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行业要闻

钢铁企业超低排放调研“回头看” ——中国金属学会关于钢铁企业烧结、焦化烟气超低排放的调研

  1再次调研的背景和目的

  2018年7月,中国金属学会在全国 范围内组织开展了 一次针对钢铁企业烧结、焦化 烟气超低排放实施情况的调 研。调研组选择了国内12家具有代表性的钢铁生产企业,实地走访各类生产设施20余处,对当时国内钢铁行业 超低排放情况进行了较为详细 地了解和汇总,并于2018年9月发表了专项调研报告。 报告对国内超低 排放的主流工艺路线、各企 业实施情况、实际运行效果、存在的问题等方面做出了较为全面和 客观的评价。报告发表后,在钢铁行业内产生了一定 的影响,并 引起了较 为 广泛的讨 论和关注。

  由于2018年调研时,大多数超低排放设施建成时间较短,工艺、设备的性能展现还不充分,尤其是长 期运行的效果、运行费用等数据还不甚明晰,所 以为了更加准确、客观地评价各类技术的特性及长期 运行的效 果,深 入了解钢铁行业内超低排放改 造工作的进展情况,中国金属学会于2019年3月组织了一次为期一周的超低排放调研“回头看”,选择了黔津冀周边10家超低排放工 作开展较好、具有代表性的企业,着重调研近一年来各类超 低 排放技术有哪些进 展,稳定运行后各类技术的实 际达标情况以及存在的问题等。希望本次调研结果能够给各级 部门,特 别是钢铁生产企业提供具有参考价值 的 意 见和  建议。

  2调研的行程

  本次调研从2019年3月16日开始,为期一周。其中,3月16 -19日主要在唐山地区开展调研活动,3月20 -22日对邢台、安阳、邯郸地区的部分钢铁 企 业进行了走访调 研。本次调研考察的企业 及其相关工序烟气脱硫脱硝采用的工艺如表1所示。

  3 调研的实际情况

  3.1瑞丰钢铁

  瑞丰钢铁现有七台烧结 机,1-3号烧结机为200m2这三台烧结机的烟气净化系统均采用龙净环保和同兴环保共同完成的“循环流化床+SCR”工艺。4-7号烧结机为96m2,其烟气净化系 统采用的是“湿法脱硫(石灰+SCR脱硝”工艺,现正在改造为大型烧结机。

  3.2津西钢铁

   津西钢铁现有四台烧结机:一台为195m2、一台为210m2、两台为265m2。其中,195m2、210m2烧结机的烟气净化 系统采用的是山东国舜提供的“SCR+湿法脱硫”工艺(先SCR)。一台265m2烧结机 的烟气净化 系统采用的是博奇环保提供的“循环流化床+SCR”工艺,另外一台265m2烧结机的烟气净化系统采用的是中冶节能环保提供的“催化氧化法+循环流化床”工艺。本次调研考察的是由中冶节能环保实施技术改造的265m2烧结机的烟气治理情况,其 烟气在线监测数据显示,氧气浓度为16.2%、颗粒物浓度为1.59mg/m3、二氧化硫浓度为1.0mg/m3、氮氧化物浓度为15.5mg/m3,二氧化 硫脱除率达99.8%、氮氧 化物 脱除率为90.4%。

  3.3燕山钢铁

  燕 山钢铁现有五台烧结机,其中三台为300m2烧结机、另外两台分别为90m2和132m2。这五台烧结机的 烟气净化系统采用的 都是山东 祥桓环保提供的“臭氧氧化法+二级湿法吸收塔”工艺。本次调研参观的是5号300m2烧结机,但由于环保限产原因,参观时5号烧结机并未运行。

