180m2燒結機煙氣COA協同脫硝技術及應用

文 _ 郭厚焜 福建龍凈脫硫脫硝工程有限公司

隨著國家排放標準對NOX限量排放的要求越來越高，自2015年燃煤電廠開始實行超低排放以來，鋼鐵燒結球團煙氣治理與控制也日益規范與嚴格。2017年6月，為了加快改善空氣質量，國家環保部發布《鋼鐵燒結球團工業大氣污染物排放標準》GB28662-2012修改單，進一步嚴格燒結球團的排放標準。修改包括出口污染物限值調整為顆粒物20mg/Nm3、二氧化硫50mg/Nm3、氮氧化物100mg/Nm3，并將于2019年1月開始執行。而目前燒結機的NOX的排放濃度大致在250～350mg/Nm3，對即將執行的100mg/m3新標準，增設煙氣脫硝裝置勢在必行。

現有燒結煙氣主流脫硝技術，主要指活性焦脫硝工藝和選擇性催化還原（SCR）脫硝工藝。然而其技術系統復雜，整體投資成本及運行成本高，且占地大。因此，現有燒結裝置新增這兩種脫硝工藝勢必會大幅增加成本，而且改造難度大。為解決此難題，龍凈環保基于自主研發的COA（循環氧化吸收）協同脫硝工藝，針對燒結、球團煙氣的中煙氣量大、NOX平濃度高、含濕量大等特點，對現有COA協同脫硝進行進一步升級提升，從而優化成可適用于燒結、球團煙氣的高效協同脫硝技術。在上海寶鋼梅山鋼鐵股份有限公司燒結廠三號180m2燒結機應用后取得顯著成效。COA協同脫硝工藝技術依托現有梅鋼三號180m2燒結機尾部的LJS燒結煙氣干法脫硫裝置，在現有脫硫塔內部即可實現同時脫硫脫硝。系統簡潔、占地小，相比于其它脫硝工藝，在實現排放指標的同時，可大大減少投資和運行費用。

1 項目設計

1.1 工藝流程

梅鋼三號燒結機COA協同脫硝系統采取“一機一塔”的配置方案，從180m2燒結機主抽風機出口抽取煙氣進入脫硝裝置，凈化裝置相對獨立。煙氣凈化流程為“廠區氧氣管道→臭氧發生器→臭氧噴射系統（與煙氣充分混合）→吸收塔（協同氧化吸收）→布袋除塵器→引風機→煙囪排放”。工藝流程見圖1。

COA協同脫硝系統依托現有的LJS燒結煙氣干法脫硫吸收塔，通過臭氧發生器制備出臭氧，在煙道內與燒結煙氣充分混合，將絕大部分NO氧化成NO2、N2O4、N2O5等高價態氮氧化物，然后進入吸收塔內與堿性鈣基吸收劑發生中和反應從而完成脫硝過程。

圖1 梅鋼三號燒結機COA協同脫硝工藝流程圖

1.2 主要設計參數

梅鋼三號180m2燒結機煙氣脫硫原采用LJS燒結煙氣干法脫硫工藝，后進行脫硝改造，采用COA協同脫硝工藝，一機一塔布置。由于為改造項目，場地十分緊張。

COA脫硝裝置系統簡單，氧化劑噴射裝置布置在吸收塔進口煙道。主要設備為發生器和冷卻水系統及配套電源，統一布置在脫硫島附近狹小空地，占地面積約15m×13m。按工藝要求集中布置，各設備的平面和空間組合，既做到工作分區明確，又做到合理、緊湊、方便。外觀造型協調、整體性好，并與燒結廠的其它建筑群體相協調，同時最大限度地節省用地。圖2為梅鋼三號燒結機COA脫硝+干法脫硫裝置三維效果圖。

圖2 梅鋼三號燒結機COA脫硝+干法脫硫裝置三維效果圖

表1 梅鋼三號180m2燒結煙氣COA脫硝工藝設計參數

2 項目運行情況

梅鋼三號燒結機COA協同脫硝項目的建設周期為6個月。于2017年11月中旬完成了設備安裝工作，進入設備調試中，并于11月底一次投運成功。實際運行數據表明，原煙氣經過COA協同脫硝后，NOX濃度從250～300mg/Nm3脫除至80mg/Nm3以內，脫硝效率高達75%以上。系統各項性能指標均優于設計要求，NOX排放值也優于最新燒結球團排放新標準要求。

COA協同脫硝系統168h連續運行期間，通過分析儀表在LJS燒結煙氣干法脫硫裝置進口及尾部出口對NOX氧化及吸收情況進行檢測，測試結果如圖3曲線圖所示。測試結果可見，經吸收塔內氧化吸收后，尾部出口NO2濃度僅為0～6mg/Nm3，而NO濃度在40～60mg/Nm3，整體NO吸收效果很好，NO2吸收達到99%以上。

圖3 168h運行期間進出口NOX濃度曲線圖

3 技術經濟分析

根據梅鋼三號燒結COA協同脫硝系統的實際運行效果，總結該項目的技術經濟指標，分析見表2。

由表2可見，COA協同脫硝裝置的運行成本主要體現在電耗及氧氣耗量方面，在不考慮折舊費用下，其噸礦成本僅為4.4元，再加上LJS燒結煙氣干法脫硫裝置噸礦成本為5.6元左右，即脫硫脫硝噸礦運行成本僅為10元左右。而現有的活性焦吸附煙氣脫硫脫硝工藝其總噸礦成本在17～19元，可見采用LJS燒結煙氣干法脫硫裝置配套增設COA協同脫硝裝置不僅能夠確保排放滿足最新燒結球團排放標準要求，同時投資及運行費用相比現有引進國外技術的活性焦吸附煙氣脫硫脫硝工藝由大幅的降低。

表2 梅鋼三號燒結機COA協同脫硝技術經濟分析表

4 結束語

梅鋼三號180m2燒結機煙氣COA協同脫硝裝置是目前國內外成功投運的第一套燒結配套COA協同脫硝系統。實踐證明，COA協同脫硝裝置配套現有LJS干法脫硫裝置可實現同步脫硫脫硝，且完全可以滿足現有最新《鋼鐵燒結球團工業大氣污染物排放標準》要求。其協同脫硝效率高達75%以上，NOX排放小于100mg/Nm3。裝置系統簡介、占地小，在實現排放指標的同時，可大大減少投資和運行費用。

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