根据生态环境部环办大气函[]号文件“关于征求《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》意见的函”、五部委环大气[]5号文件《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》,要求煤气发电锅炉达到SO2<5mg/Nm,颗粒物<5mg/Nm排放标准。
目前的运行情况,煤气发电锅炉排放的烟气中氮氧化物、二氧化硫均可以满足国家超低排放要求,但考虑到燃气条件发生变化时,二氧化硫浓度存在超标排放的可能性,因此需要发电锅炉增设烟气脱硫设施,以满足在烟气中二氧化硫排放达标,为提高企业效益创造条件。
2.建设条件新建脱硫除尘设施均采取就近建设的原则,均在煤气发电锅炉附近。目前煤气发电锅炉烟气排放情况如下表。
改造后的烟气排放指标
本项目脱硫剂采用工业级小苏打(活性钙),其品质符合相关国家标准技术指标的要求,可从市场购得。所需的循环水、氮气、电均取自现有厂区,能够满足本项目的要求。
.工艺方案.1工艺方案比选目前,烟气脱硫的技术种类较多,按脱硫过程是否使用工艺水和脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫分为:湿法、半干法/干法两大类脱硫工艺。
湿法烟气脱硫发展较早,技术比较成熟,生产运行安全可靠,在当前许多企业中占主导地位。但其缺点是生成物较难处理,设备腐蚀性严重,占地面积大,投资和运行费用高,系统复杂设备庞大,耗水量大。典型的有石灰石—石膏法、氨法等。
半干法/干法烟气脱硫技术相对于湿法脱硫系统而言其脱硫效率高,设备简单,占地面积小,操作方便,能耗较低,无污水处理系统。而缺点是设备一次性投资大,设备操作技术要求高。脱硫方法有钙基干法脱硫法、循环流化床半干法、小苏打法、活性焦法等。
(1)石灰石膏法脱硫
工艺流程复杂,需建设制浆、脱硫、脱水装置,耗水量较大,尾气排放时含水为饱和烟气,当排至环境空气中时,会冷凝产生大量的白烟,该工艺一般用于大烟气量,含硫浓度高烟气,如烧结球团烟气。
生产时会产生大量的废水及固废,废水需单独设置处理装置,固废因含有烟气中的杂质,无法对外销售,只能委托相关单位处理。
中国北方,尤其是冬季,越来越严重的雾霾成为焦点。据有关报道,湿法脱硫排放至大气中的水汽及夹带的污染物对雾霾的贡献越来越得到大多专家及学者的认同。
部分专家学者认为,我国近年来冬春季节已经成为灾害性气象的严重雾霾的源头在火电厂,其成因为在最近几年内全国在电力环保名义下完成的浩大的湿法烟气脱硫工程。这由一种环保技术引发的另一种严重的环境污染事件是以前没有预料到的。
(2)循环流化床脱硫
由于采用的钙基脱硫工艺,循环流化床脱硫时依靠双流体喷枪或高压回流喷枪喷雾降温来提高脱硫效率,脱硫塔出口温度一般控制在90-10℃,由此看来脱硫温降较大。
钙基循环流化床脱硫由于温降大,脱硫除尘后的烟气若回原烟囱排放,除尘后的烟气必须再热到10-℃,这样才能保证烟囱根部吸力和防止酸结露对烟囱内壁的腐蚀。
钙基循环流化床脱硫操作条件苛刻复杂,对操作要求高,并且国内真正能够做好的企业为数不多,大部分循环流化床脱硫工程脱硫塔存在堵的现象。
()活性焦脱硫
活性焦脱硫脱硝一体化技术属于干法,SO2脱除效率可达98%以上,NOx脱除效率只有60%以下,同时粉尘含量小于20mg/m。实现脱除SO2、NOx和粉尘一体化,脱硫脱硝共用一套装置。烟气脱硫反应在℃以下进行,如果高于此温度,活性焦有着火的风险,因此,如果采用此工艺,必须进行前置降温。
活性焦脱硫脱硝一体化投资大,占地大,运行费用高,脱硫脱硝装置后续需增加二氧化硫处理系统,二氧化硫处理系统一般会产生废水,该工艺流程长,维护成本较高。不适用与发电锅炉低硫高温的烟气。
(4)小苏打(活性钙)脱硫
小苏打(活性钙)脱硫工艺流程简单、成熟可靠、操作简易、运行可靠、设备维护量小,且发电锅炉烟气温度约℃,无需对烟气进行降温或者升温,可直接在烟气中喷入脱硫剂小苏打,可以根据烟气中的二氧化硫含量调节喷入量,且烟气温降小,对于烟囱的自吸力。国内已建上百套装置,应用于发电锅炉、加热炉、焦炉等烟气脱硫中。
主要工艺设备有磨机、除尘器及引风机,无特殊设备。
.2概述
