2022年实用技术 |湖南中冶长天——双级错流式活性炭法多污染物协同净化工艺

　　技术名称
 

　　湖南中冶长天——双级错流式活性炭法多污染物协同净化工艺
 

　　推荐单位
 

　　湖南省环境保护产业协会
 

　　申报单位
 

　　湖南中冶长天节能环保技术有限公司
 

　　适用范围
 

　　应用于烧结、球团、焦炉、石灰窑炉、热风炉、水泥窑、玻璃炉窑等工业炉窑的尾气治理，装置入口污染物浓度需满足：SO2浓度小于3000mg/m3、NOx浓度小于1000mg/m3、粉尘浓度小于100mg/m3。
 

　　技术简介
 

　　1、技术原理
 

　　双级错流式活性炭法多污染物协同净化工艺利用活性炭吸附性能，能同时脱除多种有害物质(SO2、NOx、二噁英、重金属及粉尘等)，并能回收SO2制取浓硫酸或焦亚硫酸钠。
 

　　SO2吸附具体过程如下 ( *表示吸附状态)：
 

活性炭脱硝过程包括了SCR反应和non-SCR反应。脱硝过程反应过程如下：
 

　　烟气中固态二噁英在吸附塔内被活性炭移动层的过滤集尘功能捕集，气态的二噁英被活性炭吸附。吸附了二噁英的活性炭在解吸塔内加热到400℃以上，并停留3小时以上，在催化剂的作用下将苯环间的氧基破坏，使二噁英发生结构转变裂解为无害物质。
 

　　2、工艺路线
 

　　双级错流式活性炭法多污染物协同净化工艺是一种可资源化的干法烟气处理技术，具有节水、脱硫、脱硝、脱二噁英、脱重金属及除去其他微量有害烟气成分(如HCl、HF、SO3等)的功能，同时可回收硫资源(制备浓硫酸或焦亚硫酸钠等)，实现资源化利用。本工艺采用双级活性炭串联技术，脱硝效率高达80%以上。一级吸附塔主要作用是脱硫+脱二噁英+除尘，二级吸附塔整体喷氨，主要作用是深度脱硝+脱二噁英，实现多污染物高效治理，提高了氨的使用效率，污染物排放浓度SO2<10mg/m3、NOx<50mg/m3、二噁英<0.1ng TEQ/m3、粉尘<10mg/m3，达到超低排放标准。其工艺流程见下图：
 

　　3、应用效果

 

　　污染物排放指标满足《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气[2019]35号)超低排放要求，即烧结、球团烟气满足颗粒物小于等于10mg/m3、SO2小于等于35mg/m3、NOx小于等于50mg/m3。
 

　　回收SO2制取浓硫酸或焦亚硫酸钠品质满足工业浓硫酸一等品(标准号GB/T534-2014)要求。
 

　　4、研发背景
 

　　主流的烟气净化工艺均存在一些难以解决的问题，如石灰石-石膏脱硫工艺、循环流化床脱硫工艺(CFB)、旋转喷雾干燥脱硫工艺(SDA)等均存在副产物难以处置的难题，选择性催化还原法脱硝工艺(SCR)反应温度较高，烧结、球团烟气温度较低，要满足SCR脱硝反应温度需消耗大量的煤气，能耗较高。为解决上述难题，中冶长天联合清华大学、宝钢、湘钢一起开发活性炭多污染物协同治理技术，该技术可同时脱除烟气中的SO2、NOx、粉尘、二噁英、氟化物等多种污染物，同时可回收烟气中的SO2制取浓硫酸或焦亚硫酸钠等，是一种资源回收型烟气净化工艺。
 

　　5、技术特点
 

　　本技术因具有烟气净化处理效果好、能同时脱硫、脱硝、除尘、脱二噁英、脱重金属等、能回收硫资源、副产物可重复利用、运行稳定、运行费用低等诸多优点，受到了业主的广泛认可，市场占有率稳步提升。经过几年的发展，该技术已获得长足进步，申请专利100多件。
 

　　6、获得奖励荣誉情况
 

　　荣获冶金科学技术(省部级，2018年)一等奖、中冶集团科学技术奖(省部级，2018年)一等奖、中国专利银奖(2020年)等多个省部级大奖。
 

　　典型应用案例
 

　　1、案例名称
 

　　晋南钢铁集团有限公司2×220m²烧结烟气活性炭脱硫脱硝工程
 

　　2、案例简介
 

　　本工程设计范围为2台220m2烧结机的烧结烟气净化设施，设计烟气处理量为2×70×104Nm3/h。单套烟气净化设施设置2个一级吸附单元、3个二级吸附单元、1套解析装置、1套热风循环装置、2套除尘装置等。
 

　　原始烟气参数：SO2浓度小于等于2000mg/m3、NOx小于等于350mg/m3、粉尘小于等于50mg/m3、二噁英浓度小于等于2.5ng TEQ/m3。
 

　　本工程于2019年7月建成投产，投产后由业主自运营，目前已持续运行约3年，运行状况良好，系统安全稳定，各项污染物排放指标均优于设计值。
 

　　3、达到的标准或性能要求
 

　　污染物排放指标满足(折算至16%基准含氧量)：SO2浓度小于等于35mg/m3、NOx小于等于50mg/m3、颗粒物小于等于10mg/m3、二噁英浓度小于等于0.5ng TEQ/m3。
 

　　回收SO2制取浓硫酸品质满足如下要求：工业浓硫酸达到一等品(标准号GB/T 534-2014)。
 

　　4、业主单位
 

　　山西晋南钢铁集团有限公司
 

　　5、投运时间
 

　　2019年7月
 

　　6、工艺流程
 

　　登封宏昌4500t/d水泥SCR脱硝工程采用“高温电除尘器+SCR脱硝一体化技术”，窑尾烟气自预热器出口进入高温电除尘器进行预除尘，将粉尘浓度降低至30g/m3以内，降尘后的烟气进入SCR脱硝系统高效脱除氮氧化物，最终出口氮氧化物浓度小于50mg/m3。
 

　　7、运行情况
 

　　本工程投产后运行安全稳定，环保效果如下：
 

　　1)烧结烟气污染物得到有效控制，排放的各类污染物符合《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)排放要求，其中主要污染物排放限值达到：颗粒物浓度小于10mg/m3，SO2浓度小于35mg/m3，NOx浓度小于50mg/m3；
 

　　2)烟气净化的副产品可资源化利用，生产废水由全厂污水处理厂统一处理；
 

　　3)噪声污染得到有效的控制与治理，厂界排放噪声符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》3类标准。
 

　　8、技术应用产生的碳减排效果
 

　　增压风机、SO2风机采用变频运行，节电约1.5kWh/吨烧结矿；稀释空气采用解析塔排放废热烟气，节约蒸汽0.5t/吨烧结矿；设备冷却水循环利用，节约水资源0.3m3/吨烧结矿。
 

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