  3.4首钢迁安公司

  首钢迁安公司现有七台烧结机,其中一台为360m2、其余六台为99m2;另有 两套球团生产设施,分别为120万吨、200万吨规模。采用了两种烟 气净化工艺。360m2烧结机和120万吨球团的 烟气净化系统是在原有的密相干塔法脱硫的基础上,增设了首钢国际 工程公司提供的SCR脱硝工艺。六台99m2烧结机和200万吨球团的烟气净化 系统 采用的是邯钢设计院提供的逆流活 性焦技术。其中,360m2烧结机烟气在线监测数据显示,出口烟气的小时平均浓度:颗粒物为7mg/m3、氮氧化物为22mg/m3;120万吨 球团生产线的烟气在线监测数据显示,出口烟气 的小时平均浓度:颗粒物为2mg/m3、二氧化硫为17mg/m3、氮氧化物为16mg/m3;200万吨球团生产线的烟气脱硫脱 硝系统正在调试。

  3.5唐山德龙

  唐山德龙钢铁现有一台230m2烧结机。其烟气净化系统是采用中晶环境的“氧化剂氧化+循环流化床”的工艺路线来实现脱硫脱硝。经过半年多的调试,目前已稳定运行。

  3.6首钢黔唐

  首钢黔唐公司目前有两台500m2烧结机、一套400万吨带式焙烧球团设备。两台烧结机的烟气净化系统采用的是福 建龙 净提供的循环流化床脱硫工艺和首钢国际工程 公司提供的SCR脱硝工艺。本次调研 考察的是2018年底改造投 产的500m2烧结机烟气脱硫脱硝系统,烟气在线监测数据显示,总排出 口的氧气含量16.0%、粉尘浓度为0.4mg/Nm3、二氧化硫浓度为3.6mg/Nm3、氮氧化物 浓度为14.4mg/Nm3。

  首钢黔唐公司现有四座70孔7.63m焦炉。两座焦炉 为一组,配套建设了两 套焦炉烟气脱硫脱硝设施,采用的是首钢国际工程公司提供的“SCR脱硝+氨法脱硫”工艺,系统于2017年建成投产。

  3.7邢台德龙钢铁

  邢台德龙钢铁现 有两台烧结机,其中一台为132m2、另一台为230m2。230m2烧结机的烟气净化系统采用的 是中航泰达提供的逆流法活性焦脱硫脱硝技 术(英 特佳提供技术),132m2烧结 机的烟气净化系统采用的是中晶环境提供的第二代氧化 法+循环流化床的“FOSS”脱硫脱硝工艺。本次调研考察的是132m2烧结机烟气脱硫脱硝排放情况,其出口烟气实时排放数据显示,含氧量为15.86%时,颗粒物浓度为1.33mg/Nm3、氮氧化物浓度为21mg/Nm3。

  3.8安阳钢铁

  安阳钢铁现有三台烧结机,其中两台为400m2、一台为500m2。这三台烧结机均在2017年配置了中冶长天提供的 一 级错流式活性焦脱硫脱 硝装置。其中2号烟 气系统的 在线实时监测数据显示,含氧量为16.8%时,粉尘浓度为5.54mg/Nm3、二氧 化硫浓度为22.74mg/Nm3、氮氧化物浓度为28.91mg/Nm3。

  安阳钢铁现有六座焦炉,分别是2×42孔4.3m焦炉、2×55孔6m焦炉、2×60孔7m焦炉。六座焦炉均在2017年配套建设了5套烟气脱硫脱硝装置,全部由南黔泽众提供, 其采用的 是逆流法活性焦技术。

  3.9武安新兴铸管

  武安新兴铸管目前现有三台烧结机,其中一台为200m2、两台为90m2。一台90m2烧结机的烟气净化系统采用的是 南黔泽众提供的逆流法活性焦技术。另外两台 烧结机合用一套由上海克硫提供的错流 法活性焦脱 硫脱 硝系统。本次调研考察的 是90m2烧 结机采 用的逆流法活性焦技术,其出口在线监测 的烟 气排放数据 显示,氧气浓度为13.93%,粉尘浓度为5.03mg/m3、二氧化硫浓度为3.30mg/m3、氮氧化物浓度为3.50mg/m3。

  武安新兴铸管目 前现有两座焦炉,规格为4.3m,60孔。两座 焦炉合用一套由安徽威达环保提供的SDS干法脱硫+SCR脱硝系统,其 出口在线监测的烟气排放数据显示,氧气浓度为10.2%,粉尘浓度为3.6mg/m3、二氧化硫浓度为1.9mg/m3、氮氧化物浓度为68.4mg/m3。

