王香玲

(代縣礦業(yè)有限公司，山西 代縣 034207)

0 引言

實施超低排放是推進鋼鐵企業(yè)清潔化生產(chǎn)、加快能源技術(shù)創(chuàng)新、改善大氣環(huán)境質(zhì)量、緩解資源約束的重要舉措。目前一些大型集采、選、燒結(jié)球團為一體的露天開采鐵礦山主要采用鏈篦機、回轉(zhuǎn)窯和環(huán)冷機工藝生產(chǎn)球團，球團焙燒過程中產(chǎn)生的煙氣污染物由電除塵系統(tǒng)脫塵、石灰濕法脫硫塔進行脫硫處理，處理后的NOx的排放濃度為220 mg/Nm3，粉塵為40 mg/Nm3，SO2的排放濃度為150 mg/Nm3，排放水平?jīng)]有達到國家超低排放標準要求，需實施節(jié)能減排升級改造，以滿足國家達標排放要求。

1 超低排放實施背景

燒結(jié)球團在焙燒過程中，產(chǎn)生的污染物主要由300 m2的電除塵器進行處理，NOX的排放濃度為220 mg/Nm3(基準含氧量18%條件)左右，無法達到超低排放新標準50 mg/Nm3的要求(基準含氧量18%條件)。需要新建一套SCR脫硝裝置、回轉(zhuǎn)式換熱器GGH、靜葉可調(diào)軸流式風機、二級脫硫塔、濕式電除塵及相關(guān)配套設施，以實現(xiàn)(基準氧含量18%條件下)煙氣排放顆粒物≤10 mg/Nm3目標，滿足國家超低排放標準要求。

2 超低排放工藝方案

2.1 煙氣脫硝工藝

SCR脫硝系統(tǒng)設置在電除塵后、濕法脫硫裝置之前，由氨區(qū)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、脫硝反應系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)、煙氣換熱系統(tǒng)、煙氣加熱系統(tǒng)、臨時保產(chǎn)措施等組成，主要原理為：主抽風機出口煙氣溫度為135 ℃，通過GGC換熱器的原煙氣段加熱至300 ℃，進入SCR脫硝反應器入口垂直煙道，與加熱爐送來的高溫補熱煙氣充分混合升溫至325 ℃，升溫后的煙氣與稀釋風機送入的氨氣、水蒸氣和稀釋煙氣的混合氣進行混合，在靜態(tài)混合器的攪動下得以充分混合，再經(jīng)過整流器整流后進入脫硝反應器；氨與煙氣中的NOx在催化劑表面發(fā)生氮氧化物的還原反應，反應后的凈煙氣由脫硝出口煙道送至GGH換熱器的凈煙氣段，與原煙氣換熱后降溫到160 ℃，進入靜葉可調(diào)軸流式風機，增壓風機后的煙氣與鼓干風機煙氣匯合后再進入兩級濕法脫硫系統(tǒng)進行脫硫處理，最后經(jīng)過濕式電除塵器深度除塵后經(jīng)煙囪排放[1]。

其化學反應方程式見公式(1)、(2)、(3)、工藝流程見圖1。

圖1 總工藝流程圖

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

(1)

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

(2)

NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O

(3)

2.2 煙氣二次脫硫工藝

為滿足煙氣中SO2≤30 mg/Nm3超低排放要求，新建一座石灰-石膏法脫硫塔，和原有脫硫塔串聯(lián)起來，通過控制兩塔脫硫效率，實現(xiàn)高效脫硫。

2.3 濕電除塵工藝

脫硫塔后部增設濕式靜電除塵器[2]，陽極采用導電玻璃鋼有效去除霧滴，確保濕電出口粉塵濃度≤5 mg/m3，同時在玻璃鋼中加入具有導電性和耐腐蝕性的導電介質(zhì)，以吸附極性水液滴和SO3氣溶膠，有效控制PM2.5的排放和避免煙囪雨的發(fā)生。濕電后的廢水從吸收塔漿液池中泵出，經(jīng)一、二級脫水后，得到含水率不大于10%的脫硫石膏，水循環(huán)利用回到系統(tǒng)，脫硫石膏暫儲存于石膏間，統(tǒng)一拉運到排土場按固廢處理。

