半干式氨法脫硫技術 嵌入式改造解決脫硫難題
大型工業企業的煙氣排放是霧霾中的元兇之一。讓這些煙氣變得干凈的主要技術手段即是脫硫,分為干濕兩大種類。目前,國內大多數鋼鐵廠使用的是傳統的石灰石/石灰—石膏法濕法煙氣脫硫工藝。而山鋼股份濟鋼公司的焦化廠8#焦爐的一項改造中試,使用的卻是半干式氨法脫硫技術,半年多的試驗驗證,這項改造效果理想,與正在運行的生產流程完美嵌合,技術可行,全部達到預定技術、經濟指標。
煙氣達標排放
噸焦成本增加不到2元錢
負責中試項目的一方——煙臺創元熱能科技有限公司的熱能工程師肖午政介紹,這次改造使用的是焦爐煙氣余熱回收+脫硫系統解決方案。選在濟鋼焦化廠8#焦爐進行,從機側煙道人孔處抽取5000Nm3煙氣試驗。系統主要包含兩段式余熱鍋爐組件和半干式氨法脫硫組件,再配以風機及電氣控制系統。主要用電設備為風機,占80%電耗,主要用水設備為鍋爐,脫硫工藝不需要補水。“這些設備投資大約七八十萬元,去年11月4日啟動試驗。”
在山鋼股份濟鋼公司能源環保部看來,這次改造僅從煙道人孔處抽取煙氣,余熱回收及脫硫技術全在焦爐外,幾乎不影響焦爐的正常運轉。
改造的核心在于“嵌入式”理念,與正在運行的生產流程完美嵌合:煙氣從管道抽取,經過降溫、脫硫后變成干凈的煙氣,經過再熱器加熱回到原煙囪排放;降溫過程中,產生余熱回收利用;脫硫環節使用的氨水,是濟鋼生產的,所產生的硫銨,又通過濟鋼既有的硫銨系統生產出化肥。改造一舉多得,既不影響生產,幾個環節產生的副產品還可以產生效益。
“做了很多次試驗,試驗不同的環境、溫度。”濟鋼能源環保部有關人士說,大致有三個階段試驗,包括極端天氣,基本上把所有能碰到的情況都試驗遍了。
7月中旬,濟鋼對這個改造項目進行了驗收,認為技術可行,全部達到預定技術、經濟指標。根據中試結果,他們生產一噸焦成本大約增加5.98元,對沖掉節能收益(主要指余熱利用和硫銨副產品)4元,每噸焦增加了1.98元成本,“對比其他脫硫技術,很便宜了,幾乎可以忽略不計,且排出的氣體完全達標。”
探索節能和環保結合
今年初,我國實施了更嚴苛的焦爐煙氣排放標準,國內幾乎所有焦爐煙氣均超過新標準規定,必須進行煙氣脫硫改造。“創元公司的創新之處就是探索將節能減排和環保結合在一起。”
此前,對于企業來說,節能和環保是分開的,“余熱利用和污染治理不是一個整體,各干各的。”濟鋼能源環保部這位人士認為,這次中試的創元公司的方案,除了治理污染外,還將余熱利用結合起來,將節能減排和環保構成了一個整體。
半干式氨法加上有效的氨逃逸和氣溶膠控制的系列技術也是創新之處。根據中試結果,實驗過程中,這種工藝極大降低了氨的使用量,提高了脫硫效率,而且不使用水,使得運營投入大大降低。
而“融入焦化”設計,結合了濟鋼自身的實際。這種設計即:利用濟鋼自己的氨水作為脫硫劑,再將脫硫后產生的硫銨等,作為原料,送回濟鋼自己的化產處理,直接消化了,“就不需要增加投資專門再建一套處理設備了。”
創元公司提供的“焦爐煙氣余熱回收+脫硫系統解決方案”,可貴之處還在于“嵌入式”的改造理念,相對獨立的一套系統。而系統煙氣再熱的“自服務”也是新技術,這項余熱利用技術采用超高效熱管式再熱器讓煙氣為自己服務——凈化后煙氣將待處理煙氣二次降溫到50—80℃進行脫硫,反之再利用待處理煙氣將凈化后煙氣直接提高至120℃以上后回原煙囪排放,對于焦爐煤氣的煙氣可做到無水運行。
肖午政介紹說,他們與濟鋼專家一道調研與試驗,找到了最合適的焦爐煙氣綜合利用的解決方案之一,使節能與環保結合起來,相輔相成。優勢在于:半干式氨法脫硫效果將至26mg/Nm3以下,而且結構簡單,無水運行、氨水易得;高效再熱器使得凈化后煙氣可以直接回原煙囪;占地120—180m2,可在現有焦爐煙囪旁直接改造。
“有收益的環保”
肖午政計算,這套方案如果廣泛應用于焦爐上,每座焦爐每年運行成本大約204.5萬元,不同煙氣溫度和運行工況獲得收益大約300—600萬元,包括余熱收益和脫硫副產品所得,大約三到八年左右即可收回成本。
濟鋼能源環保部認為,這項創新,目前只能稱為成果,試驗本身,證明技術可行,全部達到預定技術、經濟指標。在進入應用后,通過工程化措施,可以進一步完善。
現在的問題是,真正運用于生產,還是需要相當的建設資金。按抽取一半煙氣量、即10萬Nm3計算,需要投入1000萬元。雖然相比較其他的方案,這個方案所需投入最小,但在目前的鋼鐵行業形勢下,這是一筆不小的投入。
這處嵌入式創新除了應用的便利,還降低了運行成本,在肖午政看來,將節能與環保相結合,通過煙氣再熱的“自服務”、“融入焦化”,符合當下實際,投入低、收益高,他們稱為“有效益的環保”,更符合企業的情況。