绿色是高质量发展的底色,也是推动行业发展的动能。钢铁行业是高能耗、高污染产业,是烟气排放大户,中冶长天作为冶金铁前“国家队”,一直致力于大气治理技术的研究,助力钢铁行业绿色发展。
宝钢本部系列烧结烟气净化工程,助力宝钢打造“绿色花园式钢厂”
钢铁烧结球团烟气多污染物成分复杂,含二氧化硫、氮氧化物、二噁英、粉尘等,污染负荷占钢铁工业全流程的45%以上,且烟气含水率高、脱硫副产物难以资源化利用,是工业烟气治理的难点和重点。
自2008年以来,中冶长天烟气净化研发团队致力于攻克这一行业重大难题。依托国家863课题“工业炉窑烟气排放控制技术”,开展实验室研究、小试试验和中试试验,建立了吸附脱硫、热解二噁英、碳/金属基还原脱硝的协同控制理论方法,自主开发了分层错流多位喷氨吸附、多段可控整体流再生、多点卸料“Z”型输送、余氨循环利用及废水零排放等技术及装备,成功打破了国外技术垄断与封锁,形成了具有完全自主知识产权的活性炭法多污染物烟气净化技术及装备,为最终的工业化成功应用打下了坚实基础。
2014年,宝钢全面启动湛江钢铁新基地的建设。新基地在规划之初就确定了建设世界一流绿色钢厂的理念,实施最严苛的环保标准。针对烧结烟气的治理难题,宝钢湛江决定采用中冶长天自主研发的活性炭法多污染物烟气净化技术及装备来进行集中治理。
面对挑战,中冶长天设计团队针对宝钢湛江的工艺条件精心设计,对工艺流程、工艺参数、系统控制逻辑关系反复推敲。项目建设团队始终按照一流的标准严格把关,在各方共同努力下,经过一年多的精心设计和施工,宝钢湛江烧结烟气净化一期工程于2015年12月顺利投产。项目成功投入运行,标志着我国自主研发的活性炭法多污染物烟气净化技术及装备首次工业化应用取得圆满成功,开创了钢铁行业烟气治理的新篇章,助力宝钢湛江兑现了“湛江蓝”的承诺。
活性炭法多污染物烟气净化技术及装备自工业化应用以来,就得到行业内外的高度认可。与国内传统技术相比,该技术真正实现了多污染物的同步脱除及副产物的资源化利用,并具有更高的性价比和更低的碳排放;与国外同类技术相比,脱除效率更高,投资下降约40%,运行成本更低,整体技术达到国际领先水平。
2018年,活性炭法多污染物烟气净化技术荣获中国钢铁工业协会、中国金属协会颁发的冶金科学技术一等奖。2020年,以活性炭法多污染物烟气净化技术为主要创新点的“工业烟气多污染物协同深度治理技术及应用”获2020年度国家科技进步一等奖。
国家科学技术进步一等奖(左)冶金科学技术一等奖(右)
长久以来,中冶长天在工程实践中不断迭代优化该技术,以绝对的技术优势巩固在大气治理市场的领先地位。在宝钢三烧结大修改造烟气净化工程中首创两级吸附技术,实现烟气多污染物深度协同治理和副产物资源化综合利用;在宝钢一二烧结整合大修改造烟气净化工程中,自主开发活性炭自动卸料系统,进一步减少了运营工作量。
在宝钢湛江三高炉系统烧结烟气净化工程中,采用“活性炭+低温SCR”新方案,这一全新的烟气净化工艺,充分利用活性炭对二氧化硫高效吸附及SCR对氮氧化物高效还原的叠加优势,进一步降低了项目总投资成本。
虽然活性炭法多污染物烟气净化技术取得重大突破,但与活性炭烟气净化配套建设的制酸废水处理系统在当时的运行中却仍存在不少问题。中冶长天成立专门的技术攻关团队,提出“分阶协同预处理+膜法脱氨”工艺路线,并应用到宝钢湛江烧结烟气净化制酸废水改造工程,成功解决了活性炭烟气净化制酸废水处理这一世界难题,彻底打通了活性炭烟气净化全流程,在世界上属于首例。
目前,中冶长天在活性炭法多污染物烟气净化技术上取得专利200余件,其中“使用串联双吸附塔的烟气脱硫脱硝方法和装置”获中国专利银奖,“活性炭热解析方法及装置”获湖南省专利奖一等奖。
在工程实践及技术迭代过程中,中冶长天还开发出烧结球团低温/超低温SCR脱硝技术,建成了国内首个150℃超低温SCR脱硝工程——宝钢湛江球团烟气脱硝设施工程,开创了我国烧结球团领域超低温SCR脱硝的先河,具有里程碑意义。
目前,活性炭法多污染物烟气净化技术已得到钢铁行业内广泛认可,并陆续向焦化、固废焚烧等烟气净化领域推广。除宝武集团外,中冶长天陆续承接了安阳钢铁、永洋特钢、晋南钢铁、永锋钢铁、中天钢铁等钢企的一系列活性炭烟气治理、超低排放工程,成功实现了从特别排放限值到超低排放的跨越。
中天绿色精品钢(通州湾海门港片区)项目烧结烟气净化工程
中冶长天在烧结活性炭烟气净化市场的占有率约50%,已累计为30多台烧结(球团)设备配套建设活性炭法烟气净化装置,合同额累计超60亿元,这些活性炭装置覆盖范围广,从180平方米烧结机到720
平方米
烧结机、从国企到民企、从南方到北方、从低硫工况到高硫工况,能适应烧结(球团)工况要求,各项指标均居国际领先水平,综合运行费用较其他工艺有明显优势,市场前景广阔。凭借该技术,中冶长天成功入选《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录依托单位》名单,活性炭法多污染物烟气净化技术被国家工信部列为推荐的烧结球团烟气净化技术,并位列大气污染防治类首位。
从2015年首次实现活性炭法多污染物烟气净化技术的工业化应用,到2019年实现国内首个超低排放项目;从最早的烧结烟气治理,到2019年的球团烟气治理,再到2020年的烧结烟气、球团烟气、回转窑烟气的一体化处理……时间见证了中冶长天的成功,由中冶长天倾力打造的一批标杆工程,为我国工业烟气治理、钢铁行业绿色发展作出了巨大贡献。
当前,中冶长天正依托国家重点研发计划和中国五矿科创基金项目,瞄准轻稀土基脱硝催化剂活性差、脱硫脱硝碳基材料制备成本高、复杂烟气低浓度CO难以治理等问题,分别开展了轻稀土基高效脱硝催化剂、低成本高性能烟气净化碳基材料及抗中毒CO催化氧化剂研制等工作,助力钢铁行业绿色低碳转型,推动相关产业可持续发展。
天空海阔,业精于勤。中冶长天将继续朝着“让冶金工业更环保,让人类家园更清洁,让城市生活更美好”的理想,不断创新,继续前行,为推进绿色钢铁工业的发展提供更多新质生产力,为美丽中国建设作出更大贡献!