2.4 超低排放能耗指標

超低排放主要耗能設備有：風機、新增脫硫塔循環(huán)泵、新增氧化風機、新增脫硫塔、新增濕式電除塵等，主要能源介質(zhì)為:電力、壓縮空氣、循環(huán)水、燃煤。年耗電量3.176×107kW·h/a，壓縮空氣2.16×107Nm3/a，耗煤量9 920 t/a，循環(huán)水11.2×104m3/a。

2.5 新工藝同時還需具備條件

2.5.1 脫硫脫硝反應劑

脫硫采用的吸收劑為消石灰，SCR脫硝采用的還原劑為氨水，氨水濃度為19%且必須保持“澄清、透明”的品質(zhì)要求。

2.5.2 供電條件

超低排放工藝電壓等級分6 kV、380 V、220 V三種：電源電壓為6 kV，配電電壓分6 kV高壓和380 V低壓兩種，控制電壓高壓220 VDC、低壓220 VAC和24 VDC；安全電壓為36 V。

2.5.3 供水條件

超低排放設備冷卻水從廠區(qū)冷卻水管網(wǎng)接引，壓力為(0.2～0.4)MP、溫度為≤35 ℃并實現(xiàn)循環(huán)利用；工業(yè)新水從脫硫系統(tǒng)供水總管接出，主要用于脫硫系統(tǒng)軸封水、生產(chǎn)補水、沖洗水和濕電、GGH等設備的沖洗水。

2.5.4 壓縮空氣

超低排放壓縮空氣主要用于SCR和GGH吹掃、雜用壓縮空氣和儀用壓縮空氣，由新建空壓站提供壓縮氣源，品質(zhì)要求見表1。

表1 壓縮空氣品質(zhì)

2.5.5 相關(guān)參數(shù)(見表2)

3 優(yōu)化節(jié)能

3.1 超低排放技術(shù)節(jié)能

3.1.1 電氣節(jié)能

選用高效低耗變壓器進行供配電，減少變壓器能耗；并通過低壓并聯(lián)電容器組集中補償裝置對功率因數(shù)進行調(diào)節(jié)，降低線路感抗，使低壓側(cè)功率因數(shù)達到0.9以上。

3.1.2 照明節(jié)能

在保證作業(yè)面視覺和照明質(zhì)量的前提下，減少照明光能的損失。推廣應用太陽能、空氣能、光能和熱能等先進能源新產(chǎn)品和新技術(shù)，通過光控、時控、人體感應等功能設置，節(jié)省人工照明，并通過采用三相四線式供電，加大線纜的截面積，降低線路阻抗，減少線路能耗。

3.1.3 電機與變頻器控制節(jié)能

優(yōu)先選用YX、YX2系列高效率電動機，通過控制其端電壓、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)和傳動效率，負荷率控制在0.8～0.9的經(jīng)濟運行范圍內(nèi)；變頻器則根據(jù)負載特性變化對輸出軸功率進行調(diào)整，風機所需風量越低，應用變頻調(diào)速節(jié)能效果越好。

3.1.4 自動化控制節(jié)能

合理安排工藝布局，科學匹配用電設備運行臺數(shù)，減少設備空轉(zhuǎn)或低負荷運行，避免能量損耗；同時對熱力管道采取有效的保溫措施，以減少熱量損失和能耗。

3.2 超低排放管理節(jié)能

3.2.1 建立能源管理體系

建立以副總經(jīng)理為組長的能源管理領(lǐng)導小組，健全能源管理網(wǎng)絡，配備專兼職能源管理人員，貫徹執(zhí)行國家能源法律法規(guī)、方針、政策和公司能源相關(guān)管理制度；推廣應用節(jié)能項目和能源改造方案，保持和持續(xù)改進能源管理體系的有效性。

