半干式氨法脫硫技術 嵌入式改造解決脫硫難題
大型工業(yè)企業(yè)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(nèi)大多數(shù)鋼鐵廠使用的是傳統(tǒng)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(chǎn)流程完美嵌合,技術可行,全部達到預定技術、經(jīng)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(chuàng)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(tǒng)解決方案。選在濟鋼焦化廠8#焦爐進行,從機側(cè)煙道人孔處抽取5000Nm3煙氣試驗。系統(tǒng)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(tǒng)。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(huán)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(zhuǎn)。
改造的核心在于“嵌入式”理念,與正在運行的生產(chǎn)流程完美嵌合:煙氣從管道抽取,經(jīng)過降溫、脫硫后變成干凈的煙氣,經(jīng)過再熱器加熱回到原煙囪排放;降溫過程中,產(chǎn)生余熱回收利用;脫硫環(huán)節(jié)使用的氨水,是濟鋼生產(chǎn)的,所產(chǎn)生的硫銨,又通過濟鋼既有的硫銨系統(tǒng)生產(chǎn)出化肥。改造一舉多得,既不影響生產(chǎn),幾個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的副產(chǎn)品還可以產(chǎn)生效益。
“做了很多次試驗,試驗不同的環(huán)境、溫度。”濟鋼能源環(huán)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(jīng)濟指標。根據(jù)中試結(jié)果,他們生產(chǎn)一噸焦成本大約增加5.98元,對沖掉節(jié)能收益(主要指余熱利用和硫銨副產(chǎn)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(jié)能和環(huán)保結(jié)合
今年初,我國實施了更嚴苛的焦爐煙氣排放標準,國內(nèi)幾乎所有焦爐煙氣均超過新標準規(guī)定,必須進行煙氣脫硫改造。“創(chuàng)元公司的創(chuàng)新之處就是探索將節(jié)能減排和環(huán)保結(jié)合在一起。”
此前,對于企業(yè)來說,節(jié)能和環(huán)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(huán)保部這位人士認為,這次中試的創(chuàng)元公司的方案,除了治理污染外,還將余熱利用結(jié)合起來,將節(jié)能減排和環(huán)保構(gòu)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(chuàng)新之處。根據(jù)中試結(jié)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(jié)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(chǎn)生的硫銨等,作為原料,送回濟鋼自己的化產(chǎn)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(chuàng)元公司提供的“焦爐煙氣余熱回收+脫硫系統(tǒng)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(tǒng)。而系統(tǒng)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(diào)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(jié)能與環(huán)保結(jié)合起來,相輔相成。優(yōu)勢在于:半干式氨法脫硫效果將至26mg/Nm3以下,而且結(jié)構(gòu)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(xiàn)有焦爐煙囪旁直接改造。
“有收益的環(huán)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(chǎn)品所得,大約三到八年左右即可收回成本。
濟鋼能源環(huán)保部認為,這項創(chuàng)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(jīng)濟指標。在進入應用后,通過工程化措施,可以進一步完善。
現(xiàn)在的問題是,真正運用于生產(chǎn),還是需要相當?shù)慕ㄔO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(yè)形勢下,這是一筆不小的投入。
這處嵌入式創(chuàng)新除了應用的便利,還降低了運行成本,在肖午政看來,將節(jié)能與環(huán)保相結(jié)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(huán)保”,更符合企業(yè)的情況。