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钢铁超低排放改造将成主战场,实现目标的最大难点是“脱硝”!
发布时间:2018-05-02 丨 阅读次数:465

今年的政府工作报告中,钢铁行业的超低排放改造被专门点出。生态环境部也明确,2018年我国将启动钢铁行业超低排放改造。继燃煤电厂超低排放后,非电行业超低排放将成为重点。钢铁行业无可争议成为下一个超低排放改造的主战场。

 

与燃煤发电行业不同的是,钢铁行业烟气成分更加复杂,技术和经济性上存在挑战,推行超低排放在政策上也需要相应支持,那么,现阶段钢铁行业实施超低排放改造具备条件了吗?重点、难点在哪里?目前有成熟的案例供参考吗?就上述话题,记者采访了相关人士。

长期执行宽松标准 提标箭在弦上

技术难以解决各类复杂排放源的深度减排问题

 

 

“我国非电行业产能占世界50%以上,大气污染物排放总量均位居各排放源之首。”中国工程院院士、清华大学环境学院教授郝吉明日前接受本报记者采访时表示,相比煤电,非电领域由于长期执行宽松的环保标准,科学技术支撑不足,难以解决各类复杂排放源的深度减排等问题,有组织和无组织污染物排放问题突出,“散乱污”企业仍大量存在。加快修订非电行业排放标准,全面实施提标改造迫在眉睫。

 

目前,尽管国家层面具体的实施细则尚未出台,但生态环境部大气司固定源处有关人士向记者透露,关于钢铁行业超低排放的部署已写进正在制定的三年蓝天保卫战行动计划中,上半年有望出台。

 

在地方,河北省已在年初自加压力率先提出,今年开展钢铁等重点行业的超低排放改造工作。其中,唐山市作为产能最集中区域,要求钢铁企业在今年5月底前完成超低排放改造工作。钢铁超低排放改造序幕正式拉开。

 

据了解,目前,在京津冀、长三角、珠三角等重点控制区域,钢铁行业执行大气污染物特别排放限值(2013 年,原环境保护部发布《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》)已超过4年之久,与现阶段大气污染治理需求已存在一定脱节。

 

生态环境部清洁生产中心有关人员表示,钢铁行业大气污染物排放具有两个最典型的特征:一是烧结工序作为钢铁行业大气污染物排放最重要的环节也是治理难点,其颗粒物、SO2、NOx排放量分别占钢铁厂排放总量的40%、70%、50%以上;二是钢铁在生产以及运输、装卸、储存、转移、输送过程中颗粒物无组织排放问题突出。

 

然而,现阶段,对照2012年发布的钢铁行业5个国家标准,烧结工序特别排放限值为颗粒物小于40mg/m3、SO2小于180mg/m3、NOx小于300mg/m3。此外,无组织排放限值仅针对生产流程作出规定,其他环节并未涉及。

 

2017年8月,原环境保护部《关于征求〈钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准〉等20项国家污染物排放标准修改单(征求意见稿)意见的函》中提出,修改烧结机头烟气特别排放限值,即在基准氧含量16%的条件下,颗粒物小于20mg/m3、SO2小于50mg/m3、NOx小于100mg/m3。并对物料(含废渣)运输、装卸、储存、转移、输送以及生产工艺过程,全面增加颗粒物无组织排放控制措施要求。

 

就这一修改单是否可以作为钢铁超低排放标准,郝吉明认为,以烧结工序为例,即使大幅提高了特别排放限值,与火电燃煤电厂超低排放标准相比,仍有较大差距。“从技术层面来说,电力行业的超低排放实际上为其他行业超低排放改造发展了共性技术,实现3个主要污染物的脱除在技术工艺上是成熟的。”因此,他建议可参照火电燃煤电厂来制定钢铁烧结烟气超低排放标准,即在基准氧含量16%的条件下,颗粒物小于10mg/m3、SO2小于35mg/m3、NOx小于50mg/m3。 【河北《钢铁工业大气污染物超低排放标准》(征求意见稿)】

 

总结火电行业的超低排放历程,郝吉明认为,超低排放之所以能够快速展开,与脱硫脱硝电价补贴等激励政策有直接关系。而在非电力行业,环保激励政策缺乏,环保投资和守法排污成本高会成为推进行业超低排放的一大障碍。他设想,“如果管理部门加强政策引导,把相关的经济政策配套上来,如果把环境效益纳入错峰生产等现行政策中,参考电厂增加发电小时数等做法,会起到更大的推动作用。”

工况成分更加复杂  工艺技术要求更高

脱硝是实现超低排放的最大难点


日前,中国钢铁工业协会举办的行业超低排放改造内部交流会上,参与座谈的钢铁企业环保部门有关负责人无不把关注点聚焦在超低排放氮氧化物指标。相比修改单100mg/m3的数值,超低排放对应为50mg/m3,即提高一倍,不少企业表示要达到这一指标难度很大。

 

中国钢铁工业协会发展与科技环保部主任黄导坦言,因烟气成分和工况更加复杂,钢铁等非电领域烟气超低排放技术要求更高,对应的投入也十分巨大,改造成功与否直接关系到企业的生存与发展。

 

