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三聚环保焦化烟气净化技术献力消除雾霾

东方财经网 2017-05-31 18:41:46

 经过一年多的技术攻关,日前北京三聚环保新材料股份有限公司旗下的北京宝塔三聚能源科技有限公司推出的干法脱硫低温脱硝余热回收一体化环保技术。该技术不仅成功助理一批煤焦化加工企业摆脱烟气排放超标的枷锁,走出一条转型升级发展的新路,也减少污染物排放,献力雾霾治理。

  2016年入冬以来,我国华北、华东地区大面积长时间的重度空气污染不仅给百姓的生活带来极大的不便,同时也使工业企业的生产受到极大的影响。

  “去年,我们的焦化装置开工率总体还不到50%。尽管下半年来,市场价格有所回升,但是有钱也挣不到呀。只要污染一加重,企业就得限产停产。”河南一家焦化企业的老总无奈地表示。

  这位老总反映的问题已经成为焦化行业的常态。焦化行业目前面临着双重压力,一是去产能,二是烟气治理。随着雾霾天气的增多,后者已经成为卡脖子工程,直接决定着企业生死存亡。

  面对雾霾污染和煤焦化企业发展困境,北京三聚环保新材料股份有限公司旗下的北京宝塔三聚能源科技有限公司经过一年多的技术攻关推出一项焦化行业烟气治理创新技术——干法脱硫低温脱硝余热回收一体化环保技术。

  传统焦化产业污染严重

  据中国炼焦行业协会负责人介绍,目前我国已经成为世界上最大焦炭生产国和消费国,焦炭产能超过6.8亿吨,年产量达到4亿多吨,占全球焦炭产能和产量的70%以上。在2015年前,我国炼焦企业的烟气几乎不经过任何处理就直接排放。假设全国每年4亿吨焦炭产量,按照焦炉烟气中二氧化硫含量为250~500mg/Nm3,氮氧化物含量为800~1300mg/Nm3计算,二氧化硫和氮氧化物的排放量分别达到每年15万~30万吨和50万~80万吨。显而易见,焦化行业在雾霾的形成中扮演着并不太光彩的角色。

  我国焦化企业主要集中在煤炭富集区河北、山西、陕西、山东、河南、内蒙古等地。有专家指出,华北地区的重雾霾天气频现,与这一地区电厂焦化、钢铁、水泥、玻璃等重工业企业集中有直接关系。

  为更加有效地治理焦炉烟气的大气污染问题,我国从2015年1月1日起开始实施《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012。标准要求焦炉烟气氮氧化物和二氧化硫排放低于500mg/Nm3和50mg/Nm3,特殊地区低于150mg/Nm3和30mg/Nm3。目前新标准已经实施两年,但焦化行业实际的减排效果并不好,焦化行业烟气污染问题依然十分严重。据业内人士介绍,事实上,焦化行业中只是少数企业安装了脱硫装置,极少数企业安装了脱硝装置。

  烟气治理技术亟待突破

  “尽管国家2015年1月1日就已经出台了严格的分地区排放标准,但目前焦化行业能做到达标排放的企业并不多,其主要原因是适合于焦化行业烟气治理的技术严重缺失,执法和监管遇到挑战。”北京三聚环保新材料股份有限公司副总裁任相坤表示。

  为满足环保标准以及环保主管部门对于大气污染物减排愈来愈严格的要求,建设焦化烟气脱硫脱硝装置成为焦化企业亟待解决的关键问题。焦化环保新标准实施以来,几乎所有焦化企业都无法满足严格的排放要求。焦化企业对于技术成熟、成本低、运营效率高的烟气脱硫脱硝技术的需求十分迫切。但目前国内焦化行业与电力行业相比,还没有很好的、成熟可靠的、完整的脱硫脱硝工艺技术路线和规范技术,大家都是在研究过程和示范过程中。

  河南省顺成集团煤焦有限公司董事长王新顺表示:“国家的环保法规越来越严,焦化企业如果过不了环保这一关,生存都是问题。环保设备不是上不上的问题,而是如何选择、选择哪种技术路线的问题。”

  目前我国燃煤发电等行业污染物控制技术已经较为成熟,各类先进除尘、脱硫、脱硝技术已经进入推广应用阶段,烟气脱硫装置、低氮燃烧系统及烟气脱硝装置已经普及,超低排放燃煤发电技术已成功示范。有人自然就把目光投向了燃煤电厂的烟气治理技术。

  “但焦化行业烟气治理并不能简单地照搬燃煤电厂的经验,两个行业间存在着在较大差别。燃煤电厂普遍采用的工艺路线是高温脱硝—余热回收—湿法脱硫—湿电除尘的工艺路线,并不适合焦化行业的生产实际。”任相坤说。“发电行业成熟的脱硫脱硝技术并不适用于焦化行业,其他一些技术也存在着能耗高、投资大、效率低等一些不利因素,必须开发针对焦炉烟气特点的低温脱硝和高效干法脱硫技术。但是,当前国内低温脱硝和干法脱硫技术尚不成熟,不能直接应用到焦炉烟气治理,亟待该技术领域的重大突破。”任相坤表示。

