鋼企環保治理技術面面觀

2015-06-05 08:58:25來源：作者：

氣的“混戰”———煙氣綜合治理技術

新環保法實施以來，鋼鐵企業最頭疼、首當其沖的就是煙氣治理，不光要去除二氧化硫、氮氧化物甚至二�英等有害氣體，還要保證顆粒物排放時刻達標。然而，煙氣綜合治理也是各種技術工藝層出不窮的領域，選對適合自己的技術工藝，煙氣綜合治理才能走上正軌。

焦化煤氣脫硫技術。寶鋼在這方面進行了有益的實踐。寶鋼焦爐煤氣中含H2S4g/m3~6g/m3，HCN1.5g/m3~2.0g/m3，萘0.9g/m3~1.2g/m3。煤氣先進行初冷（包括直接和間接兩部分），溫度由42℃~55℃降到25℃；然后經排風機、電捕焦油器輸入煤氣精制系統的中間冷卻脫萘塔，進一步除萘和焦油等雜質。脫萘塔出口煤氣溫度為36℃，含萘≤0.36g/m3。

在寶鋼一期工程中，煤氣從脫萘塔出來后進入脫硫脫氰吸收塔，為保證脫硫效率，脫硫吸收液定量抽送到濕式氧化的希洛哈克斯裝置，將H2S、HCN的吸收液氧化成含3%游離硫酸的硫銨母液，送下一道工序硫銨工段生產硫銨。脫硫脫氰后的煤氣去氨吸收塔，吸氨后進終冷塔，最后進吸萘塔。該塔為空塔，頂部噴淋洗油吸苯后，煤氣中含H2S小于200mg/m3、HCN小于150mg/m3，進入總煤氣柜。

在寶鋼二期工程中，煤氣經中間冷卻除萘后，進入吸氨裝置，用75%的磷酸二氫銨(（NH4）2HPO4)做吸收液，富液為磷酸二氫銨(（NH4）2HPO4)，進解吸塔獲得18%的氨水，進一步加壓濃縮生產99.8%的無水氨，解吸氨后的磷酸二氫銨循環使用。吸氨后的煤氣進入終冷塔，脫酚脫氰后的煤氣進吸苯塔，吸收粗苯后再進入脫硫脫氰工藝，脫硫后去煤氣柜儲存，供全廠使用；脫硫富液去解吸裝置，在111℃~112℃、58800Pa(0.6kg/cm2)條件下解吸，解吸出的H2S、HCN、CO2進燃燒爐生成SO2/NOX，再經過冷卻、減濕、干燥、觸媒作用等制備硫酸。尾氣經氨水除害塔排入大氣。

燒結煙氣綜合治理技術。國家提出要對燒結煙氣進行綜合治理，即脫硫、脫硝、脫二�英、除塵聯合進行，不能再單一進行脫硫了。燒結點火器后約1/3風箱處的煙氣含硫不高，且溫度高，這部分廢氣可不必脫硫，直接返回燒結作熱風燒結，既節能又能降低脫硫運行費。

燒結煙氣脫硫技術。燒結煙氣脫硫技術分為干法、半干法和濕法。濕法主要有石灰—石膏法、硫銨法、氧化鎂法、雙堿法、離子液法等。干法主要有LJS循環流化床法、ENS法、密相干塔法、GSCA雙循環流化床法、MEROS煙道噴射法、活性炭吸附法、NID煙道循環法等。半干法主要有SDA旋轉噴霧法等。總體來看，干法脫硫效率偏低，脫硫副產物主要成分為亞硫酸鈣，其物理化學性質不穩定，直接應用困難。濕法脫硫效率高，但是易造成低溫腐蝕和煙囪雨，是PM2.5的主要產生源，很難實現多污染物的協同控制。以SDA旋轉噴霧干燥法為代表的半干法有濕法的制漿系統，而副產物的成分和狀態類似干法。目前，我國已有480多套燒結煙氣脫硫裝置，約有80%是濕法。總體效果濕法比干法要好些，但尚沒有一種方法為最優的脫硫方法。已建成的設施約有一半以上沒有達到設計水平，有工藝設計缺陷、設備選型不合理、施工質量不合格（施工單位資質不合規定）等問題。

