馬永芳  許滿勝  馮文斌

（首鋼長鋼煉鐵廠）

摘  要  應環(huán)保要求，首鋼長治鋼鐵有限公司于2019年8月開始對4號、5號燒結機頭煙氣排放進行超低改造，選擇了循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝系統(tǒng)和SCR脫硝工藝技術，經過5個月緊張有序的施工，于2020年1月中旬對接完成，投運調試后滿足設計要求，達到超低排放要求。

關鍵詞  煙氣  脫硫  脫硝  改造

1  前言

首鋼長治鋼鐵有限公司（簡稱首鋼長鋼公司）屬山西省國有重點鋼鐵企業(yè)，位于山西省東南部，長治市潞州區(qū)西北三十公里處，地處上黨盆地正中。前身為始建于1946年的故縣鐵廠，是中國共產黨于戰(zhàn)爭年代在太行山革命根據(jù)地創(chuàng)建的第一個鋼鐵企業(yè)，曾經為解放戰(zhàn)爭、抗美援朝戰(zhàn)爭和新中國的建設事業(yè)做出過重要貢獻，被譽為“共和國紅色鋼鐵的搖籃”。2013年根據(jù)環(huán)保要求，長鋼兩臺200m2燒結機機頭煙氣配套了脫硫設備，脫硫系統(tǒng)采用密相塔半干法煙氣脫硫技術，無脫硝工藝。此脫硫系統(tǒng)無法實現(xiàn)超低排放，不滿足超低排放限值：顆粒物≤10mg/m2；二氧化硫≤35mg/m2；氮氧化物≤50mg/m2的要求，面對嚴峻的環(huán)保管控形勢，國家政策要求，必須對燒結機煙氣脫硫、脫硝進行提標改造。2019年7月集團公司批準長鋼投建4號、5號燒結煙氣超低排放改造工程項目（即脫硫系統(tǒng)升級改造，增加脫硝系統(tǒng)），8月開始施工，于2020年1月與燒結煙氣管道對接投運，共投資21877.49萬元，投運后煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物濃度明顯下降，達到了國家超低排放值以下。

2  項目提出的背景

（1）隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，當前中國經濟發(fā)展步入新常態(tài)，經濟發(fā)展與環(huán)境保護協(xié)調融合顯得尤為重要。為此，國家正在積極探索綠色生態(tài)發(fā)展新路徑，“十三五”規(guī)劃首次提出“生態(tài)環(huán)境質量總體改善”新目標，綠色發(fā)展貫穿于“十三五”經濟社會發(fā)展各領域各環(huán)節(jié)。“十三五”規(guī)劃的十個目標中，加強生態(tài)文明建設首度被寫入五年規(guī)劃，這說明生態(tài)文明建設將在未來的經濟社會發(fā)展中古據(jù)十分重要的地位。

（2）《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》高度重視生態(tài)環(huán)境保護工作，持續(xù)加強推進大氣、水、土壤污染防治?！秶噎h(huán)境保護標準“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中指出加強工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理，推動產業(yè)轉型升級，繼續(xù)加強對二氧化硫、氮氧化物、顆粒物以及重金屬的排放控制。

（3）2017年2月17日，在“十三五”規(guī)劃發(fā)展方向推動下，環(huán)保部印發(fā)了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，長治市被列為國家2+26城市，要求2018年執(zhí)行國家鋼鐵、焦化和火電特別排放標準，2019年生態(tài)環(huán)境部《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》要求實施超低排放，同時山西省、長治市2019年分別出臺文件要求2019年12月31日前完成鋼鐵企業(yè)超低排放改造。

（4）項目建設前長鋼煉鐵廠兩臺燒結機，各配置兩合主風機，主風機后設有脫硫設施，脫硫系統(tǒng)采用密相塔半干法煙氣脫硫技術，無脫硝工藝。運行指標如下：

燒結機現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)無法實現(xiàn)超低排放，不滿足超低排放限值：顆粒物<10mg/m3，二氧化硫<35mg/m3，氮氧化物≤50mg/m3的要求，面對嚴峻的環(huán)保管控形勢，國家政策要求，必須對燒結機煙氣脫硫、脫硝進行提標改造。

3  工藝選擇

3.1  脫硫脫硝方案確定的原則

目前國內外脫硫脫硝方案很多，工程應用也較多，具體到本工程脫硫脫硝方案的確定遵循以下原則：

（1）煙氣脫硫脫硝工程建設符合我國方針和政策，貫徹安全、可靠、經濟、適用并符合國情的原則。

（2）選擇工藝技術成熟、先進、經濟合理的工藝系統(tǒng)。

（3）考慮節(jié)約用水。

（4）考慮主機規(guī)模和煙氣量變化等要求。

（5）考慮 SO2濃度、二氧化硫控制規(guī)劃、環(huán)境要求的脫硫效率。

（6）考慮 NOX濃度、氮氧化物控制規(guī)劃、環(huán)境要求的脫硝效率。

（7）應充分考慮脫硫劑供應條件、脫硝劑供應條件、脫硫副產品的綜合利用條件。

（8）應充分考慮廢水、廢渣排放條件。

（9）應充分考慮廠區(qū)總布置條件等因素。

（10）應考慮生產過渡的方便，脫硫設施的建設盡量減少對主機生產的影響。

3.2  脫硫工藝選擇

由于環(huán)保的要求日益嚴格，結合現(xiàn)有的主流脫硫工藝，針對本工程及以上原則，通過市場調研，借鑒燒結、電廠、焦化等行業(yè)的脫硫業(yè)績，目前市場占有率較多可供選擇的脫硫技術主要有：循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝、旋轉噴霧干燥法（SDA）、石灰石-石膏濕法工藝、氨-硫銨濕法脫硫工藝、活性焦法脫硫工藝、煙道噴射工藝。長鋼公司結合當前實際情況經過對以上工藝的評價，選擇了循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝。

