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氨逃逸分析儀丨鋼鐵行業(yè)采用活性焦干法脫硫脫硝一體化技術(shù)需注意的六個問題

日期：2019-06-26 信息來源：本站

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案（征求意見稿）》，鼓勵鋼鐵企業(yè)采用活性碳（焦）等多污染物協(xié)同處置技術(shù)。活性焦干法脫硫脫硝一體化技術(shù)（以下簡稱“活性焦干法技術(shù)”）是一項成熟的工業(yè)煙氣污染治理技術(shù)，在日本、韓國和中國都有大型化應(yīng)用，具有耗水少、副產(chǎn)物綜合利用、排煙透明度好等優(yōu)點。
但活性焦干法技術(shù)目前并沒有在我國大規(guī)模推廣應(yīng)用，很多用戶對該技術(shù)依然比較陌生。同時，我國鋼鐵企業(yè)球團(tuán)燒結(jié)工況條件不穩(wěn)定，尤其是前級除塵效果普遍不佳，同時技術(shù)力量普遍欠缺，在采用對工況條件穩(wěn)定性和技術(shù)力量要求較高的活性焦干法技術(shù)過程中，勢必會遇到各種問題。本文作者對活性焦干法技術(shù)具體應(yīng)用過程中存在的六類問題進(jìn)行了梳理，并提出針對性解決方案，以期對鋼鐵企業(yè)用戶在項目工藝選擇和建設(shè)過程中有所幫助。
一、可靠性問題
活性焦干法技術(shù)已經(jīng)被國內(nèi)外的案例實踐證明是一項成熟、穩(wěn)定、可靠、高效的工業(yè)煙氣污染治理技術(shù)。但是作為一項工程技術(shù)，其可靠性只針對在一定條件具備下而言，并非毫無條件的。
這意味著，其治理效果可靠性很大程度上取決于具體項目中活性焦干法裝置設(shè)計處理容量的大小，對應(yīng)的煙氣量、流速、污染物濃度等等因素。而如果實際煙氣量、流速和污染物濃度超過了系統(tǒng)設(shè)計的參數(shù)，那么系統(tǒng)的可靠性就會大大折扣。比如說，煙氣及污染物在系統(tǒng)內(nèi)所需要的停留時間，如果系統(tǒng)設(shè)計偏小，系統(tǒng)內(nèi)煙氣流速過快，則污染來不及被活性焦吸附和反應(yīng)，最終導(dǎo)致污染物排放超標(biāo)。因此說，在中國這樣一個以低價競爭和偷工減料為慣性的特殊國情環(huán)境下，遴選建設(shè)總包單位和審查設(shè)計方案的過程中需要非常注意系統(tǒng)選型問題。此其一。
其二，影響活性焦干法技術(shù)效果可靠性的因素是污染物初始濃度，即進(jìn)入到活性焦干法處理裝置的主要三項污染物的濃度。從目前已經(jīng)投運(yùn)的活性焦干法裝置來看，尤其是日本磯子電廠、韓國浦項制鐵以及中國太原鋼鐵等活性焦脫硫裝置，入口SOx小于2000mg/Nm3，入口粉塵濃度偏差較大，日本和韓國要求最高，一般在10mg/Nm3以下。本文作者曾參與的某電廠項目技術(shù)論證過程中，某國外技術(shù)支持方對入口含硫量超過2000mg/Nm3或者原煤含硫量超過0.8%的項目不敢提供技術(shù)保證。這說明活性焦干法工藝能否適應(yīng)入口SOX濃度超過2000mg/Nm3的項目有待進(jìn)一步探索。
同時，從目前國內(nèi)的一些活性焦干法系統(tǒng)來看，入口粉塵濃度對于系統(tǒng)脫硫脫硝效率以及吸收劑成本的影響比較大，入口粉塵濃度越高，吸收劑損耗越大。
從以上分析來看，活性焦脫硫工藝大型化應(yīng)用應(yīng)選擇在低硫項目中采用，而且應(yīng)該盡量提高前級除塵器（主要是靜電除塵器）的除塵效率，有必要對前級靜電除塵器進(jìn)行升級改造。