  一体化方案脱颖而出

  为了解决焦化行业烟气治理的痛点,三聚环保旗下宝聚科技将业务重点聚焦在了开发针对焦化行业的低温脱硝和干法脱硫技术上。“根据焦化生产的特点,我们转变思路,将脱硫工艺放在前面,首先确立了干法脱硫—低温脱硝—余热回收的工艺路线。与传统方法相比,这个工艺路线具有多方面的优势。一是干法脱硫基本不存在温降,而且脱硝对温度有要求,这样就能够尽可能多地回收余热,余热回收后烟气直接排入原烟囱,因此热备不需要再单独加换热器。二是如果低温脱硝过程中存在二氧化硫,脱硝催化剂会受到很大影响,先脱硫,后脱硝,就基本排除了二氧化硫对脱硝的影响,有利于减少了脱硝催化剂填装量,延长了脱硝催化剂寿命,脱硝后生成氮气和水不会对大气环境产生不利的影响。”宝聚科技副总经理于春林表示。

  于春林介绍,在确立了可靠先进的工艺路线后,充分考虑焦炉生产和焦化烟气特点,在大量调研、实验的基础上,宝聚科技与日本日挥株式会社、日挥触媒化成株式会社等多家公司合作,在燃煤电厂的干法脱硫、垃圾发电的低温脱硝技术的基础上,共同开发了先脱硫后脱硝再进行余热回收的系统工艺。这样的设计思路不但实现了烟气净化,有效利用了烟气余热,同时还解决了锅炉腐蚀、烟囱热备等一系列工程难题。

  其中,这条工艺路线中选用的干法脱硫技术,已在日本电力行业相对低温条件下成功商业运行多年,并保持了良好的脱硫效率。合作各方还共同摸索中温干法脱硫工艺,针对焦炉烟气干法脱硫进行了大量的实验,获得了丰富的实验数据,为应用于焦化烟气干法脱硫工程化奠定了基础。

  工艺中选用的低温SCR脱硝技术,也充分考虑了焦化烟气经过干法脱硫后的低硫低灰特点,在脱硝装置设计上尽可能降低投资。配套的日挥触媒的低温高效脱硝催化剂已成功应用于垃圾焚烧等领域。

  同时,宝聚科技还结合三聚环保在脱硫剂方面的优势工艺,与日方共同开发了一种新型脱硫剂,烟气通过这种脱硫剂后,脱硫彻底,废剂还可以作为有效资源,得以循环利用。

  就这样,集多方技术优势于一体的干法脱硫—低温脱硝—余热回收一体化焦化烟气治理解决方案在中日双方的共同努力下成功问世。

  首套工艺示范性能卓越

  2016年6月,世界首套全流程焦化烟气干法脱硫低温脱硝工艺示范装置在内蒙古美方能源有限公司建成投产。美方能源位于内蒙古乌海市乌达经济开发区内,建有两套焦化装置,产能240万吨。改造前其焦化装置烟囱排放的烟气中二氧化硫含量约200mg/Nm3,氮氧化物含量约1000mg/Nm3,远远超出国家标准。

  “由于是国内焦化行业的首个干法脱硫—低温脱硝—余热回收一体化装置,正式开工建设前,宝聚科技、日本合作方与美方能源进行了多次深入交流,根据企业实际情况,对脱硫、脱硝工艺进行了反复研究和调整。”任相坤表示。

  装置分两期建设,一期装置于2015年下半年开工建设,并于2016年6月29日开始正式调试,主要建设了脱硫系统、脱硝系统、余热回收系统和氨区系统。烟气首先通过脱硫塔,脱除烟气中的二氧化硫;之后经过脱硝塔,脱除氮氧化物;最后经过余热锅炉。余热锅炉入口烟气温度与脱硫入口相比降低不到15℃,可以产生数量可观的蒸汽,真正实现了环保与节能的有机结合,大大减轻了企业运行成本。

  目前,美方能源两期烟气净化项目已全部完成,装置自调试开始,已平稳运行半年,排放的二氧化硫和氮氧化物不仅达到了乌海地区的环保要求,而且也满足国标中特殊地区的要求,对操作进行适当调整甚至可以将二氧化硫降至10mg/Nm3,氮氧化物含量降到达到80mg/Nm3,可以满足比国家环保标准还要苛刻的要求。这一项目的成功,打破了传统焦化行业可持续发展的重大环保瓶颈,带动了企业节能环保技术进步。这样的效果,让项目参与各方感到欢欣鼓舞。

  美方能源总经理孔元说:“我是经过充分考察和比较后选择的这项技术。在合作之前,我们也做了多方考察调研,当时国内几乎没有成熟的技术可选,直到我们遇到宝聚科技。选择这条技术路线,也是冒了风险的,毕竟我们是第一家,当时国内还没有成功的案例。但今天回过头来看,当时的决定是正确的。装置运行半年多非常平稳,烟气达标排放。这套路线最大的特点就是投资低、运行成本低、环保指标控制稳定。我们调研过许多技术,运行成本折合每吨焦10~15元,而这个技术运行成本远远低于这个水平。”

  据悉,美方能源作为乌海地区第一家完成脱硫脱硝余热回收一体化装置建设的焦化企业,在烟气排放达标以后,首次实现2015年以来的高负荷生产,又恰逢焦炭价格一路上涨,企业获得不小的经济收益。

  一体化技术推广多点开花

  在环境监察越来越严苛的形势下,从去年下半年开始,焦化企业纷纷行动起来,计划建设烟气脱硫脱硝装置。山西省孝义市鹏飞实业有限公司正在建设3套135万吨/年的烟气净化装置,总规模500万吨/年,今年7月就将建成投产。河南豫龙焦化有限公司正在建设一套60万吨规模的脱硫脱硝一体化装置。截至目前,已有10余家家焦化企业采用了宝聚科技的焦炉烟气脱硫脱硝余热回收一体化技术,同时还有10余家企业正在洽谈之中。

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