本方案采用小苏打(活性钙)干法脱硫工艺,通过喷入研磨的超细小苏打(活性钙)脱除烟气中的二氧化硫,最后经布袋除尘器脱除烟气中的脱硫产物及粉尘,处理后的烟气返回煤气发电锅炉烟囱达标排放。
为避免今后环保标准提升造成重复投资,设计中充分考虑环保前瞻性,小苏打(活性钙)磨机选型留有足够的裕量,可以满足更低的SO2排放指标要求。
除尘器架空布置于氨水储存区北侧,底层设置磨机房、高低压配电室等,需新设两台引风机,脱硫除尘后返回原有矩形汇合烟道。
.工艺流程煤气发电锅炉烟气自原烟道引出,通过引风机抽力,进入布袋除尘器。在除尘器入口前烟道,喷入经磨机研磨过的超细小苏打粉末,使用活性钙脱硫时,无需磨机,直接喷入反应器,小苏打(活性钙)粉与高温烟气接触,受热激活,脱除烟气中的SO2酸性气体,生成固态硫酸钠产物。脱硫产物及烟气中的粉尘随烟气一同进入除尘器,通过布袋实现气固分离。净化后的烟气返回煤气发电锅炉烟囱达标排放,脱硫产物及粉尘被除尘器收集至脱硫灰仓,外运综合利用。
.4小苏打(活性钙)干法脱硫除尘小苏打(活性钙)干法脱硫除尘系统主要由脱硫剂供应系统、除尘器系统和引风机组成。
.4.1脱硫剂供应系统脱硫剂供应系统主要包括上料装置、小苏打(活性钙)粉仓、计量螺旋、超细磨粉系统和细粉喷射系统等。
外购的小苏打(活性钙)(袋装)直接通过电动葫芦提升至小苏打(活性钙)粉仓,小苏打由仓底的计量螺旋加料机送入超细磨机,磨机出口的粒径约-目。通过磨机配套的风机将小苏打超细粉送到喷射系统,喷入除尘器入口前烟道。
该系统具有在线调节功能,可以依据出口SO2排放浓度适时调节脱硫剂超细粉的喷入量。
磨机是关键设备,按一用一备设计,常用磨机选用进口设备,国内采购,备用磨机采用国产设备。
磨机单台处理能力:0~kg/h,根据脱硫出口烟气中SO2浓度变化,适时调节磨机出料量,在排放达标的前提下,降低小苏打消耗。
除尘器入口前烟道通过专业流场模拟设计,烟道内的流场均匀,确保脱硫剂在烟道内与烟气充分混合。
.4.2除尘器系统煤气发电锅炉烟气通过入口烟道进入布袋除尘器,布袋除尘器除尘效率高,一般可达99.9%以上,对粉尘的适应性强,入口粉尘浓度的波动对除尘效率影响不大。本项目选择长袋低压脉冲式除尘器,能够适应小苏打(活性钙)干法脱硫出口烟气粉尘的特性,达到粉尘排放要求。
表-2煤气发电锅炉除尘器基本性能参数
布袋除尘器外部采用岩棉+铝板保温,确保整个除尘器温降最低。
.4.输灰系统除尘器灰斗底部设气力输灰仓泵,将除尘灰送至脱硫灰仓,脱硫灰仓容积按至少储存5天脱硫灰能力考虑,再经过吸排罐车或装袋打包定期外运综合利用。
.4.4脱硫灰综合利用本项目小苏打(活性钙)干法脱硫,脱硫剂选用小苏打(活性钙)。由于小苏打(活性钙)喷入量可以适时调节,用量很小,因此与其他脱硫方法相比,本方案脱硫副产物很少。副产物中Na2SO4所占比例很高,便于综合利用。
1)副产物成份
副产物为干态粉状料,其大致的成份如下:
Na2SO4(CaSO4)~90%
Na2CO(CaCO)及烟气中的粉尘~10%
脱硫剂使用活性钙时,副产物为Ca2SO4。
2)副产物利用途径
本项目钠基脱硫副产物可用于水泥、玻璃、化工、造纸、染料、印染等工业,在合成纤维、制革、有色冶金、瓷釉等的制造中也有应用。
掺入水泥中,使水化产物硫铝酸钙更快地生成,从而加快了水泥的水化硬化速度。掺量一般为水泥质量的0.5%~2%,能提高混凝土早期强度50%~%,28天强度提高幅度约在10%左右,随水泥品种、养护条件及其掺量而异。
玻璃工业用以代替纯碱;造纸工业用于制造硫酸盐纸浆时的蒸煮剂;化学工业用作制造硫化钠、硅酸钠和其他化工产品的原料;纺织工业用于调配维尼纶纺丝凝固剂;还可用于有色冶金、皮革等方面。
钙基脱硫剂副产物可掺入水泥中使用。
.4.5引风机脱硫系统阻力由引风机克服,为整个系统提供动力,实现净化处理后烟气的顺利排放。
引风机叶轮采用可靠的防磨措施减少尘粒磨损。在烟气含尘量≤mg/Nm的条件下,叶片寿命应不低于20h。
风机主轴承能承受机壳内的紊流工况所引起的附加推力,并在长期运行中不发生事故。
距风机外壳1m处的噪声值:不大于85dB(A)。
电动机防护等级:IP54
电机上部设置简易防雨罩。
.4.6设备保温脱硫管道及除尘装置进行外保温,以减少热量散失,保温材料及厚度见下表,外包铝板,引风机进行外保温达到消音的目的。系统保温要求: