环保新质生产力 | 烧结烟气污染物协同超低排放及脱硫废水处理技术

　　生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　生态环境保护实用技术
 

　　2023-J-16
 

　　申报单位
 

　　北京中航泰达环保科技股份有限公司
 

　　推荐单位
 

　　北京市环境保护产业协会
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　烧结烟气污染物协同超低排放及脱硫废水处理技术采用高效电除尘器+湿法脱硫(石灰石-石膏法)+湿式除尘冷凝系统(烟气冷凝器+湿式电除尘器+烟道除雾器)+回转GGH+中高温SCR脱硝的工艺路线，本技术适用于各大钢铁企业烧结、焦化等新建湿法超低排放项目及现有湿法脱硫配套的超低改造项目，尤其对于高硫高氟烧结烟气有较好的处理效果，能满足SO2 ≤35mg/Nm³，NOx ≤50mg/Nm³，粉尘 ≤10mg/Nm³环保指标要求。
 

　　技术原理
 

　　本技术烟气治理系统采用高效电除尘器+湿法脱硫+湿式除尘冷凝系统+回转GGH+中高温SCR脱硝的工艺路线。
 

　　石灰石-石膏法脱硫，脱硫浆液通过喷嘴雾化喷入脱硫塔，与烟气逆流接触，塔内设置高效脱硫装置漩涡撞击层及增效环，增强烟气与浆液充分传质与吸收，烟气中SO2、SO3、HCl及HF被吸收。
 

　　除尘系统，烟气冷凝器将脱硫出口的饱和湿烟器通过循环水冷却水进行冷却后，细微粉尘及石膏夹带在烟气的带动下与水膜格栅发生碰撞，被水膜所捕集，实现预除尘、冷凝液的回收。湿式电除尘器由阴极线和阳极管组成，烟气通过高压电场使烟尘和雾滴带电，形成带电离子，电离子到达电极后进行放电，形成中性尘、雾颗粒，沉积于电极上凝集、降落而被除去。
 

　　脱硝系统，脱硫出口烟气在GGH内与脱硝后约280℃热烟气间接换热升温至240℃。经加热炉系统补热升温至280℃后进入SCR反应器进行脱硝反应，脱硝系统采用氨水作为还原剂，脱硝后烟气经GGH换热后降至100℃左右，通过引风机进烟囱排放。
 

　　废水处理技术，晶种三效强制循环蒸发系统，通过添加CaSO4晶种，并采用顺流进料方式，最终脱硫废水可浓缩减量至15%—20%。
 

　　工艺路线
 

　　本技术采用高效电除尘器+湿法脱硫(石灰石-石膏法)+湿式电除尘器+回转GGH+中高温SCR脱硝的工艺路线。
 

　　脱硫采用石灰石-石膏法工艺，脱硫浆液通过喷嘴雾化喷入脱硫塔，分散成细小的液滴并覆盖脱硫塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，通过塔内设置的高效脱硫装置漩涡撞击层及增效环，增强了烟气与浆液充分传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3、HCl及HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在脱硫塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。可满足烧结机机头烟气SO2浓度平均4500mg/Nm³(最大6000mg/Nm³)时，烧结机机头烟气正常出口SO2浓度最大值约为4500mg/Nm³(最大6000mg/Nm³)时，SO2排放浓度≤35mg/Nm³，基准含O2量按16%折算。
 

　　烟气冷凝器：烟气冷凝系统，包含冷凝器本体、循环冷却水系统等，同时考虑烟道冷凝水回收、系统腐蚀和保温问题。回收冷凝水返回脱硫系统使用。
 

　　湿式电除尘器：烟气经过湿电系统后，湿电出口颗粒物(标态干基)≤10mg/Nm³。
 

　　GGH系统：回转式GGH是用脱硝后的净烟气换热，加热脱硝前原烟气。通过优化设计，采用内置式加热炉来补充GGH冷热端差，以确保经济适用……
 

　　脱硝系统：脱硝剂采用20%氨水，催化剂采用中高温催化剂(280℃~320℃)烟气经脱硝系统处理后，NOx排放浓度≤50mg/Nm³，基准含O2量按16%折算。
 

　　废水处理技术，由预处理和三效蒸发系统组成，经三效蒸发的产水可返回脱硫脱硝系统回用。
 

　　应用效果
 

　　脱硫废水经过废水处理技术处理后，产水优于国家工业循环水GB50050-2017中再生水水质标准。研发背景
 

　　包钢大部分采用本地矿，受白云鄂博矿高硫高氟影响，包钢烧结烟气成分复杂，处理难度大，技术方案选择困难，是超低排放改造进程中的一大难题。高硫高氟烟气会带来两方面的影响：出口排放SO2、HF脱除效率要求高，技术处理难度大；另外HF浓度高，会造成后续系统设备的严重腐蚀。目前，应用在烧结系统的超低排放一体化技术主流工艺有湿法超低排放技术、CFB半干法超低排放技术、活性焦脱硫脱硝除尘一体化工艺。通过对比针对包钢项目高硫高氟的特点，采用活性炭活性焦脱硫脱硝除尘一体化工艺针对高硫高氟需要系统进行串联更多的脱硫脱硝模块，系统占地、一次性投资、运行维护成本等均呈比例增加，设备选型困难，运维难度大。采用CFB半干法虽然对粉尘和NOx可实现有效脱除，但无法解决烟气SO2及HF的处理，达标排放存在极大的难度。因此，针对包钢项目高硫高氟的特点，为响应国家“环保”政策，且在厂区现有总平面布置及空间位置限制前提下，综合考虑工程一次性投资、配套改造工作量、运行维护费用、实际达到的环保效果等各方面因素，该项目采用湿法脱硫+高效除尘+SCR脱硝工艺。
 

　　技术特点
 

　　(1)本技术脱硫系统采用漩涡撞击脱硫塔，适合高含硫、含氟烟气的处理。该技术采用高流速设计，提高了塔内气流速度，提高传质推动力，减小液气比，从而可以使吸收塔的截面积小、体积小、成本降低。
 

　　(2)该技术脱硫剂利用率更高，反应更加充分，有效地提高了气液两相之间的传质效果；有效反应时间更长，有利于石膏晶粒形成；副产物脱硫石膏晶粒颗粒度大，结晶程度高，离心脱水机一次脱水，脱水后石膏含水率低于10%，石膏杂质含量低，CaSO4·2H2O含量达90%以上。
 

　　(3)该技术烟气冷凝器布置在脱硫之后和湿电之前，可保证湿电长期稳定运行，烟囱出口颗粒物排放指标稳定在10mg/Nm³以下，一年期运行平均排放指标为5—7mg/Nm³。冷凝器收集的冷凝液内部综合利用率可达到100%，分别用于脱硫塔的补水及脱硫浆液制备。
 

　　(4)废水零排放多个效数运行，采用隔离清洗的措施，某效出现故障后，可隔离单独处理，不需停机清洗，实现在线清洗。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　稀土钢炼铁厂包钢金属制造公司五烧2#500m2烧结机脱硫脱硝提标改造工程
 

　　案例简介
 

　　包钢金属制造公司五烧(以下简称“包钢五烧”)位于内蒙古包头市昆都仑区，现建设有2台500m2烧结机及相应的配套脱硫设施，于2014年投产运行。针对已有的湿法(石灰石石膏法)烟气脱硫装置进行改造，满足超低排放要求：
 

　　项目名称：稀土钢炼铁厂包钢金属制造公司五烧2#500m2烧结机脱硫脱硝提标改造工程；
 

　　建设单位：内蒙古包钢稀土钢板材有限责任公司；
 

　　项目性质：技术改造；
 

　　工程总承包、设计、施工及运行单位：北京中航泰达环保科技股份有限公司。
 

　　达到的标准或性能要求
 

　　排放指标满足超低排放要求：
 

　　《推进实施钢铁行业超低排放的意见》环大气[2019]35号；《内蒙古自治区推进钢铁行业超低排放实施方案(征求意见稿)》。
 

　　脱硫废水经过废水处理技术处理后，产水优于国家工业循环水GB50050-2017中再生水水质标准。
 

　　业主单位
 

　　内蒙古包钢稀土钢板材有限责任公司(原内蒙古包钢金属制造有限责任公司)
 

　　投运时间
 

　　2021年4月17日
 

　　工艺流程
 

　　本项目采用高效电除尘器(静电除尘器升级改造)+湿法脱硫(石灰石-石膏法)+湿式电除尘器+回转GGH+中高温SCR脱硝的工艺路线。
 

　　脱硫采用石灰石-石膏法工艺，脱硫浆液雾化喷入脱硫塔，分散成液滴并覆盖脱硫塔整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，通过塔内设置高效脱硫装置漩涡撞击层及增效环，增强了烟气与浆液充分传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3、HCl及HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在脱硫塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。可满足烧结机机头烟气SO2浓度平均4500mg/Nm³(最大6000mg/Nm³)时，SO2排放浓度≤35mg/Nm³，基准含O2量按16%折算。
 

　　烟气冷凝器：新增烟气冷凝系统，包含冷凝器本体、循环冷却水系统等，同时考虑烟道冷凝水回收、系统腐蚀和保温问题。回收冷凝水返回脱硫系统使用。
 

　　湿式电除尘器：烟气经过湿电系统后，湿电出口颗粒物(标态干基)≤10mg/Nm³。
 

　　GGH系统：回转式GGH是用脱硝后的净烟气换热，加热脱硝前原烟气。通过优化设计，以确保经济适用的加热系统。
 

　　脱硝系统：脱硝剂采用20%氨水，催化剂采用中高温催化剂(280℃~320℃)烟气经脱硝系统处理后，NOx排放浓度≤50mg/Nm³，基准含O2量按16%折算。
 

　　废水处理技术，由预处理和三效蒸发系统组成，经三效蒸发的产水返回脱硫脱硝系统回用。
 

　　脱硫废水经过废水处理技术处理后，产水优于国家工业循环水GB50050-2017中再生水水质标准。
 

　　运行情况
 

　　本技术实施后粉尘排放量减少537.6t/a；SO2排放量减少63250t/a；NOx排放量减少3150t/a。
 

　　三、技术申报单位联系信息
 

　　单位名称：北京中航泰达环保科技股份有限公司
 

　　单位地址：北京市丰台区汽车博物馆西路8号院3号楼8层801
 

　　联系人：阎娜
 

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