钢铁冶金行业污染物治理技术

S
O-101 排热回收风机 辅助燃烧风机 烧结机
集尘机
粉焦 中继槽
O-103 二次混合机
主排风机
棒磨机 热破机 环冷机
U-104 P-103A 冷破机 P-104A P-104B
二次成品筛
AF
Q-102
成品试验室
P-102 P-103B
一次成品筛
P-101
S-103
S-101 S S-102
冷却鼓风机
钢铁冶金行业污染物治理技术
汇报单位：中国科学院过程工程研究所 汇 报 人：叶猛
2009年6月
汇报提纲
1、钢铁行业污染现状 2、目前研究进展 3、今后工作方向
1. 钢铁行业污染现状
钢铁工业：支柱产业，我国钢产量已达世界三分之一
单位：亿吨
5 4 3 2 1 0
2004 2006 2008
钢铁大国≠钢铁强国 污染物排放量居高不下，严重制约钢铁工业的可持续发 展，大大消弱了我国钢铁工业在国际市场的地位和作用。
曝气生物 滤池
氨
低成本 催化氧化 高效混凝 沉淀
• 出水优于一级标准 • 成本降低40％
攀钢3600t/d 示范工程 得到国家水重大专项支持，正在鞍钢和宝泰隆公司实施 引自过程所曹宏斌研究员
3. 今后工作方向
钢铁行业污染治理技术差距明显
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原创性基础研究欠缺 缺少自主知识产权的集成技术与成套装备 缺少大跨度学科交叉的系统综合研究 长期、连续、动态的基础数据积累不够 科技对政府决策的支撑薄弱
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 标准稠度 用水量/% 25.9 25.4 25.6 25.4 25.4 25.4 25.6 25.6 24.6
改性最佳工艺条件： 煅烧温度为450℃，煅烧时间为45 mi n，改性灰掺入量12%。
正交实验结果
3d强度/MPa 抗压 29.4 30.8 31.9 31.5 33.4 31.6 30.3 30.9 29.8 抗折 5.9 4.95 5.7 6.0 5.6 5.7 6.35 6.6 6.7 7d强度/MPa 抗压 35.8 38.6 40.0 40.1 41.8 37.1 38.7 37.8 39.2 抗折 6.85 7.20 6.30 7.25 6.50 7.00 6.60 6.80 6.95 28d强度/MPa 抗 抗压 折 49.0 8.5 52.1 8.5 53.0 8.4 53.1 8.8 8.0 53.1 5 51.1 8.3 50.5 8.5 49.8 7.7 17 50.2 8.0
钢铁行业二恶英类污染物 “十一五”国家科 94万 控制技术开发与工程示范 技支撑计划重大 2008BAC32B05 项目 电袋复合除尘脱硫关键技 江苏省科技成果 165万 术研发 转化专项与产业 化 石家庄热电厂锅炉烟气脱 横向课题 硫示范工程
20
2006-2010
2008-2010
240万
2006-2007
1. 钢铁行业污染现状
粉尘 万吨 107. 3 占全国粉尘排放量的15%
占全国二氧化硫排放量的11% 占全国氮氧化物排放量的7% 占全国二恶英排放量的30%
染 钢 废气 铁 行 废水 业 污
废渣
二氧化硫172.8万吨 NOx 二恶英 . .