循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝系統(tǒng)主要由吸收劑制備及供應、吸收塔、物料再循環(huán)、工藝水系統(tǒng)、脫硫后除塵器以及儀表控制系統(tǒng)等組成。

技術特點：

（1）該工藝整個過程為干態(tài)，有利于文明生產的要求。

（2）該工藝具有巨大的比表面積，可以吸附成氣溶膠狀的 SO3粒子，從而脫除幾乎全部的 SO3，因此，煙囪無需防腐，大大節(jié)省煙囪的防腐費用及今后的維護費用；

（3）該工藝是一種脫硫除塵一體化的工藝，脫硫后采用布袋除塵器，可以達到 10mg/Nm3的排放要求。

（4）通過流化床內所具有的激烈湍動和巨大表面積的顆粒的作用，可將PM10、PM2.5以及更細的細微顆粒物凝并成大顆粒，然后通過布袋除塵器可以有效地去除。

（5）脫硫系統(tǒng)的建設不影響主機的正常運行，可利用主機短暫的停機檢修時間進行煙氣系統(tǒng)的接駁。

（6）脫硫系統(tǒng)不用防腐，整體占地面積小，造價低，今后的維護費用小。

（7）無廢水排放，符合工業(yè)用水零排放的要求。

（8）該工藝可以有效地脫除HCl、HF、重金屬、二噁英等有害物質。

（9）啟動方便，煙氣工況適應性強，對各種含硫濃度的煙氣均能有效進行凈化，設有清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，對主機負荷的變化均能快速適應。

（10）技術成熟、可靠，設備可靠，經濟上有好的性價比。

（11）SO2 、NOX、粉塵等污染物達到超凈排放，并可對 SO3、二噁英、重金屬進行協(xié)同脫除。

3.3  脫銷工藝選擇

燒結行業(yè)目前有應用業(yè)績的脫硝技術，主要有活性炭吸附技術、燒結煙氣選擇性催化還原脫硝技術（SCR 脫硝）以及其他低溫協(xié)同脫硝技術等，針對本工程及以上原則，長鋼公司采用中溫 SCR 脫硝工藝。

SCR脫硝工藝是在一定溫度和催化劑存在的情況下，向煙氣中通入還原劑 NH3，將煙氣中的NOx還原為無害的氮氣（N2）和水（H2O）。它是目前國內外應用最為成熟的煙氣脫硝工藝。此工藝在首鋼遷鋼已經得到了成功的應用，根據(jù)國內外現(xiàn)有燒結球團 SCR 脫硝情況，2016 年前后韓國浦項、臺灣中鋼、上海寶鋼 4 燒 600m2 燒結機實施的 SCR 脫硝項目均采用 280℃的溫度反應窗口的催化劑，尤其是寶鋼 4 燒 600m2燒結機 SCR 脫硝項目 2016年10月份投運，至今運行穩(wěn)定。

4  工藝流程

燒結煙氣脫硫脫硝工藝中，脫硫部分擬采用 “SSC 燒結（球團）煙氣干式超凈工藝”（簡稱 SSC 干式工藝），脫硝部分采用 SCR 脫硝技術。本項目脫硫脫硝除塵系統(tǒng)按“一機一塔”方案，配置干法脫硫脫硝除塵裝置，采用兩級風機串聯(lián)的布置方式，具體工藝流程：燒結機→現(xiàn)有電除塵器→現(xiàn)有主抽風機→脫硫反應塔（新建）→布袋除塵器（新建）→GGH 換熱器（原煙氣段）→SCR 脫硝→GGH 換熱器（凈煙氣段）→脫硫脫硝引風機→煙囪排放。

4.1  脫硫、除塵系統(tǒng)

循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝系統(tǒng)主要由脫硫塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)、吸收劑制備及供應系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、流化風系統(tǒng)、脫硫灰外排系統(tǒng)等組成。

4.2  脫硝系統(tǒng)

在脫硫裝置之后，對應一套 SCR 脫硝系統(tǒng)。主要由以下幾個分系統(tǒng)組成：氨區(qū)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、脫硝反應系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)、煙氣換熱系統(tǒng)、煙氣加熱系統(tǒng)等組成。

5  項目施工

該項目由山東國瞬公司承建，于2019年8月開始施工，兩臺燒結機各投建一套脫硫脫銷系統(tǒng)，經過施工方緊張有序的施工組織，兩套系統(tǒng)先后分別于2019年12月28日和2020年1月12日完工，分別利用7天的停機檢修時間把新系統(tǒng)的入口、出口與舊系統(tǒng)的入口、出口對接，舊系統(tǒng)隔離拆除。

6  使用效果

目前處于調試階段，煙氣含塵量、二氧化硫、氮氧化物達到了設計要求，滿足超低排放要求。投運后的在線數(shù)據(jù)如表2。

7  結論

長鋼公司煉鐵廠通過前期對多種脫硫脫硝工藝的考察對比，選擇了循環(huán)流化床半干法脫硫除塵工藝和SCR脫硝工藝，經過五個月的施工，安全投運，脫硫系統(tǒng)較舊系統(tǒng)的除塵和脫硫效果好，脫硝系統(tǒng)調試時間較長，目前數(shù)據(jù)波動較大，基本達到了設計效果，需要進一步優(yōu)化操作。