另外，活性焦本身的活性和強(qiáng)度是影響該公司能否完成污染物治理目標(biāo)的關(guān)鍵影響因素。活性焦在運(yùn)行過程中存在破碎和損耗的問題，本身也會產(chǎn)生部分揚(yáng)塵。如果活性焦強(qiáng)度不夠，易于破碎，不僅僅會造成系統(tǒng)運(yùn)行成本不可控，而且容易造成粉塵終端排放超標(biāo)。在當(dāng)前超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求下，如果沒有后續(xù)的除塵設(shè)備把關(guān)，粉塵排放超標(biāo)問題就會暴露，最終可能要求追加二次投資。
所以，應(yīng)該要關(guān)注活性焦本身運(yùn)行過程中造成的顆粒物排放超標(biāo)的問題，必要時應(yīng)考慮增加終端的顆粒物排放控制措施，比如增設(shè)布袋除塵器。
二、安全性問題
活性焦干法技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了漫長而坎坷的過程，其中最主要的問題就在如何解決安全運(yùn)行的問題。活性焦干法技術(shù)在發(fā)展過程中，遭遇到的安全性問題主要體現(xiàn)在三個方面
其一、活性焦燃爆風(fēng)險。活性焦本身具有巨大的比表面積，吸附力強(qiáng)，同時在含氧量足夠的情況下，容易發(fā)生自燃。尤其是在系統(tǒng)檢修期間和活性焦高溫解析過程中。在檢修過程中，活性焦裝料需要整體轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)通風(fēng)過程中，容易造成活性焦粉末自燃，且此類自燃難以察覺，等發(fā)現(xiàn)問題時，往往難以控制。在高溫解析過程中，如果操作不善，造成解析塔氧含量超標(biāo)，亦會造成活性焦自燃，甚至有爆炸的風(fēng)險。因此，解析過程中，要求采用氮氣保護(hù)。
其二、一氧化碳中毒風(fēng)險。此類風(fēng)險在國內(nèi)某有色冶煉企業(yè)發(fā)生過嚴(yán)重事故[1]。事故主要原因在于檢修人員沒有注意檢修期間塔內(nèi)一氧化碳超標(biāo)。檢修期間，部分未及時清理的活性焦在欠氧環(huán)境下自燃，產(chǎn)生大量的一氧化碳?xì)怏w。
其三是硫酸生產(chǎn)風(fēng)險。大部分活性焦干法裝置都會配套副產(chǎn)物（硫酸）生產(chǎn)系統(tǒng)，以硫酸作為終端副產(chǎn)物，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，可以抵消一部分環(huán)保投入成本。但是硫酸生產(chǎn)過程本身是一個高危環(huán)節(jié)，硫酸也是危險化學(xué)品。在很多城市區(qū)劃內(nèi)，已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)政策中明確了禁止建設(shè)硫酸廠。以河北省為例，根據(jù)《河北省新增限制類產(chǎn)業(yè)目錄》（2015年），除省級及以上工業(yè)園區(qū)外，禁止新建或擴(kuò)建基礎(chǔ)化學(xué)原料制造項目（含硫酸）。這意味著對于省級及以上工業(yè)園區(qū)以外區(qū)域的鋼鐵企業(yè)，在采用活性焦干法技術(shù)時，配套建設(shè)硫酸廠可能會遭遇政策障礙。
因此，針對安全性問題，建議鋼鐵企業(yè)在選用活性焦干法技術(shù)及供應(yīng)商過程中，應(yīng)首先考慮當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)政策是否允許建設(shè)硫酸廠，其次應(yīng)考慮自身技術(shù)力量是否足以勝任該技術(shù)的安全生產(chǎn)管理。對于自身技術(shù)力量相對欠缺的企業(yè)，建議將活性焦干法裝置建設(shè)與運(yùn)營整體外包，可以采用BOT或BOO模式。
