摘要:本文介绍了荣程150万吨球团烟气FOSS®脱硫脱硝除尘脱汞一体化项目，该项目运用FOSS®技术，在同一塔内实现同步脱硫、脱硝、除尘、脱汞，并生产出经济价值较高的硫酸镁。中晶佳镁FOSS®脱硫脱硝除尘脱汞一体化技术与DBO+V商务合作模式有机结合实现了系统的高标准、低成本运行，同时实现零废水、零固废。本文对荣钢150万吨链篦机-回转窑应用FOSS®脱硫脱硝除尘脱汞一体化技术的实际效果、运行数据作了对比分析，并总结了DBO+V商务合作模式应用情况。
1、 概述
目前，我国普遍采用的脱硫脱硝技术是湿法烟气脱硫技术WFGD+选择性催化还原脱硝技术SCR(或选择性非催化还原脱硝技术SNCR)，近阶段又有专家提出结合原有的湿法脱硫装置再利用H2O2的强氧化性完成同时脱硫脱硝。脱汞采用的是卤素氧化剂溶液对原烟气进行循环喷淋，将单质Hg充分氧化后，将气相二价汞离子汞吸收成液相二价离子汞，再通过添加汞稳定剂将废水处理系统中液相二价离子汞转化成稳定的硫化汞沉淀物。除雾主要是靠脱硫塔内的除雾器来脱除烟气中携带的水滴，而除尘技术一般采用与脱硫脱硝分开的技术，应用比较广泛的是静电除尘和袋式除尘。虽然以上的各种技术对于单项污染物的处理效果很好，但是随着环境的恶劣，环保要求不断的提高，上述技术要达到超净排放非常困难。对每种污染物都分开处理的工艺势必造成投资、运行成本高，占地面积广等问题，特别是对于一些老厂改造项目，厂区里没有足够的空间放置这么多的设备，这些方法在工业应用上就受到了很大的限制。
随着新环保法的正式实施，钢铁企业的环保压力日益增大，对二氧化硫、氮氧化物、颗粒物的综合治理有了更高的需求，也对从事烟气治理的环保企业提出了更高的要求。如何用较低的综合投入达到更高的环保标准，几乎是所有钢铁企业的期盼。天津荣程钢铁作为天津地区的环保标杆企业，对烟气综合治理工艺非常关注，早在2012年就对国内各烧结机脱硫工艺进行了大范围的考察工作，最终选取了FOSS脱硫脱硝除尘脱汞一体化技术。FOSS®技术是北京世能中晶在镁法脱硫及废液制备硫酸镁工艺的基础上自行研发的专利技术，该技术是目前世界上成功商用的烟气综合治理技术。
本文重点介绍天津荣程联合钢铁有限公司150万吨球团FOSS®烟气脱硫脱硝一体化技术的应用情况，不仅从脱硫、脱硝，还从除尘、副产物效益以及新型的商业合作模式“DBO+V”等多个方面进行应用分析。
2、 天津荣程联合钢铁150万吨球团矿烟气镁法脱硫的技术应用情况
2.1 烟气设计参数
a、总烟气量：780000Nm3/h(工况);
b、SO2含量：1600mg/Nm3(标态，干基，12%O2);
c、NOx含量：450mg/Nm3(标态，干基，12%O2);
d、烟气中的尘含量：175mg/Nm3(标态，湿基，12%O2);
e、原烟气温度：110-160℃。
2.2烟气排放及工艺指标：
a、SO2排放指标：﹤30mg/Nm3;
d、NOx排放指标：<65 mg/Nm3
c、烟粉尘排放浓度：﹤10mg/Nm3;
d、同步开动率：100% ;
e、FGD装置使用寿命不低于20年;
f、FGD系统总阻力<1000pa;
g、工艺水耗量：22t/h。
2.3工艺流程
根据上述烟气参数，经专业工程师分析，制作以功能团为核心的强制氧化系统。将氧化镁粉、金属氧化物、增稠剂按一定比例与一般工业水混合制浆，熟化后的浆液留在浆液罐中备用。FOSS功能团、强制氧化物和水在相互作用下，在反应塔系统内营造出强氧化环境，使NO氧化成NO2，SO2氧化成H2SO4，Hg0氧化成Hg2+。通过加入的Mg(OH)2，与NO2、 H2SO4、HgCL2进行吸收反应，生成硝酸镁、硫酸镁的混合液。反应塔内底部跟烟气充分反应后的混合浆液，当pH值和密度达到工艺要求指标时，通过过滤系统，进入硫酸镁生产系统。烟气中的粉尘颗粒，被黏稠剂吸附粒径逐渐变大，在旋流式除雾器的离心力作用下，99.99%以上的尘粒及雾滴被捕集，干净烟气直接排放。过滤后的清液进入蒸发、结晶、离心系统，得到湿的硫酸镁，经过干燥系统干燥后，成品通过输送带进入包装车间直接打包成袋。
图1—1 FOSS®烟气脱硫脱硝一体化技术工艺流程图
2.4 运行指标
(1)技术经济指标
本次试运行过程中，主要技术经济参数如表1：
