的水析出，使煙氣溫度遠(yuǎn)離酸露點(diǎn)，避免了后續(xù)設(shè)備的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 SCR 脫硝

脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原技術(shù)（SCR），在催化劑的作用下將20%氨水作為還原劑與煙氣中NOx進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到去除NOx的目的。

SCR 脫硝反應(yīng)器采用3 層催化劑布置（2 用1 備），吹灰系統(tǒng)設(shè)置聲波吹灰器和耙式吹灰器，避免因催化劑表面局部粉塵堵塞造成脫硝效率下降；熱補(bǔ)償系統(tǒng)中設(shè)置煙氣換熱器（GGH）和熱風(fēng)爐補(bǔ)燃[5]。煙氣換熱器是將SCR 反應(yīng)后的高溫?zé)煔鉄崃窟M(jìn)行回收，用來(lái)對(duì)SCR 入口煙氣進(jìn)行預(yù)熱；采用自密封設(shè)置并配備低泄露密封系統(tǒng)，保證系統(tǒng)漏風(fēng)率小于等于1.5%；煙氣換熱原件采用防腐和耐磨處理，并設(shè)置吹灰系統(tǒng)，保證系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。

催化劑采用中高溫催化劑，反應(yīng)溫度在280 ℃以上。針對(duì)該反應(yīng)溫度區(qū)間并結(jié)合本系統(tǒng)特點(diǎn)，在系統(tǒng)中設(shè)置了二級(jí)換熱和一級(jí)加熱系統(tǒng)。第一級(jí)換熱通過(guò)高溫風(fēng)機(jī)將脫硝后的高溫?zé)煔馀c冷凝器出口的待處理煙氣進(jìn)行一次換熱，使煙氣溫度達(dá)到60 ℃左右；第二級(jí)換熱通過(guò)GGH 將SCR 反應(yīng)后煙氣對(duì)進(jìn)入SCR 脫硝系統(tǒng)的煙氣進(jìn)行二次換熱，使煙氣溫度達(dá)到250 ℃左右；加熱系統(tǒng)利用以高爐煤氣為燃料的熱風(fēng)爐對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，達(dá)到反應(yīng)溫度。

3.4 布袋除塵器

除塵系統(tǒng)采用布袋除塵器。考慮到除塵器布置在脫硫和脫硝系統(tǒng)之后，具有煙氣濕度大、溫度低、含有腐蝕性氣體等不利因素，故選用滌綸+PTFE 覆膜。濾袋規(guī)格為Φ160 mm×8 000 mm，濾袋條數(shù)為6 720 條。為避免煙氣經(jīng)SCR 脫硝換熱后進(jìn)入除塵器的煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度，特在SCR脫硝與除塵器之間設(shè)置旁路煙道，以防該情況發(fā)生。

4 項(xiàng)目運(yùn)行情況

本項(xiàng)目按期保質(zhì)保量完成建設(shè)，并已于2019-09-06 T08：00 開(kāi)始進(jìn)入168 h 連續(xù)試運(yùn)行，試運(yùn)行期間煙囪CEMS總排數(shù)據(jù)中SO 2 濃度低于35 mg/Nm3，NOx濃度低于50 mg/Nm3，粉塵濃度低于10 mg/Nm3，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)協(xié)議要求，并滿(mǎn)足燒結(jié)行業(yè)超低排放治理要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)已建成項(xiàng)目特點(diǎn)提出了一種濕法脫硫后布置SCR 脫硝和布袋除塵器的超低排放治理工藝路線(xiàn)。但由于目前市場(chǎng)上還有半干法脫硫+布袋除塵器后布置SCR脫硝等工藝路線(xiàn)，因此具體選擇哪種工藝，還需針對(duì)不同工況特點(diǎn)進(jìn)行斟酌，并選擇最適宜、最經(jīng)濟(jì)的燒結(jié)煙氣超低排放治理工藝路線(xiàn)。