钢铁行业烟气治理最大的难点是脱硝。目前,脱硫、除尘的工艺已经十分成熟,也能够实现超低排放相应的指标,在技术路线上也有很多的选择。”福建龙净脱硫脱硝工程有限公司总经理助理、工业烟气净化技术研究院院长王建春博士接受采访时表示,和煤电行业不同的是,钢铁烧结、球团工序烟气波动比较大,没有适应现有成熟脱硝工艺技术的温度气段。

 

郝吉明也表示,氮氧化物控制方面,电力行业烟气温度相对稳定,而钢铁行业由于温度、湿度和烟气的组成比较复杂,会影响到工艺的操作条件,现有技术如何结合烟气特点做适当的变化,提高非电领域工业烟气净化成效,应成为当前我国工业烟气污染治理环保领域重要的科研攻关方向。

 

据了解,就电力行业烟气脱氮工艺而言,炉膛内可通过低氮燃烧技术改造等有效控制NOx生成,燃烧后炉膛出口气体温度处在850℃~1100℃区间,适合脱硝反应的“温度窗口”时,可通过SNCR(选择性非催化还原法)脱除。若还不满足相应指标要求,还可在后段300℃~400℃温度区间选择SCR(选择性催化还原法)增加催化剂的办法再做进一步脱除。

 

在烧结机和球团常规基本上没有这两个合适的温度区间,现在有个别案例用在对烟气脱硫除尘之后,把原本降到几十度的烟气再升温到300摄氏度、400摄氏度,所带来的能耗和运行费用提高可想而之,相应的装备投入成本和占地等也都是问题。”一位正在考察脱硝装备的某钢铁企业环保部负责人告诉记者,这对一般钢铁厂来说无法承受。

 

据他介绍,目前,钢铁行业烧结机头烟气脱硝有氧化法脱硝、中低温SCR脱硝、中高温SCR脱硝、活性炭脱硝等方式,但应用的实例数量很少。“大家都在摸石头过河,少部分大型企业先行先试,敢于吃螃蟹。”


梅钢首吃“螃蟹” 实现超低排放

全球首套烧结烟气干式协同超净装备平稳运行

 

3月底,来自全国200多位钢铁企业相关部门代表现场观摩了位于南京的宝钢股份上海梅山钢铁股份有限公司3#180m2烧结机烟气干式超净及COA协同脱硝装备运行情况。

 

早在2017年12月29日,在财政部、工信部和中国保险监督管理委员会联合支持下,这套烧结烟气干式超净及COA协同脱硝装备顺利通过有关方面168小时运行考核,正式运行至今,也标志着全球首套可实现烧结烟气多污染物干式协同处理的超净装备正式诞生。

 

在中控室,电脑屏幕上显示的三项主要污染物排放指标稳定在SO2排放浓度小于35mg/Nm3、粉尘排放浓度小于5mg/Nm3、NOX排放浓度小于100mg/Nm3,远低于京津冀大气污染传输通道城市大气污染物特别排放限值。

 

工作人员告诉记者,只要适当调节,三项指标可以达到燃气排放标准,NOX排放浓度能控制在50mg/Nm3以下。在烟囱出口,现场通过林格曼黑度仪观测,肉眼几乎感觉不到有烟气升腾。

 

随着我国城镇化的快速发展,我国钢企大多已被城市包围,环保敏感度高。这座40余年历史的老牌钢企同样不得不探索城市钢厂与城市功能共融共生的解决路径,正在积极转型为绿色钢厂。

 

“钢铁厂对于附近居民而言,感受最直观的就是烟囱,滚滚‘白龙’给老百姓视觉感官上还是不太好。”钢厂有关负责人表示。

 

近年来,以钢铁烧结为代表的许多非电烟气脱硫存在一个典型现象,就是许多脱硫烟囱在白烟掩盖下,存在“有色烟羽”拖尾现象即污染物的偷排问题。一些地方无奈提出了“消白”要求。

 

“目前,虽然被动耗费巨资通过增设湿式电除雾器和加热‘消白’方式等手段进行改造,但效果并不理想。”干式超净及COA协同脱硝装备提供方、福建龙净脱硫脱硝工程有限公司董事长张原介绍,企业历时五年自主研制,创新开发了循环氧化吸收低温协同脱硝技术和流化床造粒技术,优化改进了多污染物脱除增效技术,不仅可实现三项主要污染物达到超低排放标准,而且能同步完成其他酸性气体(SO3、HCL、HF等)、重金属(Hg、As、Pb等)及二噁英等多污染物的高效协同脱除,整套系统不产生废水,烟囱无需防腐、排烟透明。

 

“相对传统的常规烟气净化装备,这种装备除性能指标方面有较大提升外,占地面积可以减少一半,投资、运行成本也将降低很多,大大提升了烟气净化的技术经济性。”王建春表示,下一步将在河北部分钢厂进行应用,进一步验证相应经济指标。

 

在项目现场,不少参观人员也表示,这种只需要加装一个模块,无需推倒重来即可满足即将颁布的烧结脱硫和脱硝新标准,对于目前大部分改造场地有限、成本控制高的企业来说,确实有了不错的选择

来源:中国环境报。