  3.10 河钢邯钢

  河钢邯钢老厂区现有三台烧结机,其中两台为435m2,均在2016年开始实施脱硫脱硝改造,选用的是奥地利 英特佳公司提供的逆流活性焦技术,两台烧结机共用一套脱硫脱硝系统,2017年已投入运行。实际运行发现,两台烧结机满负荷运行时难以达标,故采取限产运行。正在采用的措施是:1)增加一套解析塔;2)增加30%烟气循环系统。另 一台烧结机为400m2,原采用绿诺脱硫装置, 现改为龙净流化床脱硫+中晶氧化脱硝装置,项目正在实施中。河钢邯钢新区有两台360m2烧结机,均采用逆流活性炭技术(两套独立系统),出口烟气的实时排放数据显示,含氧量为15.0%时,颗粒物浓度2.1mg/Nm3、二氧化硫浓度为1.6mg/Nm3、氮氧化物浓度为25.1mg/Nm3。

  河钢邯钢老厂区现有 六座焦炉,分别是4×42孔4.3m焦炉、2×45孔6m焦炉,其中两座42孔4.3m焦炉现已停产,其余 四座正常生产。目前,在生产的四座焦炉 中,1号、2号焦 炉的烟气净化系统采用的是北科 大提供的“SCR脱硝+余热回收+密相干塔法脱硫”工艺,5号、6号两座45孔6m焦炉的烟气净化系统采用的是中冶焦耐提供的“SDA脱硫(半干法)+中低温SCR脱硝”工艺。 河钢邯钢新区现有四座42孔7m焦炉,建设有两套中钢天澄提供的SDA+SCR的脱硫脱硝装置。本次 调研考察的是新区7m焦炉的烟气脱硫 脱硝情况。

  4调研总结

  从本次调研的结果看,与去年相比,各钢铁  生产企业在烧结、球团、焦化烟气超低排放治理方面,有了比较可喜的新进展。各企业在生 产实践中不断摸索、不 断完善和改进现有的 工艺和设备,使得 烟气治理效果进一步改善。此次走访的10家企业已基本实现了烟气超低排放目标,这与 各企业在思想上重视,在行动上不断投入人 力、资金以及与技术提供方的密切合作是分不开的。同时,各技术提供方和 科研院所也在大力改进现有技术和研发新技术,积极推动技术的优 化,以更加适合企业的要求。相较去年,市场上的几种主流技术都有了不同程度的进步。这几种技术的发展趋势也呈现出一定的变化。具体到各技术 而言,主要有以下几方面:

  1)与去年相比,通 过各技术提供 方和应用企业的共同努力,各种技术都在不断完善和改进,其治理效果进步明显,所调研的10家企业基本上实现了超低 排放的目标。

  2)源头减量技术得到了重视,入  口烟气的指标大有改善。例如,烟气循 环技术已被多家企业使用,入口氮氧化物指标可以降到200mg/m3以下,为末端治理减轻了负担,降低了处理成本。

  3)去年 调研时对 各种技术提出的问 题,虽然有一定程度的改善, 但并未从根本上得到解决。

  (1) 副产物处理 及利用的问题。

  目前,采用SCR法和氧化法脱硝的企业,多采用半干法脱硫,从 而产生较大量的脱 硫灰。从 调研的情况看,多数企业产生的脱硫灰无法利用, 不少是付费让别人拉走处理,但处理方如何处理,处理技术是否符合环保要求 都是问 题。

  活性炭法从理论上讲,可 以利用脱除的硫制酸或制盐,达到资源化利用的目的。但在实际应用中,由于各种因素,有的企业在酸的使用上 受到一定限制。另外,制酸等产生的废水的处理也有一定的难度。

  (2) 原料质量和使用过后 的处理问题。

  ① 催化剂处理:对于SCR法使用的催化剂到期后的处理,虽然催化剂提供方都承诺使用到期后回收处理,但目前尚无回收案例(因为时间短),到时候究竟如何回收处理,尚存疑问。

