半干式氨法脱硫技术 嵌入式改造解决脱硫难题
大型工业企业的烟气排放是雾霾中的元凶之一。让这些烟气变得干净的主要技术手段即是脱硫,分为干湿两大种类。目前,国内大多数钢铁厂使用的是传统的石灰石/石灰—石膏法湿法烟气脱硫工艺。而山钢股份济钢公司的焦化厂8#焦炉的一项改造中试,使用的却是半干式氨法脱硫技术,半年多的试验验证,这项改造效果理想,与正在运行的生产流程完美嵌合,技术可行,全部达到预定技术、经济指标。
烟气达标排放
吨焦成本增加不到2元钱
负责中试项目的一方——烟台创元热能科技有限公司的热能工程师肖午政介绍,这次改造使用的是焦炉烟气余热回收+脱硫系统解决方案。选在济钢焦化厂8#焦炉进行,从机侧烟道人孔处抽取5000Nm3烟气试验。系统主要包含两段式余热锅炉组件和半干式氨法脱硫组件,再配以风机及电气控制系统。主要用电设备为风机,占80%电耗,主要用水设备为锅炉,脱硫工艺不需要补水。“这些设备投资大约七八十万元,去年11月4日启动试验。”
在山钢股份济钢公司能源环保部看来,这次改造仅从烟道人孔处抽取烟气,余热回收及脱硫技术全在焦炉外,几乎不影响焦炉的正常运转。
改造的核心在于“嵌入式”理念,与正在运行的生产流程完美嵌合:烟气从管道抽取,经过降温、脱硫后变成干净的烟气,经过再热器加热回到原烟囱排放;降温过程中,产生余热回收利用;脱硫环节使用的氨水,是济钢生产的,所产生的硫铵,又通过济钢既有的硫铵系统生产出化肥。改造一举多得,既不影响生产,几个环节产生的副产品还可以产生效益。
“做了很多次试验,试验不同的环境、温度。”济钢能源环保部有关人士说,大致有三个阶段试验,包括极端天气,基本上把所有能碰到的情况都试验遍了。
7月中旬,济钢对这个改造项目进行了验收,认为技术可行,全部达到预定技术、经济指标。根据中试结果,他们生产一吨焦成本大约增加5.98元,对冲掉节能收益(主要指余热利用和硫铵副产品)4元,每吨焦增加了1.98元成本,“对比其他脱硫技术,很便宜了,几乎可以忽略不计,且排出的气体完全达标。”
探索节能和环保结合
今年初,我国实施了更严苛的焦炉烟气排放标准,国内几乎所有焦炉烟气均超过新标准规定,必须进行烟气脱硫改造。“创元公司的创新之处就是探索将节能减排和环保结合在一起。”
此前,对于企业来说,节能和环保是分开的,“余热利用和污染治理不是一个整体,各干各的。”济钢能源环保部这位人士认为,这次中试的创元公司的方案,除了治理污染外,还将余热利用结合起来,将节能减排和环保构成了一个整体。
半干式氨法加上有效的氨逃逸和气溶胶控制的系列技术也是创新之处。根据中试结果,实验过程中,这种工艺极大降低了氨的使用量,提高了脱硫效率,而且不使用水,使得运营投入大大降低。
而“融入焦化”设计,结合了济钢自身的实际。这种设计即:利用济钢自己的氨水作为脱硫剂,再将脱硫后产生的硫铵等,作为原料,送回济钢自己的化产处理,直接消化了,“就不需要增加投资专门再建一套处理设备了。”
创元公司提供的“焦炉烟气余热回收+脱硫系统解决方案”,可贵之处还在于“嵌入式”的改造理念,相对独立的一套系统。而系统烟气再热的“自服务”也是新技术,这项余热利用技术采用超高效热管式再热器让烟气为自己服务——净化后烟气将待处理烟气二次降温到50—80℃进行脱硫,反之再利用待处理烟气将净化后烟气直接提高至120℃以上后回原烟囱排放,对于焦炉煤气的烟气可做到无水运行。
肖午政介绍说,他们与济钢专家一道调研与试验,找到了最合适的焦炉烟气综合利用的解决方案之一,使节能与环保结合起来,相辅相成。优势在于:半干式氨法脱硫效果将至26mg/Nm3以下,而且结构简单,无水运行、氨水易得;高效再热器使得净化后烟气可以直接回原烟囱;占地120—180m2,可在现有焦炉烟囱旁直接改造。
“有收益的环保”
肖午政计算,这套方案如果广泛应用于焦炉上,每座焦炉每年运行成本大约204.5万元,不同烟气温度和运行工况获得收益大约300—600万元,包括余热收益和脱硫副产品所得,大约三到八年左右即可收回成本。
济钢能源环保部认为,这项创新,目前只能称为成果,试验本身,证明技术可行,全部达到预定技术、经济指标。在进入应用后,通过工程化措施,可以进一步完善。
现在的问题是,真正运用于生产,还是需要相当的建设资金。按抽取一半烟气量、即10万Nm3计算,需要投入1000万元。虽然相比较其他的方案,这个方案所需投入最小,但在目前的钢铁行业形势下,这是一笔不小的投入。
这处嵌入式创新除了应用的便利,还降低了运行成本,在肖午政看来,将节能与环保相结合,通过烟气再热的“自服务”、“融入焦化”,符合当下实际,投入低、收益高,他们称为“有效益的环保”,更符合企业的情况。