二�英治理技術。二�英形成的前提是有氯元素存在。燒結生產具備形成二�英的所有條件（不要再對燒結和焦炭噴灑氯化鈣了）。燒結煙氣中二�英濃度在30ng-TEQ/Nm3~60ng-TEQ/Nm3，占總量的17.6%，僅次于垃圾焚燒。

降低二�英的技術措施包括：降低燒結煙氣中氯元素含量，高效強化除塵（除去細小的含二�英塵顆粒），對收集的二�英氣體進行加熱分解（加熱溫度大于850℃）或急速冷卻，采用活性炭吸附或有機溶劑溶解吸收等。在廢氣中添加尿素顆粒、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鈣，使煙氣溫度急冷到200℃以下，均有利于降低二�英產生。

燒結煙氣脫硝技術。燒結煙氣的溫度和氧、水含量較高，產生的NOX主要是NO2。在燒結煙氣中,NO含量≤160mg/m3。煙氣脫硝技術有濕法和干法之分，主要有氣相反應法、液體吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等。其中脫硝效率最高、技術最為成熟的是選擇性催化還原（SCR）法。但目前得到廣泛商業應用的釩鈦系SCR催化劑反應溫度一般在300℃~400℃，故反應器需布置在除塵器之前，因粉塵等雜質的毒害作用，導致催化劑的使用壽命嚴重縮短。低溫煙氣脫硝催化劑的研究和開發是脫硝技術應用的關鍵。此外，可以將NOX進行焚燒，使之成為水和氮氣；也可對NOX進行吸附、減量化處理。

煙氣除塵技術。新環保法對大氣中固體顆粒物的控制標準嚴格，除塵自然成為鋼企環保的重中之重。

高爐出鐵場除塵技術。出鐵場煙塵排放點包括出鐵口、撇渣器、擺動流嘴的3處，3處煙塵量約占總塵量的70%。出鐵場排風量占系統總量的50%，巨型高爐3個以上出鐵口的煙塵量占總塵量的80%~90%。應在各排煙點設排煙罩，除塵效果好，又節電。出鐵口排煙罩有上吸、側吸、吹吸多種形式，上吸效果好。由于鐵口上方容納不下罩子必要的容積，應加大風速，加大排風量。撇渣器排煙罩多數為低拱型方罩。擺動流嘴排煙罩普遍采用矩形傘形上吸式。罩子可設多個排煙管，由上部接出煙氣。排煙管道不許架空敷設，為免影響天車行走，只能埋在平臺樓板層內。每個排風點均安裝手動和電動閥各一個，安裝在溝道旁的閥門井內，手動閥調節平衡風量用，電動閥在出鐵口交替使用。

燒結電除塵技術。電除塵技術裝備分為濕式靜電除塵器（沒有二次粉塵飛揚，清灰、廢水要處理，易腐蝕設備）、干式靜電除塵器（有二次粉塵飛揚）、霧狀粒子電除塵器（塵捕集后呈液體流下）、半濕式靜電除塵器（濕式除塵室的洗滌水可循環使用，排出的泥漿在濃縮池用泥漿泵送入干燥機烘干，再從干式除塵室的灰斗排出）。

電除塵技術設裝備的優點是阻力小，耗能少；除塵效率高（可捕集PM2.5以下的灰塵，布袋除塵只能捕集大于10ppm的粉塵）效率可在99%；使用范圍廣范，允許通過300℃~400℃高溫煙氣；處理煙氣量大，自動化程度高，維修量小等。

其存在的問題主要是燒結除塵效率不穩定，難以實現排放濃度控制在50mg/m3。主要原因是燒結原燃料質量波動大，含有害雜質高；振打系統剛度不夠，安裝質量差，高壓電源不能滿足工況要求，極板和極線被腐蝕等。

