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    钙基超细粉脱硫(替代小苏打)在钢铁、焦化、垃圾焚烧行业的应用实践

    钙基超细粉脱硫(替代小苏打)在钢铁、焦化、垃圾焚烧行业的应用实践


    在经过了几十年快速发展后,环境问题越来越引起大家的关注和重视;习主席很早就提出了“绿水青山就是金山银山”的环保理念,中国亦向国际上承诺了碳达峰、碳综合的奋斗目标,充分体现了大国担当;


    超低排放、污染物治理等,成为当下钢铁行业、焦化行业、垃圾焚烧行业亟待解决的问题,为了实现环保达标,很多环保治理技术得到了广泛应用,诸多技术的应用,确实使各行各业的环保形势总体向好,有了很大的改观和进步;


    然而,我们也注意到,一些环保技术的应用,在解决一些环保问题的同时,带来了更多的环保问题;


    1.硫化物治理的附带问题

    众所周知,在钢铁企业、焦化企业、垃圾焚烧类企业生产过程中,因为各种类型的燃料介质燃烧所产生的烟气,会含有硫化物、氮氧化物、粉尘等多种污染物;


    根据国家环保政策要求,各省市、地区在陆续开展烟气污染物治理工作;


    1.1SDS干法(小苏打)脱硫介绍

    其中,对于硫化物的治理,SDS干法脱硫应用较为广泛:


    1.1.1工艺流程

    (1)、将烟气引入反应塔,然后进入纯干法脱硫系统(NaHCO3),通过向反应塔中喷入碳酸氢钠超细颗粒,碳酸氢钠超细颗粒在高温烟气的作用下分解出高活性碳酸钠,并生成二氧化碳和水,高活性的碳酸钠与加热炉烟气中SO2、SO3等酸性成份充分接触并发生化学反应,实现SO2的固化及脱除,确保出口SO2浓度≤25mg/Nm3(按需)。


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    图片 2.png

    小苏打热激活前后显微镜图像


    (2)、经脱硫系统出来的副产物随烟气进入后续各自的布袋除尘器中,经布袋的拦截、捕集后,布袋除尘器出口烟气中的颗粒物浓度≤10mg/Nm3(按需)。另外,未反应完全的碳酸钠也会附着在滤袋的表面,当烟气经过滤袋时,烟气中的SO2会继续与碳酸钠反应,实现SO2的二次脱除,进一步提高脱硫效率。

    经布袋除尘器收集下来的粉尘,可通过集中灰仓收集,具体方式可视现场实际布局情况而定。


    1.1.2设备设施

    1)、基本流程

    (1)、外购的脱硫剂原料(NaHCO3粉末,200目左右)送至NaHCO3储仓进行储存,储仓容积满足5天满负荷运行的脱硫剂消耗要求。

    (2)、将NaHCO3原料送至分级研磨机,通过分级研磨,将NaHCO3磨至700目左右。

    (3)、将研磨合格的碳酸氢超细粉通过喷射系统送至反应器内,碳酸氢钠超细颗粒在高温烟气的作用下分解出高活性碳酸钠,并生成二氧化碳和水;高活性的碳酸钠与加热炉烟气中SO2、SO3等酸性成份充分接触并发生化学反应,实现SO2的固化及脱除。


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    小苏打热解原理


    2)、工作原理

    NaHCO3超细粉在高温烟气(大于140℃)的作用下,迅速分解,生成高活性的Na2CO3颗粒,并生成二氧化碳和水。由于颗粒粒径很小,颗粒内部生成的二氧化碳和水会撑破颗粒外表面,将Na2CO3颗粒塑造成一个具备大量微孔和比表面积的高活性物质,能够迅速与烟气中的酸性物质(SO2、SO3等)反应。


    主要反应:     2NaHCO3(s)  =  Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)        (1)

                          SO2(g)+Na2CO3(s) = Na2SO3(s)+CO2(g)              (2) 

    部分:            SO2(g)+Na2CO3(s) +O2 = Na2SO4(s)+CO2(g)     (3) 

    副反应:         SO3(g)+Na2CO3(s) = Na2SO4(s)+CO2(g)             (4)

                          2HCL(g)+Na2CO3(s) = 2NaCL(s)+CO2(g)              (5)


    3)、系统构成:纯干法脱硫系统主要由以下几个部分组成:

