系列报道 || 福建龙净实施的陕西龙钢烧结干法脱硫脱硝实现“减污减碳、协同治理”


钢铁烧结脱硫脱硝,是钢企减污降碳的重点

我国是世界第一钢铁大国,2020年粗钢产量达到10.65亿吨,占全球粗钢总产量的56%2020年,钢铁产业CO2排放量占我国碳排放总量的16%左右,是31个制造业门类中碳排放量最大的行业。

我国钢铁生产以高炉-转炉长流程为主(约90%),是导致碳排放量较高的首要因素。高炉炉料来源的烧结工序,是钢铁生产全流程中烟气最脏的环节,排放的SO2NOx,一般占全厂60~80%,是我国当前大气污染深度治理的主战场。

一般与中等规格烧结机(265㎡)烟气量相当的燃煤锅炉(300MW)脱硫脱硝超低排放装置的能耗就高达3740kW,而钢铁烧结SCR脱硝相比燃煤锅炉SCR还需要通过热风炉与GGH的组合升温以实现高效脱硝,需要燃耗大量煤气。因此,钢铁烧结脱硫脱硝超低排放治理是钢铁“减污降碳、协同治理”的重点。

龙钢烧结SCR脱硝“低氨逃逸、低煤气耗量、低能耗”的“三低”特点

2019年,陕西龙钢450㎡和400㎡大型烧结采用福建龙净CFB干法脱硫无缝集成SCR脱硝工艺进行超低排放升级改造。20205月、6月两套脱硫除尘脱硝一体化装置均一次性成功投运,不仅三大指标优于超低排放标准,同时SCR脱硝还实现了“低氨逃逸、低煤气耗量、低能耗”。从表1数据可以看到“氨逃逸、加热温升和阻力”等指标均优于规范设计值。

1. 陕西龙钢400㎡烧结SCR脱硝性能参数(摘自2020827日的DCS数据)

 

陕西龙钢烧结SCR脱硝呈现的“三低”优点,与前级CFB干法脱硫的性能优,以及福建龙净完备的脱硝反应器流场试验条件和丰富的脱硝工程设计经验密不可分。

1. 陕西龙钢450㎡和400㎡脱硫脱硝除尘一体化装置

 

前级CFB干法脱硫的高效、稳定,为龙钢SCR脱硝性能优奠定了先天基础:

1)福建龙净CFB干法脱硫工艺独有的高密度、高湍动能物料床层,以及超滤布袋除尘技术,稳定实现了SO2、粉尘的超低排放及多污染物的高效协同净化,为后级SCR脱硝创造了一个不受污染物干扰的良好脱硝反应环境;

2)除SO2、粉尘外,龙净CFB干法脱硫工艺还高效协同脱除SO3HClHF、重金属等多种污染物,“一网打尽”,有效防止后级脱硝系统的GGH发生腐蚀、堵塞,确保GGH长期、稳定高效换热,同时也避免了催化剂中毒、堵塞,延长催化剂寿命;

3)脱硫脱硝一体化设计、无缝集成,确保SCR脱硝流场均匀性高、阻力小;

4CFB干法脱硫出口温度平稳,减少温度波动所造成的煤气耗量增加,确保SCR脱硝反应平稳,降低氨逃逸。

2. 龙净CFB干法脱硫+SCR脱硝运行温度曲线

 

完备的流场试验条件为SCR脱硝反应器流场的高均匀性设计提供了有力支撑:

俗话说:“做脱硝反应器就是做流场”,SCR脱硝反应器流场的均匀性直接决定了脱硝性能优劣和氨逃逸高低。

福建龙净依托自身拥有的国家级SCR流场物模实验的基础条件(龙净拥有国家生态环境部授牌的烟气净化工程技术中心),凭借十多年数百套电力、钢铁SCR脱硝反应器流场数模分析和物模验证的丰富经验,在设计源头保证了SCR脱硝反应器流场分布的高均匀性。

对任何一套钢铁烧结SCR脱硝反应器,福建龙净均严格按照“数模仿真—物模验证—现场优化”三个步骤进行脱硝反应器流场的调整,确保最优的流场均匀性。

 

3. 龙净SCR脱硝反应器大型流场CFD计算机仿真实验的软硬件

4. SCR脱硝流场物模实验专区

 

自主设计和专业生产的关键设备,进一步保证了脱硝物耗和能耗的降低:

福建龙净的“翼三角形脱硝反应器、氨氮双级混合器、高效高温热烟气混合器、多维窄距涡盘式喷氨格栅”等关键设备均自主设计、专业生产。

福建龙净SCR脱硝系统独特的多维窄距回旋动态整流混合一体式喷氨格栅,使氨氮混合更均匀,有助于降低氨逃逸;高效高温烟气混合引燃装置,通过特殊的结构设计,使燃烧、混合一体化,具有高温、短距均混能力强,截面烟气温差小,煤气耗量低等特点,一方面极大提高高温烟气的热利用率,降低煤气耗量;另一方面加热火焰在烟道内部燃烧,可最大程度引燃烧结烟气中的可燃气体,使其燃烧释放热量,进一步降低煤气的消耗量。

低能耗、低物耗的高质量超低排放,就是减污降碳、协同治理

节能降耗就是源头减碳。烧结SCR脱硝的低煤气耗量、低能耗,等同于碳减排。

陕西龙钢大型烧结机配套福建龙净的“大型单塔CFB干法脱硫无缝集成大型单反应器SCR脱硝”,不仅“脱硫、脱硝、除尘”经济实现超低排放,还同步实现了SO3HFHCl、汞、二噁英等多污染物的高效协同净化,且SCR脱硝还呈现出“低氨逃逸、低煤气耗量、低阻力”等“三低”优点,为我国钢铁行业超低排放的“减污降碳、协同治理”树立了新标杆。