三、適應(yīng)性問題
前文所述，實際上，活性焦干法技術(shù)在運(yùn)行過程中可調(diào)節(jié)手段比較有限，因此其可靠性與其設(shè)計的處理能力直接相關(guān)，工況波動一旦超出其設(shè)計處理能力范圍，實際上該技術(shù)可調(diào)節(jié)手段有限，而且調(diào)節(jié)時間長、相對滯后。也就是說，活性焦干法裝置一旦建設(shè)投運(yùn)，在運(yùn)行過程中對工況的適應(yīng)性是相對較差的。其中主要體現(xiàn)在對煙氣量、入口含硫量、入口氮氧化物濃度和粉塵濃度的適應(yīng)性上。一旦這些核心參數(shù)超出系統(tǒng)處理能力范圍，那么很容易造成污染物排放超標(biāo)。
因此，在活性焦干法裝置建設(shè)過程中，也特別注意系統(tǒng)的處理能力放大，留足充分的設(shè)計裕量。
由于活性焦干法技術(shù)總體投資較高，且目前國內(nèi)已經(jīng)有眾多環(huán)保工程公司介入該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的市場爭奪。這就不可避免地帶來價格戰(zhàn)。在以往的市場經(jīng)驗教訓(xùn)中，低價競爭帶來的偷工減料、設(shè)計縮水問題如何規(guī)避，是每一個鋼鐵企業(yè)用戶面前迫切需要解決的難題。
四、保障性問題
活性焦干法裝置系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)行過程中的保障性問題非常突出。主要體現(xiàn)在以下是個方面：
①技術(shù)力量保障；
②備品備件供應(yīng)保障；
③物耗保障（活性焦供應(yīng)保障）；
④能耗保障（解析熱源和用電）
⑤副產(chǎn)物處理保障；
一般來說，技術(shù)力量保障要看企業(yè)用戶自身技術(shù)實力，如果自身技術(shù)實力欠缺，可以依靠總承包商的技術(shù)力量。相對來說，物耗保障和副產(chǎn)物處理保障的難度比較大。一方面活性焦生產(chǎn)本身屬于高污染行業(yè)，在一些地區(qū)受到限制。目前我國最大的活性焦產(chǎn)能主要分布在山西和寧夏地區(qū)，產(chǎn)能受到煤質(zhì)條件、區(qū)域產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策等限制，暫時無法滿足大規(guī)模建設(shè)活性焦干法裝置的潛在需求，勢必存在供求關(guān)系緊張問題。因此鋼鐵企業(yè)在選擇采用活性焦干法技術(shù)的時候，最好先落實活性焦的供應(yīng)保障問題。
另一方面，副產(chǎn)品硫酸的去向要確定，硫酸的生產(chǎn)和運(yùn)輸都受到嚴(yán)格的管控。因此，在選擇活性焦干法技術(shù)之前，應(yīng)考慮副產(chǎn)品硫酸盡量能夠就地消化處置。
另外，活性焦干法技術(shù)吸收劑解析屬于高耗能的環(huán)節(jié)，解析環(huán)境溫度超過400℃。這個能耗需要特別考慮。對于鋼鐵企業(yè)來說，一般可以采用燃?xì)鉅t或者高溫蒸汽熱源。但是采用電加熱方式，由于電能轉(zhuǎn)化效率較低，非常不經(jīng)濟(jì)。所以，從低成本運(yùn)行保障的角度看，能耗保證對于活性焦干法技術(shù)來說至關(guān)重要。
五、檢修性問題
活性焦干法裝置是目前來說，最龐大、最復(fù)雜、危險性最高的工業(yè)煙氣污染物治理系統(tǒng)。從子系統(tǒng)分類來看，活性焦干法裝置至少包括以下幾個子系統(tǒng)：