146.7万吨
44.5亿吨
占全国废水排放量的8%
2.2亿吨
烧结烟气治污 研究结果
科技支撑课题“钢铁行业二恶英类污染物控制技术开发与工程示范”
A. 低压降 新型防堵喷 吹技术开发 B. 反应器 放大
小球设备 F-305 G-107
H-105 R-103 T-117R
小 VV-106 球 一次混合机 CFW O-102
均 矿
D16
均 矿
D15
均 矿
D14
均 矿
10
C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 D4
0 3d 7d 28d
龄期
不同掺量水泥熟料、不同掺量 改性灰胶凝材料抗压强度
9 8
矿渣与钢渣比例3：2时，水泥熟料掺 加量20%，450℃改性烧结脱硫灰掺加量 20%最佳。
7 6
B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4
抗折强度/MPa
5 4 3 2 1 0 3d 7d 28d
脱硫工程中成功使用
2. 目前研究工
烧结脱硫灰资源化利用 技术背景
济钢烧结机烟气脱硫工程 邯钢烧结机烟气脱硫工程
脱硫副产物量大、容 易造成二次污染
据估计对处理量100万m3/h烧结烟气脱硫工程， 采 用半干法脱硫技术，产生的脱硫副产物约 为30~40吨/天。 烧结烟气中非常规污染物将存在于脱硫产物， 如果不处理会造成二次污染。
D13
均 矿
D12
蛇 纹
D11
硅沙 石灰 石灰 石 石
D10 D09 D08
生石灰 D07
A B
烧结 粉
D06
返 矿
D05
返 矿
D04
粉 焦
D03
粉 焦
D02
粗 焦
D01
粉焦设备
粗破机
取样机 O104 Q-103 SH ESCS 主排风机 ESCS U-102 U-101 U-103
点火炉 保温炉
O-105S
按照新标准要求需要减排SO252万吨/年，NOx26万吨/年
按照新标准要求，烧结烟气粉尘、 SO2 、NOx和二恶英减排量巨 大，烧结烟气净化技术将有数百亿元的市场空间。
2. 目前研究工作
烧结烟气治污 研究思路
用化学/化工/生化/材料等学科的原理、方法和最新成果强 化钢铁工业烧结烟气污染治理
过程工程强化环境技术
水泥凝结时间/min 终凝 初凝时间 时间 253 313 201 253 141 208 103 157 99 141 102 147 115 144 208 151 187 173
2. 目前研究工作
烧结脱硫灰资源化利用 研究结果
B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4
利用技术-利用改性灰和矿渣钢渣混合制备生态型胶凝材料
脱硫副产物资源化利用重要意义
促进烧结烟气半干法脱硫技术的产业化推广， 切实推进钢铁产业减排工作开展，实现产业的 绿色化和可持续发展。
15
作
脱 硫 灰
2. 目前研究工
烧结脱硫灰资源化利用 研究结果
提 升 脱硫灰改性
改 性 灰
熟 矿 料 渣
助 剂 计量
储 储 料 料 仓 仓 提 升 粉磨 计量 包装
改性灰与其 它渣料混合 作胶凝材料
Q-101
P-107 P-105A P-108 P-106A P-110 R-103
S
P-105B
三次成品筛
P-212
称量机 P-112 P-111 去返矿槽
P-106B
四次成品筛
末端治理（ 宝钢/过程所/ 生态中心）
去高炉
P-109 R-101
R-102
国内烧结生产工艺流程图
作 烧结烟气半干法脱硫技术已在国内
主要工序
废水
焦化废水
废渣
钢渣 粉煤灰 脱硫渣等
2. 目前研究工作
烧结烟气治污 技术背景
烧结工序是钢铁行业主要废气污染工序，烧结机排放的二氧 化硫约120万吨以上，占整个钢铁行业60%以上，氮氧化物约 73万吨，占整个钢铁行业50%左右，二恶英50%以上。
抓住烧结烟气污染物治理，就抓住钢铁行业废气治理关键
进口烟气流量
FT PT
电机转速
塔出口烟气温度
TT
电机转速
n
塔入口烟气流量
FT R
主床压差 再循环物料量设定值
n
塔 出 口 SO2 含 量 石灰添加量设定值
g1(x)
g 1 (x )
给水量设定值
+
g1(x)
- +
△ K ∫ ≮ TR ≯ g2(x)
-
电机转速设定值
K ≮
+
g 2 (x )
△ ∫ ≯ TR
电机转速设定值
K ≮
△ ∫ ≯ TR
g2(x)
电机转速设定值
A/M T
A/M T
A/M T
f(x)
变频器及电机
f(x)
变频器及电机
f(x)
变频器及电机
再循环物料量控制
给水量控制
石灰添加量控制
2. 目前研究工作
烧结烟气治污 研究结果
目前已开发的脱硫装置总控制界面
2. 目前研究工作
1.1.2 宝钢一烧结工艺、设备概要图
废弃物资源化
末端 治理
排放
原料
过程
产品 ＋ 污染物
2. 目前研究工作
烧结烟气治污 研究结果