提高電除塵效率的措施是，煙氣溫度在150℃以下，除塵器本體密封好，在除塵器頂部和灰斗上安裝聲波清灰器，加大燒結主降塵管直徑。

高爐煤氣除塵技術。過去，重力除塵器可除去85%大顆粒的塵，文式管除去細顆粒的塵。現在，布袋干法除塵得到推廣使用，效果好，節水又節電，可提高TRT發電量30%。高爐煤氣干法除塵技術已比較普及，有節水和節電效果。但廢布袋的處理成為難點之一，TRT的葉片易結白色晶體，影響發電能力。

轉爐煤氣凈化技術。OG法濕式除塵在國內外被廣泛使用。將OG系統與轉爐爐口的連接活動裙罩改為密封式，燃燒率降低到3%，煤氣回收量提高100m3/t。LT法干式除塵技術在寶鋼250噸轉爐上應用，爐口煙氣溫度為1600℃，經冷卻煙道間接冷卻到1000℃，經蒸發冷卻后進圓形電除塵器除塵。煙（煤）氣在蒸發冷卻器內由霧狀噴水直接冷卻，噴水煙氣始終為干的。伴隨噴水降溫，煙氣在蒸發冷卻器內產生了一個調質過程，使粉塵的比電阻發生變化，這對于干式除塵器的除塵效果是非常有利的。煙氣在蒸發冷卻器內的流速低，有40%的粗顆粒會沉降到底部，經鏈式輸送機和滑動卸灰閥排出。煙氣出蒸發冷卻器時的溫度為170℃，排煙含塵量可達10mg/m3。

水的“攻堅”———焦化污水深度處理技術

焦化污水深度處理技術由預處理、生化處理、深度處理和污泥處理等工藝組成。

污水生物處理采用缺氧—好氧生物脫氮工藝，深度處理采用膜分離技術，即生化處理（A-A/O）+超濾（UF）+納濾（NF）(或反滲透（RO）)，或者生化處理（A-A/O）+膜生物反應器（MBR）+納濾（NF）(或反滲透（RO）)。

在預處理階段，蒸氨廢水首先進入重力除油器除油，再進入調節池，去除殘留油并進行水量、水質的均勻化，最后進入浮選系統進行氣浮除油，為下段生化處理創造條件。

在生化處理階段，預處理后的廢水進入厭氧池，進行水解和酸化，然后進入缺氧池，進行反硝化脫氮，最后自流入好氧池去除廢水中的酚、氰和COD（化學需氧量）等其他有害物質，并對氨氮進行硝化反應。

生化出水經過混凝沉處理后，進入超濾膜處理，去除懸浮物和膠體物等，同時進一步降低COD。好氧池出水也可以采用膜生物反應器（簡稱MBR）的形式，其中空纖維超濾膜可高效截留各類菌種，使生化反應得以順利進行；有效去除相應的污染物，避免污泥的流失；同時可截留難以降解的大分子有機物，延長其在MBR停留的時間，使之得到最大限度的分解。MBR產水可直接作為深度處理的原料水。

超濾（UF）產水進入反滲透（簡稱RO）系統。RO是以壓力為驅動力，并利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質的選擇性，使水溶液中溶質與水分離。RO的產水率為70%左右。為了提高產水率和節約能量，也可以采用納濾（NF）膜組件代替反滲透膜，納濾膜對鈣、鎂離子有很高的去除效率，并能有效去除水中大分子量的可溶性組分，使產水率增加至90%左右。深度處理的產水水質，可以達到循環水補充的要求。

深度處理產出占原料水量10%~30%左右的濃縮液，濃縮液可給煤場防塵噴灑或除塵卸灰加濕用，或送活性炭吸附塔去除COD，活性炭可再配入煉焦。

寶鋼焦化廢水深度處理及回用技術的工藝路線如下：焦化生化出水→膜生物反應器（MBR）或超濾（UF）→保安過濾器→一級RO→二級RO→產水。其技術特點是水質穩定（滿足寶鋼工業水要求），產水率高（70%）。出水濁度穩定在0.5NTU，SDI穩定≤5，滿足后續反滲透膜的要求。