    (1)、脱硫剂储存系统:主要包括NaHCO3储仓及其配套辅助设备等。

    (2)、干粉研磨及喷射系统:核心设备为NaHCO3研磨机,将NaHCO3粉末从200目研磨成700目左右的超细粉,以满足脱硫系统对原料的要求;然后通过配套的直吹式风机,将超细粉喷射至各自烟道反应器内。

    (3)、脱硫反应器:确保烟气与脱硫剂有足够的接触反应时间。


    1.2 SDS干法脱硫的问题及解决方案即钙基直喷技术的优势:

    序号

    存在问题

    解决方案

    钙基直喷技术的优势

    1

    脱硫剂采用小苏打(碳酸氢钠),随着烟气脱硫项目的不断增加,小苏打经常处于供不应求的局面,且价格水涨船高,运行成本不断增加;

    我司经过实验室实验、工程案例实践等多种方式,推出该氢氧化钙超细粉直喷技术及适用于该技术的钙基脱硫剂,可替代小苏打使用;

    解决了小苏打供不应求且造价不断升高导致运行成本大幅度增加的问题;

    2

    采用小苏打时,需要研磨机等设备设施进行研磨,达到700目甚至900目以上方可使用(达到效果要求),一次性投资较高,运行成本(电耗)增加,且检修维护点位增加;

    采用此钙基脱硫剂后,无需使用磨机设备设施,超细粉直接采用压缩空气等进行输送即可;

     

    减少一次性投资(新建项目无需配置磨机等设施)和运行成本(无磨机电耗成本);

     

    3

    该种方式的脱硫产物为硫酸钠,经过对多个项目的取样、测试,产物成分复杂,难以处理,且硫酸钠的定位(固废或危废)一直未有明确界定;

    采用此钙基脱硫剂后,产物为硫酸钙(同时含有碳酸钙及未反应的氢氧化钙等),相较于硫酸钠,易于处理,且属于副产或者固废范畴,我司可进行相应的回收工作;

    从而解决了副产物难于处理、或者处理成本较高的问题;

    4

    采用小苏打脱硫时,烟气反应温度一般在180~280℃,脱硫效率高,钢铁、焦化、水泥等行业的烟气温度较低,需对烟气进行升温,增加能源消耗;

    采用此钙基脱硫剂后,烟气脱硫使用温度范围就更广(35~350℃),相比于小苏打更节约能源。

    解决脱硫入口烟气升温的问题,降低运行成本

    5

    小苏打脱硫时,小苏打脱氟能力较弱,不利于烟气脱硫脱硝除尘一体化装置(烟气中的氟腐蚀金属滤管、复合陶瓷管等)

    采用此钙基脱硫剂后,烟气中的氟生成GaF2,而NaF的稳定性GaF2的稳定性更高,故钙基脱硫剂比钠基脱硫剂更容易脱氟。

    解决烟气中的氟对脱硫脱硝除尘一体化装置中的影响,

    6

    小苏打脱硫时,烟气中的水分对脱硫效率影响很;

    采用此钙基脱硫剂后,烟气中的水分对脱硫效率影响较大,水分较高时,钙基脱硫剂的脱硫效率越高,减小烟气中的水分对烟道及设备的腐蚀。

    解决烟气中的水分含量较高对烟道及设备的影响。


    综合以上可知,采用钙基替换钠基后,即采用钙基直喷技术后:

    · 解决了因脱硫项目的日渐增多小苏打供不应求的局面,不会对企业生产连续性和稳定性造成影响;

    · 解决了小苏打价格不断提升从而企业运行成本不断增加的问题;

    · 解决了烟气温度对脱硫效率的影响的问题;

    · 解决了烟气中的氟对一脱硫脱硝除尘一体化装置的影响;

    · 烟气中的水分越高(一定范围内)脱硫效率越高;

    · 减少一次性投资和运行期间的电耗成本增加(运行成本节约30%以上);

    · 脱硫产物易于处理,而且我司可以进行回收;


    2.钙基脱硫(替代小苏打)在钢铁行业的应用


    钢铁企业在生产过程中,根据整体能源介质平衡的需要,其高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气等各种能源介质会应用于各种类型的炉窑,诸如热风炉、电厂锅炉、轧钢厂加热炉等,炉窑在生产过程中,烟气中会含有硫化物、氮氧化物、粉尘等多种污染物;