中科院过程工程研究所—烧结烟气半干法脱硫技术（IOCFB）
技术优点： � 流程短、占地省、投资小 � 节水 � 脱硫效率85%以上 � 脱硫副产物资源化利用
�技术特点适合中国国情 �将成为主流烧结机脱硫工艺
863重点项目课题“烧结机烟气 半干法脱硫成套化技术与设备”
不同掺量水泥熟料、不同掺量改性灰对胶凝材料 性能
抗压强度/MPa
50
编号 矿 渣 39 36 33 30 33 30 27 24
配比/% 水泥熟 料 13 18 23 28 13 18 23 28
安定性
凝结时间/ min
标准稠度 需水量/%
40
30
20
钢渣 26 24 22 20 22 20 18 16
2. 目前研究工作
烧结烟气治污 研究结果
1 2 3
数据采集系统（DAS） 模拟量控制系统（MCS） 顺序控制系统（SCS） 安全监控系统 (SSS)
开发的烧结烟气脱硫PLC控制系统 控制系统软件正在申请软件著作权授权
烟气脱硫控制方案
4
2. 目前研究工作
部分控制单元示意图
电机转速
n
烧结烟气治污 研究结果
பைடு நூலகம்
改性脱硫灰 20 20 20 20 30 30 30 30 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格
初凝 268 235 203 176 309 281 264 208
终凝 375 307 287 255 391 359 296 271 27.8 27.2 27.2 26.9 28.2 27.9 27.3 27.0
输送
水泥缓凝剂
胶凝材料
改性灰直接 作为水泥缓 凝剂
资源化利用方案
资源化利用中试装置——处理量7-8吨/天
2. 目前研究工作
改性脱硫灰制备水泥缓凝剂实验方案
序号 1 2 3 4 5 6 7
8 9
烧结脱硫灰资源化利用 研究结果
利用技术-改性烧结烟气脱硫灰直接作为水泥缓凝剂
改性温 度/℃ 350 350 350 450 450 450 550 550 550 改性时 间/min 30 45 60 30 45 60 30 45 60 改性灰掺 入量/% 6 9 12 9 12 6 12 6 9 水泥熟 矿渣/% 料/% 85 9 85 6 85 3 85 6 85 3 85 9 85 3 85 9 85 6
6
2. 目前研究工作
国家对钢铁烧结污染日益重视
烧结烟气治污 技术背景
mg/m
3
烧结机SO2、NOx排放新旧标准对比
新标准提高了烧结机粉尘、SO2排放标准，增加了NOx排放标准和二恶英排放标准 (0.5ng/Nm3)
7
工业炉窑大气污染物排放标准，GB9078-1996
2. 目前研究工作
万吨
烧结烟气治污 技术背景
龄期
不同掺量水泥熟料、不同掺量改性灰胶凝材料抗折强度
18
2. 目前研究工作
申请或授权的有关循环流化床脱硫技术专利
1 Composite internals for a circulating fluidized bed ，美国专利） PPQ-001US，美国专利） reactor （PPQ-001US 2 一种干式内外双循环流化床脱硫装置及脱硫方法装置及 200610072800.X ） 其脱硫方法（ 其脱硫方法（200610072800.X 200610072800.X） 3 一种用于循环流化床反应器中的扰流型复合构件（ ） 200710098734.8 200710098734.8） 4 一种用于循环流化床反应器中的新型扰流型复合构件 (200720149242.2) 5 一种干式内外双循环流化床脱硫装置 (200620022949.2)
占全国固体废弃物产生量的13%
以上为2007年数据,来源:国家统计局、中国环境保护部、国际钢协、中国钢铁网
1. 钢铁行业污染现状
钢铁行业污染特点:钢铁生产工艺流程长、污染物众多 钢铁行业污染物治理应首先抓住关键环节，从主体工序、典型污染物入手。
粉 尘 化硫 废气 二氧 NOx 二恶英
典 型 污 染 物
主要工程：
济钢120m2烧结机烟气脱硫示范工程
石家庄热电集团130 t/h循环流化床烟气脱硫工程 130t/h
山东济宁东郊热电130t/h锅炉烟气脱硫工程 唐山启新水泥厂烟气脱硫工程 隆尧热电厂烟气脱硫工程 21
2. 目前研究工作
焦化废水治理
氨氮高、有毒有害成分高、废水量大，现有技术处理成本高，难以达标。 过程所“单元技术突破，全过程优化集成”，提高资源回收率，成套技术： 焦化 陶瓷膜 高效 催化 强化短程硝化 废水 分离 蒸氨 还原 反硝化 焦油 排放
主要成果
专著发表
朱廷钰主编．烧结烟气净化技术．化学工业出版 2008 社.北京． 北京．2008
19
2. 目前研究工作
项目名称 项目来源
有关烟气净化技术项目
到所经费 起讫时间 449万 2007-2010
烧结烟气半干法脱硫成套 “十一五” 国家 863重点项目 化技术与设备 2007AA061702