180m2烧结机烟气COA协同脱硝技术及应用

文 _ 郭厚焜 福建龙净脱硫脱硝工程有限公司

随着国家排放标准对NOX限量排放的要求越来越高，自2015年燃煤电厂开始实行超低排放以来，钢铁烧结球团烟气治理与控制也日益规范与严格。2017年6月，为了加快改善空气质量，国家环保部发布《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》GB28662-2012修改单，进一步严格烧结球团的排放标准。修改包括出口污染物限值调整为颗粒物20mg/Nm3、二氧化硫50mg/Nm3、氮氧化物100mg/Nm3，并将于2019年1月开始执行。而目前烧结机的NOX的排放浓度大致在250～350mg/Nm3，对即将执行的100mg/m3新标准，增设烟气脱硝装置势在必行。

现有烧结烟气主流脱硝技术，主要指活性焦脱硝工艺和选择性催化还原（SCR）脱硝工艺。然而其技术系统复杂，整体投资成本及运行成本高，且占地大。因此，现有烧结装置新增这两种脱硝工艺势必会大幅增加成本，而且改造难度大。为解决此难题，龙净环保基于自主研发的COA（循环氧化吸收）协同脱硝工艺，针对烧结、球团烟气的中烟气量大、NOX平浓度高、含湿量大等特点，对现有COA协同脱硝进行进一步升级提升，从而优化成可适用于烧结、球团烟气的高效协同脱硝技术。在上海宝钢梅山钢铁股份有限公司烧结厂三号180m2烧结机应用后取得显著成效。COA协同脱硝工艺技术依托现有梅钢三号180m2烧结机尾部的LJS烧结烟气干法脱硫装置，在现有脱硫塔内部即可实现同时脱硫脱硝。系统简洁、占地小，相比于其它脱硝工艺，在实现排放指标的同时，可大大减少投资和运行费用。

1 项目设计

1.1 工艺流程

梅钢三号烧结机COA协同脱硝系统采取“一机一塔”的配置方案，从180m2烧结机主抽风机出口抽取烟气进入脱硝装置，净化装置相对独立。烟气净化流程为“厂区氧气管道→臭氧发生器→臭氧喷射系统（与烟气充分混合）→吸收塔（协同氧化吸收）→布袋除尘器→引风机→烟囱排放”。工艺流程见图1。

COA协同脱硝系统依托现有的LJS烧结烟气干法脱硫吸收塔，通过臭氧发生器制备出臭氧，在烟道内与烧结烟气充分混合，将绝大部分NO氧化成NO2、N2O4、N2O5等高价态氮氧化物，然后进入吸收塔内与碱性钙基吸收剂发生中和反应从而完成脱硝过程。

图1 梅钢三号烧结机COA协同脱硝工艺流程图

1.2 主要设计参数

梅钢三号180m2烧结机烟气脱硫原采用LJS烧结烟气干法脱硫工艺，后进行脱硝改造，采用COA协同脱硝工艺，一机一塔布置。由于为改造项目，场地十分紧张。

COA脱硝装置系统简单，氧化剂喷射装置布置在吸收塔进口烟道。主要设备为发生器和冷却水系统及配套电源，统一布置在脱硫岛附近狭小空地，占地面积约15m×13m。按工艺要求集中布置，各设备的平面和空间组合，既做到工作分区明确，又做到合理、紧凑、方便。外观造型协调、整体性好，并与烧结厂的其它建筑群体相协调，同时最大限度地节省用地。图2为梅钢三号烧结机COA脱硝+干法脱硫装置三维效果图。

图2 梅钢三号烧结机COA脱硝+干法脱硫装置三维效果图

表1 梅钢三号180m2烧结烟气COA脱硝工艺设计参数

2 项目运行情况

梅钢三号烧结机COA协同脱硝项目的建设周期为6个月。于2017年11月中旬完成了设备安装工作，进入设备调试中，并于11月底一次投运成功。实际运行数据表明，原烟气经过COA协同脱硝后，NOX浓度从250～300mg/Nm3脱除至80mg/Nm3以内，脱硝效率高达75%以上。系统各项性能指标均优于设计要求，NOX排放值也优于最新烧结球团排放新标准要求。

COA协同脱硝系统168h连续运行期间，通过分析仪表在LJS烧结烟气干法脱硫装置进口及尾部出口对NOX氧化及吸收情况进行检测，测试结果如图3曲线图所示。测试结果可见，经吸收塔内氧化吸收后，尾部出口NO2浓度仅为0～6mg/Nm3，而NO浓度在40～60mg/Nm3，整体NO吸收效果很好，NO2吸收达到99%以上。

图3 168h运行期间进出口NOX浓度曲线图

3 技术经济分析

根据梅钢三号烧结COA协同脱硝系统的实际运行效果，总结该项目的技术经济指标，分析见表2。

由表2可见，COA协同脱硝装置的运行成本主要体现在电耗及氧气耗量方面，在不考虑折旧费用下，其吨矿成本仅为4.4元，再加上LJS烧结烟气干法脱硫装置吨矿成本为5.6元左右，即脱硫脱硝吨矿运行成本仅为10元左右。而现有的活性焦吸附烟气脱硫脱硝工艺其总吨矿成本在17～19元，可见采用LJS烧结烟气干法脱硫装置配套增设COA协同脱硝装置不仅能够确保排放满足最新烧结球团排放标准要求，同时投资及运行费用相比现有引进国外技术的活性焦吸附烟气脱硫脱硝工艺由大幅的降低。

表2 梅钢三号烧结机COA协同脱硝技术经济分析表

4 结束语

梅钢三号180m2烧结机烟气COA协同脱硝装置是目前国内外成功投运的第一套烧结配套COA协同脱硝系统。实践证明，COA协同脱硝装置配套现有LJS干法脱硫装置可实现同步脱硫脱硝，且完全可以满足现有最新《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》要求。其协同脱硝效率高达75%以上，NOX排放小于100mg/Nm3。装置系统简介、占地小，在实现排放指标的同时，可大大减少投资和运行费用。

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