3.2.2 加強生產(chǎn)調(diào)度指揮，嚴格按工藝要求操作

實行能源供用集中調(diào)度管理模式，結(jié)合節(jié)能需要下達動力介質(zhì)運行及調(diào)配指令，均衡、穩(wěn)定、集中、協(xié)調(diào)組織生產(chǎn)，對非連續(xù)生產(chǎn)設備采取避峰措施，降低峰谷比，節(jié)約用電成本。

3.2.3 加強設備維護，提高設備節(jié)能效率

有效發(fā)揮智能化點檢儀的作用，加強用能設備的點檢和維護，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，保證設備安全穩(wěn)定運行；對超低排放工藝中的重點耗能設備進行能效優(yōu)化控制。

3.2.4 強化能源管理責任

制定能源管理制度，明確能源管理目標和措施，完善能源計量網(wǎng)絡圖，規(guī)范能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、供應、、使用、結(jié)算等工作流程，將能耗指標分解落實到責任部門、責任人。

3.2.5 強化全員節(jié)能意識

定期組織開展節(jié)能宣傳和節(jié)能培訓，通過召開專題會議、宣傳欄、標語、組織節(jié)能知識答題、合理化建議和開展節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)效評比等方式，廣泛宣傳節(jié)約能源、提高能效的重要性，強化全員降耗節(jié)能意識。

3.2.6 配備適宜的能源計量器具

根據(jù)GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》要求，配置完善的能源計量儀表，能源計量器具配備率應達到95%，重點部位達到100%，并對能源計量器具進行定期檢定、校準，確保計量數(shù)據(jù)真實、準確。

3.2.7 形成能源分析例會制度

定期組織召開能源例會，分析總結(jié)上階段能耗情況，安排、部署和推進下階段節(jié)能工作，形成持續(xù)改進機制。

3.2.8 完善能源考核體系

將能源獎懲責任納入公司責任制，對超低排放運行過程中發(fā)生的浪費能源現(xiàn)象進行考核，對積極牽頭組織實施降耗措施、在實際應用中做出突出貢獻的技術(shù)、管理、技能人員進行獎勵，確保超低排放目標與節(jié)能降耗指標圓滿實現(xiàn)。

3.2.9 強化能源計量監(jiān)控

建立以計量數(shù)據(jù)管理為中心的能源管理模式，推廣節(jié)能降耗新技術(shù)和新設備，引進智能化新型計量器具，實現(xiàn)對超低排放設備和工序能耗的動態(tài)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時進行分析，提升超低排放網(wǎng)絡化服務水平，發(fā)揮好絕色發(fā)展支撐作用。

4 應用效果

4.1 物質(zhì)實現(xiàn)了循環(huán)利用

氨水儲罐上設置的水封槽，既能實現(xiàn)氨水罐壓力的穩(wěn)定運行，又確保了水封槽氨水濃度達標時再回排到氨水儲罐內(nèi)，實現(xiàn)了循環(huán)利用。

4.2 水資源實現(xiàn)循環(huán)利用

SCR脫硝排放的沖洗廢水采用管道收集排放至廢水池，再經(jīng)由廢水泵送到污水處理站進行綜合處理利用，降低了水資源消耗。

4.3 能源消耗達到減量化目的

脫硝系統(tǒng)采用的高效常規(guī)SCR技術(shù)不僅使脫硝效率達到88%，降低了脫硝還原劑的消耗；還使反應器壓損小于1 600 Pa，電耗低效率高，實現(xiàn)了能源減量化消耗。

5 結(jié)語

節(jié)能減排是鋼鐵企業(yè)面臨的艱巨任務，企業(yè)必須保持對環(huán)保工作的高度重視，加大治理力度，從技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管控等環(huán)節(jié)采取措施，才能實現(xiàn)在基準含氧量18%條件下使企業(yè)球團生產(chǎn)處理煙氣量達780 000 Nm3/h，煙塵排放值達到8 mg/Nm3、二氧化硫排放值達到30 mg/Nm3、氮氧化物排放值達到40 mg/Nm3，的超低排放環(huán)保要求，實現(xiàn)企業(yè)綠色生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展目標。