    唐山文丰三座加热炉烟气治理采用SDS(小苏打)+除尘+SCR脱硝方式,该脱硫除尘脱硝系统由上海轩鼎冶金科技集团有限公司承建,系统自2021年6月投入使用;


    为了更好的满足环保要求,解决小苏打脱硫方式钠盐副产物带来的环境污染问题,响应国家超低排放政策方针,秉承“绿水青山就是金山银山”的宗旨理念,文丰钢铁率先开展了钙基改造、钙基超细粉替换小苏打的相关工作;


    上海轩鼎集团基于之前总承包的有利条件,同时在系统设计之初既考虑了小苏打-钙基超细粉两用的可能,在文丰钢铁的大力支持下,承接了相关工作,目前,该钙基超细粉(替代小苏打)系统已经投用,效果指标优异;


    3.钙基脱硫(替代小苏打)在焦化行业的应用


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    焦化行业(干熄焦等)在生产过程中,需要对烟气中的硫化物进行处理,同时在二次除尘前烟气温度已经很低,所以小苏打方式升温导致能耗较高,且用量较大导致副产焦粉杂质含量较多,经济效益不高;


    钙基超细粉以其温度适应范围更广泛(几乎不受该低温影响),同时用量有显著降低(约30%的降低幅度),提升副产焦粉的经济效益,得到了广泛认可和应用;


    唐山达丰焦化有限公司,现有一座140t/h干熄焦系统;


    1.干熄焦设备设施及钙基超细粉的上料

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    2.钙基超细粉投用效果

    自动化画面上可以看出,烟气温度(除尘器入口)约为40度左右,在该温度下,可以完全保证硫化物排放指标;


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    尤其值得一提的是:


    · 与小苏打相比较,无需升温,节省了大量燃料消耗,运行成本节约非常显著;

    · 而且,较市面上其他类型的钙基同类产品(目数较低,比表面积较低的),用量更为节约,从已投产项目统计值情况来看,至少可以节省30%的原料消耗,即可满足硫化物指标要求;

    · 而且,对于焦化行业而言,钙基超细粉的用量节约,不仅能够为业主节省原料运行成本,带来经济效益,而且,可以使除尘灰里的杂质含量显著降低(即二次除尘所得焦粉),带来更多的其他收益;

    (以下图片引自网络)


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    3.钙基超细粉在焦化(干熄焦)投用视频:



    4.钙基脱硫在垃圾焚烧行业的应用

    垃圾焚烧行业烟气治理现在比较普遍采用的是(以下图片引自网络):


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    5.上海轩鼎集团的特点和优势


    上海轩鼎集团自成立伊始,在立足传统业务(炉窑工程总承包)基础上,同时全力进行环保业务的开展与实践,其旗下炉窑事业部、环保事业部、冶炼事业部通力协作,紧密衔接,实现了工艺+环保的有益结合;


    轩鼎团队炉窑事业部核心团队人员经历数百座工业窑炉,对炉窑的生产工艺、技术参数等非常熟悉和了解;


    轩鼎团队环保事业部始终致力于烟气治理、脱硫脱硝项目的具体实施,对于固定床脱硫/SDS脱硫等各种工艺路线和形式,非常熟悉和了解;


    基于对炉窑自身及环保工艺的技术沉淀和积累,针对炉窑的烟气特性,对传统的环保工艺路线即SDS小苏打方式进行改进和更换,是轩鼎团队近几年一直研发的重点课题;


    经过几年来的不断探索和实验室中试、工程案例实践,我们终于完成了钙基直喷技术的技术积累,并完成了钙基材料的最终配比和量产,且已有实施案例并效果理想;


    更为值得一提的是,上海轩鼎旗下的环保新材料公司——江苏轩鼎新材料,是集钙基脱硫剂等环保新材料的研发、测试及量产并最终工程应用为一体的生产加工基地,可以更好的保证材料性能和质量,并为可能需要的维;蛘卟牧匣厥仗峁┳畲蟪潭壬系谋憷跫;



    上海轩鼎集团

    环保事业部编制


    上海轩鼎冶金科技集团有限公司

    电话:+86 21 24259995

    传真:+86 21 24259992

    邮箱:xdjt@shprimetech.com

    地址:上海市闵行区莘福路396号1号楼101室


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