①脫硫吸附系統(tǒng)；
②活性焦倉儲系統(tǒng)；
③活性焦解析系統(tǒng)（含熱源）；
④脫硝系統(tǒng)（氨水存儲與噴射系統(tǒng)）；
⑤氮氣保護(hù)系統(tǒng)（含空分）；
⑥物料輸送系統(tǒng)；
⑦硫酸生產(chǎn)與存儲系統(tǒng)；
⑧電氣系統(tǒng)；
⑨控制系統(tǒng)；
系統(tǒng)復(fù)雜，故障點多，尤其是機(jī)械故障點、堵塞點、腐蝕點眾多。考慮到危險性問題，活性焦干法裝置的檢修保障是一個難題，其難度要高于普通的環(huán)保設(shè)備，必須要有常備的專業(yè)檢修隊伍做保障。
對于技術(shù)力量欠缺的企業(yè)用戶來說，最好是將運(yùn)行和檢修等問題一并承包給專業(yè)的運(yùn)行團(tuán)隊。
六、測試性問題
測試性體現(xiàn)的是一個系統(tǒng)是否能夠通過監(jiān)測或檢測方法反饋其存在或遇到的問題，及時調(diào)整或改進(jìn)其狀態(tài)和性能的能力。相對于濕法脫硫和循化流化床半干法脫硫技術(shù)而言，活性焦干法技術(shù)物料流動速度慢，物料更新速度慢、傳質(zhì)傳熱效果相對較差，這導(dǎo)致了活性焦干法技術(shù)本身很難通過系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)整來及時響應(yīng)工況的變化。而是僅僅通過放大系統(tǒng)設(shè)計處理能力，來最大可能地滿足處理最高負(fù)荷的能力，比如充分預(yù)見系統(tǒng)可能要應(yīng)對的最大煙氣量和污染物濃度，并以此作為設(shè)計選型依據(jù)。
活性焦技術(shù)的測試性相對滯后的問題，不僅僅體現(xiàn)在處理能力調(diào)節(jié)上，還體現(xiàn)在安全性問題。比如，因各種原因，一旦局部物料溫度過高，造成活性焦局部燃燒，無法通過系統(tǒng)測溫來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)存在物料燃燒問題，更無法準(zhǔn)確找到具體的超溫點。如果不能夠及時發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確判斷，勢必釀成安全性事故。因此，一些工程公司開始關(guān)注終端排放氣體的一氧化碳濃度數(shù)據(jù)波動，以此來判斷系統(tǒng)內(nèi)部是否存在自燃的問題，但依然相對滯后，且無法準(zhǔn)確判斷。
為此，活性焦干法裝置應(yīng)盡量采用小模塊化設(shè)計，即對于大煙氣量處理項目來說，盡量采用小模塊化組合設(shè)計，將活性焦吸附處理模塊化，并對每一個小模塊進(jìn)行進(jìn)出口工況數(shù)據(jù)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)某一模塊出現(xiàn)故障或安全隱患，可以單獨旁路和處理。這樣的做法，雖然會造成一定程度上的建造成本上升，但是總體安全性和監(jiān)測性得到了保障。
總體來說，活性焦干法技術(shù)是一項成熟的工業(yè)煙氣污染治理工藝，雖然造價和運(yùn)行成本要高，但是其綜合環(huán)保效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的濕法脫硫工藝，尤其是同步脫硝、脫硫、除塵和脫白，且廢水零排放。同時，該技術(shù)對于企業(yè)用戶自身技術(shù)力量和員工素質(zhì)要求較高，對配套資源的保障性也很高，因此，建議企業(yè)用戶在選擇煙氣治理工藝時，應(yīng)從自身條件和周邊資源配套條件出發(fā)，綜合考慮各種技術(shù)在具體項目上的適用性。