  ② 活性炭质量 及其标准:活性 炭的质量和价格直 接关系到烟气治理的效果和成本。例如,调研中首钢迁安就因活性炭质量而影响设备调试,使排放指标达不到设计 要求、成本大幅上升。在更换了合格活性炭 后,问题得到解决。尤其在当前,需求越来越多,活性炭的质量、价格成为制约该技术应用的一个瓶颈。因此,急需建立烧结、焦化烟气治理用活 性炭的质量标准,以规范市场。

  ③ 臭氧逃逸等:对于 氧化法的质疑是氧化法推广应 用的最大障碍。对于臭氧的逃 逸机理尚需进一步做工作,并在此基础上统一认识。

  4)围绕各种技术存在的问题,各技术提供方都在努力探索改进,期望能够取得新的 更大进展。

  (1)对于活性炭法产生的 硫酸利用 问题,已有技术改进,有的企业 不再生产硫酸,而是生产成亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠 等产品。

  (2)针对单级错流活性炭装置,氮氧化物和颗粒 物指标难以达 到超低排放问 题,开发应用 了两级活性炭治理技术。

  (3)对于氧化 法的质疑,相关单位在对全烟气 分析和脱硫脱硝灰的综合利用方面做了大量工作,也有一定进展。例如,中冶节能环保从实验室研究中证明产 生的大量硝酸盐可以资源化利用;中晶 环保已建设了四个脱硫脱硝副产物资源化的生产基地。

  (4)针对SCR催化剂脱硝需较 高温 度而增加煤气加热装置和消耗能源问题,许多单位已经可以将催化剂 温度降低至200-230℃左右,并增加换热装置,减少能源消耗。

  5对下步工作的建议

  5.1继续跟进

  虽然《钢铁 工业大气污染物超低排放标准(征求意见稿)》已发布 一年多了,但各企业和技术提供方已都 围绕超低排放的要求做了大量工作, 并取得了很大进展。但毕竟运行时间还很短,许 多 技术仍在 不断 完善中,各种技术的优缺 点仍需时间上的验证,因此仍有必要继续对各种治理技 术在实际应用中的效果,特别是在长时间稳定运行以后的效果进行持续了解,以验证其可靠性和成熟性。对典型技术、典型企业的实际运行情况持续不断观察,更 长时间地收集相关 运 行数据,以便做出更客观评价,这也是我们下步要做的工作。

  5.2问题导向

  各个技术提供方 和应用企业应根据实际应用中出现的问题和不足,有针对性地开展 攻关,尽快有效地解决问题,提高烟气协同 治理的能力和水平。通过解决这些 实际应用中暴露的不足,进一步优化工艺,调整装备结构,提高管理水平。 应清楚的认 识到,当前存在的问题的解 决既是技术上的重大突破,更是技术转化推广上的巨大机遇,一 旦成功将收获巨大的经济效益和社会效益。

  5.3基础研究

  从调研的情况看,许多技术的应用是在 实践上不断探索和改进的结果,对其必要的基 础研究工作,特别是对其反应机理的研究  工作尚有不足。应认识到钢铁工业中的烧结、焦炉烟气成分复杂,受工况、原燃料、操作、 设备等多因素的交叉影响,更易波动,比之电力等非冶炼行业更为复杂,因此更应加大基础研究工作,加强产、学、研、用、设计等的联合攻关,以支撑应用技术的需要。例如,我 们 去年调研就提出诸如高价态氮氧 化物在复杂烟气成分中被吸 收的 难易程度;影响活性焦强度因素以及SCR催化剂寿命;臭氧逃逸、氨逃逸与烟气污染的关系;还有治理后所排烟气和产 生的固体、液体产物的全成分分析等,还需进一步 深入研究。

