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陈燕辉:钢铁行业超低排放存在的问题及担忧--颗粒物&氨逃逸

发布时间:2020-12-15  点击:119

摘要:钢铁行业大气污染物排放主要集中在铁前,指出钢铁行业超低排放面临氨逃逸污染、堵塞、毒化和结垢等问题。介绍遥感技术在雾霾追踪分析方面的应用,并提出利用遥感技术加强颗粒物和氨逃逸监测检测的应对措施。

一、超低排放面临的问题

首先钢铁行业超低排放主要集中在烧结球团,重点是在铁前,铁后的污染更少一些。铁前烧结球团超低排放系统包括除尘、脱硫(二次除尘)、脱硝等,有些钢铁企业的脱硝布置在脱硫前,有些布置在脱硫后。钢铁行业超低排放面临的问题主要有三个:

第一个问题就是系统堵塞,主要集中在脱硝(或脱白),普遍存在换热器和催化剂的堵塞问题。它目前存在的问题,由于堵塞造成风机的剧烈震动,只能抽动设计风量的50%,因此很多钢铁厂的烧结机要减产30%,只能达到70%的设计产能。就算政府不要求减产,上了超低排放以后也得减产。

系统堵塞主要集中在SCR催化剂和换热器。这是脱硝催化剂堵塞和中毒的一个情况,脱硝催化剂堵塞中毒,整个系统阻力会上升;这是里面换热器堵灰的情况。原因我们大概分析了一下,这是烧结机的特殊情况,粉尘是絮状。这个元素分析表可以给大家很好的一些指引,比如说里面的钾钠盐比较多甚至非常多,通过燃烧之后是吸水,通过电镜放大2500倍或者达到3000倍,依然是絮状物的状态。另外大家关注一下,三氧化硫占13%。

我们钢铁行业静电除尘器大部分平常不检修,最长的8年、10年都不检修,跟电力行业完全不一样,这种状况非常糟糕,除尘效果非常不好。湿式静电除尘器大部分没有用,原因不赘述。

除尘之后,后面的颗粒物就进入脱硝系统SCR,是晶状,大家比较关心是ABS的问题,有很大一部分是三氧化硫,钾盐占30%,这个跟铁矿有密切的关系。还有一个钠盐,钾钠钙再加上三氧化硫就90%以上了。西安交通大学谭厚章老师在电力行业研究发现,上了SCR风机出现大量的白垢,分析后发现里面大部分是硫酸氢氨。我们在钢铁行业目前也大量发现这种现象。

第二个问题是有色烟羽。消白是钢铁行业很特殊的一个治理动作——消白后还存在有色烟羽问题。大家刚开始以为进行加热就可以消除烟羽,跟电力行业一样就可以了,这是对有色烟羽的误读。很多钢铁企业消白系统基本上不能正常运行,目前消白的声音是越来越小了。消白消除了水汽,但是暴露了里面颗粒物的问题,同时大量消耗了能量。消白失败的根本原因是没有理解有色烟羽是细微颗粒物瑞利散射造成的,病急乱投医,结果一病未愈又添新病。

在钢铁行业,有色烟羽脱尾的这种现象比电力行业要恶劣得多,既有前面颗粒物导致的,也有脱硫系统本身带出颗粒物的问题。有一段时间大家都记得,国家提倡采用活性焦干法脱硫,但是到地方之后就变成强制性的,这个就是当时的一个结果,当时河北某市政府下文要求上活性焦干法脱硫。这是河北某钢铁厂活性焦干法脱硫有色烟羽的情况,没有实现他们当时承诺的排烟透明目标,其他采用活性焦干法脱硫的钢铁企业情况也差不多。

第三个问题是氨逃逸。氨逃逸,在电力行业暴露出来的问题就很严重。电力行业锅炉运行负荷波动幅度不会太大,但是钢铁行业烟气负荷波动幅度非常大,工况波动非常大,所以更没有办法实现精准分氨。氨逃逸,监测困难,而且目前几乎没有监测,片面追求脱硝,不管氨喷多少,只在乎氮氧化物是否下来了。

SCR在脱硫之前、除尘之后布置容易堵塞,因此,很多人就想着是不是脱硫除尘之后把SCR放到后面会好一点。所以在钢铁行业推出超低排放两年之后,大家开始醒悟过来,把SCR放到脱硫后面,尤其半干法脱硫——目前来说在行业里面是非常流行的一种工艺。半干法脱硫的基本工艺是静电除尘器之后烟气经过风机增压之后进入到脱硫塔和布袋除尘器,再经增压风机、再热炉加热系统和SCR,这是西北某钢铁企业的烧结机烟气超低排放项目,烟囱排放视觉效果非常好,看不到烟。在没有颗粒物的情况下,即使有氨大量的排放也依然看不到烟羽。但目前来说没有人研究标准钢铁行业到底氨排放是什么样的水平。

根据苏跃进在较早实现超低排放的两台600MW等级火力发电机组上的数据研究,若要实现70%到80%脱硝的效率,氨氮摩尔比大概在0.8。氮氧化物在排放浓度标准为200mg/Nm3的时候氨氮摩尔比按照0.8计算,如果在100的时候就会到1;如果做到超低排放,氨氮比变成1.5、1.6,最好的时候是1.2和1.3,大量的氨水外逃,比例在50%以上,最低38%,逃逸的氨,未参与反应的氨平均下来每立方在200mg/Nm3。

清华大学王书肖所长说的,2006年到2015年保持和以前一样的增速,十二五期间控制二氧化硫带来的颗粒物浓度的削减,会被氨排放增长所抵消。所以,我认为2011年国家标准和后续出台的超低排放定的氮氧化物排放浓度指标是有问题的,缺乏科学论证。

二、雾霾追踪分析

介绍一下我这两年关注比较多的遥感技术。我关注遥感监测技术是因为我发现目前CEMS系统是有问题的,存在巨大的监管漏洞。遥感技术包括卫星遥感、走航遥感和基站遥感。

很多关于雾霾成分、污染源解析和点源在线数据分析的研究。但是有一个点是没有做的,就是烟羽扩散和近地污染的关系问题,这就让整个雾霾成因的研究缺乏责任追究关联性,无法找出无法排放元凶。我在这里介绍一个案例。

这是芬兰的一个研究,他采用的一个方法,用直升机跟着烟囱整个排放的烟羽进行跟踪采样,采用了二氧化碳作为背景值,二氧化碳随着烟羽扩散过程不断被大气稀释。二氧化碳做背景值在稀释的同时,颗粒物并没有伴随稀释,而且是增加。所以,我们看到很多颗粒物在烟气离开烟囱,在烟羽过程中已经形成的,而并不是说在大气里面需要很长一段时间通过大气化学过程形成,这个弥补了研究上的很大空白。

三、应对措施

最后还有两个技术政策建议。

第一个建议是加强氨逃逸的监管。强制SCR后增加氨逃逸处理措施,或者要求把SCR一定前置,要切断SCR后置问题。SCR后置,后面就没有任何阻拦,氨就直接排到大气里去了。

第二个建议是要发展更多的监测手段,遥感是很好的手段,不仅可以排除人为干扰,而且规避了烟气本身对仪表的干扰。这一点上,这个方向的技术应该加大力度推广。

我的报告就这些。谢谢大家!


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