組合式膜處理工藝的成功應用，實現了裝置連續穩定運行，得到了合格的產水，而且實現了真正意義的回用———一級RO濃縮水給燒結配料，二級RO濃縮水給燒結煙氣脫硫。

固廢的“逆襲”———渣、塵泥、氧化鐵皮回收處理技術

冶金渣處理技術。冶金渣的處理主要包括高爐爐渣和鋼渣的處理技術。

高爐爐渣處理技術。高爐爐渣處理方式有：干渣法、水淬法、半水淬膨脹法和INBA法等。水淬法有爐前渣池水淬、水力輸送渣池、爐前脫水倉式等。水渣脫水方式有轉鼓脫水式、渣池過濾式、脫水槽式和提升脫水式。高爐渣處理工藝有INBA法、圖拉法、明特克法、拉薩法和底濾法等。圖拉法安全性最高，明特克法占地面積相對小，INBA法技術成熟，應用的量大。

水淬渣進行細磨后生產礦渣微粉，作為水泥添加劑，可以提高水泥性能，附加值高。目前，我國約有240條生產線，處理能力約為1.2億噸。高爐渣慢冷卻的干渣可做骨料，用作筑路、建筑沙石料，但經濟性不高。

鋼渣處理技術。鋼渣處理技術有熱潑工藝、水淬工藝、風淬工藝、熱燜工藝和滾筒法工藝等。目前，熱燜法占多數。鋼渣經處理后，經過破碎、篩分、磁選后回收廢鋼，可返回燒結和煉鋼工序，在道路工程中應用，生產鋼渣水泥和鋼渣微粉等。

含鐵塵泥和軋鋼氧化鐵皮處理技術。

含鐵塵泥的質量和處理技術。鋼鐵企業含鐵塵泥包括燒結系統除塵灰、高爐系統除塵灰、轉爐煤氣回收過程中的除塵灰，以及球團和電爐系統的除塵灰、水系統的塵泥等。鋼鐵聯合企業噸材塵泥量約為50kg~80kg。

因煉鐵原燃料含有害雜質，造成除塵灰中含有有害雜質；這些灰回到燒結生產中，就會出現雜質的富集。因高爐生產過程有循環富集作用，會使有害雜質含量被富集到10倍~60倍，這樣對高爐生產產生較大的副作用（特別是爐墻結瘤，爐底耐火材料破壞，使高爐壽命降低，生產指標惡化）。

為提高鋼鐵企業鐵素體的循環利用效率，含鐵塵泥要最大化地在企業內部利用，但含有害雜質高的塵泥應進行處理后再用。轉底爐處理含有害雜質高的塵泥是有效的，可以除去有害雜質，還可回收大部分Pb和Zn，有一定的經濟效益。出來的產品是海綿鐵，其還原度在60%~65%，FeO含量在15%左右，煉鋼不能用，只能給高爐用。因此，轉低爐的經濟性低，能耗高，不應作為處理鐵礦石的手段來代替高爐生產。

含有害雜質特別高的塵泥，一般不要給燒結用（高爐布袋除塵灰中含有害雜質含量比重力除塵灰高許多），以便有效地消除富集循環的作用。轉爐除塵灰可進行脫水壓塊，回轉爐使用，作為冷卻劑，切斷循環富集鏈。

水中的塵泥可用沉淀法進行回收，但用的水池多，沉淀時間長；建議用斜井旋轉沉淀技術（如同斜置的罐頭盒形狀），可大大提高沉淀效率。

軋鋼氧化鐵皮利用技術。大多數企業將軋鋼氧化鐵皮給燒結使用，有降低燒結固體燃料消耗的作用。部分企業將氧化鐵皮除油、還原、細磨，制成電子工業用的磁氧體，大大提高了附加值。寶鋼、鞍鋼等企業的磁氧體的生產規模較大，是其高效、高利潤的部門。

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