  5.4鼓励创新

  创新是解决不足和问题的必然途径。我们希 望看到更多更新的创 新  成果。一是治理 工艺路线的创新。比如,有单位针对活性炭脱硝是弱项,而SCR法脱硝加半干 法脱硫所产生的脱硫灰难以利用的问题,提出采用活性炭脱硫加SCR脱硝的工艺路线,以扬长避短。二是应用原材料的创新。如低温催化剂的研发,如果能研发出适应烧结烟气温度(130℃左右)的催化剂,免去再加热的工序 环节,就  是对烧结烟气治理技术的极大贡献。再如,山东大学正在研发的原位活性焦技术,可大幅降低活性焦的生产难度和成本;中晶环境研发的超炭技术等都值得关注。三是副产物利用的创新。如前介绍,中冶节能环保和中 晶环境对脱硫脱 硝灰的资源化利用的研发;山钢日照活性炭后制 焦亚硫酸钠的技术等。期望有更多的创新成果出现 和应用、更多的资源化利用,而不是污染物的搬家和转移。

  5.5标准制定

   对于烟气治理超低排放,有关部门已经出了许 多相应 标准, 但是 在 考察和与现场技术人员的交流中,大家感觉到标准仍存在不全、不细和执行 乏力 的问题。例如,对检测仪表、对烟气全成分 分析,对所需原材 料的质量(活性炭、催化剂等),工程设计和实施以及装备选材等方面都还有 不足之处。 对这个问题也很好理解,因为标准推出时间还不长,相关工作一定会有一个不断制定、完善的过程。

  5.6认真贯标

  由五部委共同制定 的《 关于推进实施钢铁行业 超低排放的意 见》已经正式发布。这是推进实施钢铁行业高质量发展,促进产业转型升级,助力打赢蓝天保卫战的 重要举措。

  1)标准。《意见》对超低排放提出 了科学的标准,应认 真予以执行。在 征求意见稿发布一年左右的时间里,有关部委反复征求各企业、各有关单位的意见, 并根据 实际情况制定 并正式发布。这个标准是在新技术支撑下所能达到的先进指标。因此,应认真主动贯彻执行。另外,也不应在此基础上另立更严标 准,从生命周期综合评价来看,未 必对减少污染物排放总量有好处。

  2)时限。《意见》对超低排放时限也 制定了明确的、实事求是的要求,即到2020年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展,力争60%左右产能完成改造,有序推进其他地区 钢铁 企业超 低排放改造工作;到2025年底前,重点区域钢铁企 业 超低排放改造基本完成,全国力争80%以上产能完成改造。当然个别地区会 根据自己的需要,提出适度提 前的要求,但也应充分考虑各企业的实际能力,正如《意见》中所说,各地应围 绕环境 空气质量改善要求,按照推进实施钢铁行业超低排放的总体要求,把握好节 奏和力度。

  3)技术。《意见》提出,因地制宜选择成熟适用的环保改造技术,对烟气治理,《意见》中提出:烟气脱硫应实施增容提效 改造等措施,提高运行稳定性,取消烟气旁路,鼓励净化处理后烟气回原烟囱排放;烟 气脱硝应采用活性焦(炭)、选择性催化 还原(SCR)等高效脱硝技术。加强源头控制、鼓  励实施烧结机烟气循环。值得注意的是,这里没有明 确点出氧化法,因此建议开发氧化法技术的单位应加大基础研 究工作,以便用研究的应用成果 来证明自己的技术。

  4)政策。《意见》明确指出“钢铁企业达标排 放是法定 责任,超低排放是鼓励导向,对于完成超低排放改造的钢铁企业应加大政策支持力度”,并就严格执行环境保 护有关税法给予鼓励和信贷融资支持;实施差别化电价政策等。我们希望各级地方政府能认真切实执行,也希望各企业应认真学习政策,在切实做好超低排放工作 的同时,能很 好地把握政策,争取到更多的支持。

  最后,需要指出的是钢铁企业超低排放是所有 生产环节实施升级改造,大气污 染物有组织、无组织排放以及运输过程所要达到的。在注重烧结、球团、焦化工序超低排 放改造的同时,应兼顾其他工序的改造,从全生命周期的角度 出发,选择可行性技术方  案,实现全面超低排放。在对有组织排放 治理的同 时,注重强 化无组织超低 排放改造治理,切实 做好管理工作,打造 坚实的环保人才队伍,为发展绿 色制造、建设绿色工厂、实现蓝天、碧水、净土目标作贡献。

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