表1荣程钢铁150万吨链篦机-回转窑烟气脱硫装置试运行考核主要技术经济指标
由上表可见，各项性能参数完全达到设计要求。脱硫效率超过设计值，脱硫剂的利用率达到99.0%，烟囱雨所形成的条件从技术上被排除了。
(2)副产品硫酸镁质量
数据表明副产硫镁质量达到了HG/T 2680-2009合格品标准，数据如表2：
表2荣程钢铁150万吨链篦机-回转窑烟气脱硫装置试运行考核副产硫酸镁质量
2.5 系统的经济分析
根据荣程钢铁烟气脱硫工程的运行数据测算本项目的运行经济指标，其结果如表3 :
表3 荣钢150万吨链篦机-回转窑工程运行经济指标
该项目的吨矿脱硫脱硝除尘成本为9.4元/吨矿，远远低于目前行业内普遍在14～20元标准。
2.6 使用情况及应用效果
(1)循环经济指标达到国际先进水平
荣程150万吨球团矿项目的各项指标如：脱硫效率、脱硝效率、除尘效率、副产物回收率等都已达到国际先进水平。整个运行过程无固体废弃物、废水零排放，副产物的经济价值高。
(2)FOSS®烟气脱硫脱硝一体化技术较好的适应了球团工况
FOSS®烟气脱硫脱硝一体化技术在荣程150万吨链篦机-回转窑上应用效果及常见问题反馈情况充分说明该技术系统可靠、可以保证运行同步率100%的特点，具备了在球团矿领域推广应用的条件。
(3)能满足高硫燃料的要求
在烟气含硫量达到4500mg/Nm3的情况下，排放指标始终控制在100mg/m3以下。该技术完全可以满足燃料含硫量不断增高变化的情况。
(4)稳定的脱硝效率
入口烟气中氮氧化物浓度在300—450 mg/Nm3区间内波动，出口氮氧化物浓度在45～70之间。脱硝效率始终保持在85%左右。实践证明，FOSS®烟气脱硫脱硝一体化技术在110-160℃范围内具有稳定的脱硝效率。
(5)对细微颗粒物有较高的捕集效率
在烟气含尘量达到低于150mg/m3的情况下，排放指标始终控制在15 mg/m3以下。该镁法脱硫技术不仅满足了较高的脱硫要求，还满足了其他脱硫工艺所不能满足的降低烟尘含量的特点。
3 “DBO+V”新商业合作模式的实践结果
荣程投资1800万建设脱硫系统，北京中晶佳镁投资1200万元建设硫酸镁生产系统，由北京中晶佳镁承包脱硫系统及副产品制备系统的运营维护工作，承包运营期为10年。
3.1采用“DBO+V”模式的实际效果
效果一：荣程钢铁150万吨球团项目年减少800万左右的直接运行费用支出。中晶佳镁不仅是承建方，同时也是运营承包者，十年运营期内所有的备品备件、维护保养、设备更换全由中晶佳镁承担，所以荣程所投的2800万就比EPC总包模式得到了更多的安全保障、质量保证。
效果二：100%同步运转率的实现带来的是直接经济收益。运行至今脱硫系统没有出现任何问题导致链篦机不得不停机的情况。这套镁法脱硫系统不仅给荣程节省了大额的脱硫运营、维护费用， 还节约了荣钢投入在脱硫设施上的管理费用，获得较多的直接收益同时，还取得了产量方面的有效保证。
效果三：脱硫石膏的处理是个棘手的问题，原来每天产生的脱硫石膏需要花费不少的费用与精力，而150万吨球团矿脱硫全程不产生固体废物，无二次污染情况发生，给荣程减少了固体废处理费用，减轻了管理压力。
效果四：无“烟囱雨”现象和“拖尾”现象发生。原来环保部门一检查，我们的接待人员就特别紧张，担心下雨给各检查单位造成不好的影响，150球团排出的烟气不但非常干净，而且没有普通湿法工艺大量的水蒸气排放，烟囱外排的蒸发量是普通钙法工艺的三分之一。
4 结论
(1)FOSS®烟气脱硫脱硝一体化技术无固体废弃物产生、无二次污染、废水零排放，副产品硫酸镁的成功产出实现了钢铁行业烟气治理走上循环经济之路，对于打造绿色钢铁行业形象有较大促进作用;
(2)FOSS®烟气脱硫脱硝一体化技术具有在一塔内同步实现脱硫、脱硝的功能，可实现100%同步运转率。初投资比现有脱硫脱硝工艺(钙法工艺+SNCR/SCR)降低30%，运行成本降低40%以上，对于钢铁行业降本增益，减少环保带来的成本与管理压力有较明显的帮助;
(4)DBO+V商业合作模式可以减轻钢铁企业的建设风险、运营风险，由承包方负责建设、运营、维护保养等工作，将费用固定化，提前锁定成本，转嫁经营风险，是一种目前市场上较先进的商业合作模式。
