本技术符合《产业结构调整指导目录(2011 年本)(2013 年修正)》中鼓励类项目;是国家生态环境部2018年发布的《炼焦化学工业污染防治可行技术指南》(HJ2306-2018)中脱硫废液处理可行技术。
本项目是落实《打赢蓝天保卫战三年行动计划》环大气[2019]35号《关于推进实施钢铁钢业超低排放的意见》等相关政策要求。
推进先进技术,促进焦化生产过程中烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度达到超低排放限制要求,按照精准治污、科学治污、依法治污的原则,制定技术标准,推动节能减排、低碳绿色发展。
炼焦化学工业焦炉煤气脱除硫化氢、氰化氢工艺采用以氨为碱源的湿式氧化法脱硫工艺(催化体系为HPF、PDS等),该脱硫工艺脱硫效率高,运行成本低,在焦化行业得到了较大范围应用。
但该脱硫工艺脱硫液再生过程中产生大量脱硫废液(含硫氰酸铵、硫代硫酸铵、硫酸铵等)和硫泡沫,具有强烈的腐蚀性和毒性,2016年已列入危废目录。传统处理脱硫废液方法,一是将其回配到炼焦煤中,但是对周边环境污染大,对设备腐蚀严重,并且对焦炭性能有影响;二是将其浓缩结晶提盐,成本高,设备腐蚀严重,并且产品市场空间有限。随着环保要求的提高和废弃物资源化综合利用的重视,以上两种传统处理方法已不适用。
为了资源化无害化解决脱硫废液和硫泡沫处理难题,利用脱硫废液和硫泡沫为原料,经过预处理固化干燥、高温焚烧、洗涤净化、转化吸收等工序生产工业硫酸(93%、98%)技术(干法预处理原料、干法转化吸收制硫酸,简称“干法制酸”)已经成熟,并且已有多套工业化装置稳定运行。
干法制酸技术成功解决了焦炉煤气脱硫工艺副产脱硫废液难处理弊端,实现了资源化、无害化处理危废物料,硫资源得到了有效利用,符合循环经济、可持续发展的要求,实现了经济效益、环保效益的统一。
本标准生产出来的产品工业硫酸符合《工业硫酸》(GB/T534-2014)中合格品指标;符合《产业结构调整指导目录(2011 年本)(2013 年修正)》中鼓励类项目;是国家生态环境部2018年发布的《炼焦化学工业污染防治可行技术指南》(HJ2306-2018)中脱硫废液处理可行技术。符合环大气[2019]35号《关于推进实施钢铁钢业超低排放的意见》的要求。
本标准实施以后,按照年焦炭产能200万吨产2万吨浓硫酸计算,2020年全年焦炭产能47116万吨,若全部配套干法制酸工艺,将新增加471万吨硫酸,折合计算减少标矿(35%含硫)471万吨,减少硫磺1554万吨。
2020年,在第75届联合国大会期间,中国提出将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。中国2030年前碳达峰、2060年前碳中和,焦化行业作为工业耗能大户,单单就2020年来看,采用干法制酸后将大大减少标煤34540吨,减排CO2628万吨,极大的为碳中和,碳达峰贡制酸行业的贡献。
干法制酸技术已经成功应用到国内焦炉煤气氨法湿式氧化脱硫工艺产生的低品质硫磺和副盐废液的无害化处理。该技术已在山钢集团莱芜分公司、河北新兴能源科技有限公司、安徽六安钢铁有限公司、山西阳光焦化等项目实现运用,推广应用和产业化前景好。
本技术主要技术:
1.原料预处理系统
原料预处理系统的主要作用是将焦炉煤气脱硫系统产生的脱硫废液和硫泡沫进行 过滤、浓缩、干燥处理,回收固体含硫、含盐干粉作为制酸装置的生产原料,并使脱硫废液中的盐分及其它有害物质得到彻底处理,液相部分返回焦炉煤气脱硫系统,作为脱硫液置换的补充水,确保硫元素综合利用的最大化,避免环境污染。干燥后的尾气经过干燥尾气洗涤装置进行处理后达标排放。
含硫混盐料从二级干燥机出料后,通过管链机运输至焚烧工序的炉前加料斗,加料斗经过加料皮带将干粉送入焚烧炉。对于库存干粉,首先经过斗提提升后,进入筛分机筛分,筛分后细料直接进入管链机运输至焚烧工序的炉前加料斗;粗料经过破碎机破碎后也进入管链机运输至焚烧工序的炉前加料斗。
2.焚烧及制酸系统
焚烧系统包含焚烧炉、余热锅炉、干粉暂存及固体干粉输送。
从预处理来的含硫混盐原料经过管链机运输至焚烧工序的炉前加料斗,加料斗经过加料皮带将原料送入焚烧炉。焚烧炉采用过氧焚烧技术,通过空气鼓风机提供的炉底风、一次风,维持较大的过剩氧含量,确保干粉中硫完全燃烧,盐类物质得以完全分解、焚烧彻底,完全燃烧后基本不产生渣尘。炉内沸腾层的温度约 900℃,自下而上由沸腾层到过渡段和扩大段温度由低到高,顶部的烟气出口温度控制在 1050℃。含 SO2烟气由焚烧炉顶部排出,经余热锅炉回收热量后,送入制酸系统净化工序。干粉加料皮带采用变频器调节控制,通过控制进料皮带的速率以及料层厚度来实现,用氧分析仪测定出口炉气中的剩余氧含量,反馈自动调节焚硫炉的加料量,维持焚硫炉的温度以利于干粉的焚烧反应条件,实现自动化控制;焚硫炉设置一、二次风, 以便调节和控制焚硫炉的操作温度。
3.制酸装置工艺流程简述
制酸系统包含净化工段、干吸工段、转化工段、尾气处理工段。
净化工艺采用绝热蒸发、稀酸洗涤工艺,烟气净化的工艺流程为:动力波洗涤器—气体冷却塔—电除雾器。
干燥、吸收工段采用低位高效干吸工艺技术,采用一级干燥、二级吸收、循环酸泵后冷却工艺与双接触转换工艺。
转换工艺采用“3+2”五段两次转化工艺,ⅢⅠ—Ⅴ—ⅣⅡ换热流程。
制酸尾气进入尾气处理工段处理达标后进行排放,制酸尾气处理采用活性炭脱硫剂净化工艺。
因此,有必要制定脱硫废液和硫泡沫干法制酸技术,以利于焦化工业的良好发展。