1、1 预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气脱硫技术规范预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气脱硫技术规范 有色金属行业标准有色金属行业标准 （征求意见稿）（征求意见稿） 编制说明编制说明 济南澳海炭素有限公司济南澳海炭素有限公司 山东晨阳新型碳材料股份有限公司山东晨阳新型碳材料股份有限公司 2018 年年 9 月月 2 预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气脱硫技术规范 征求意见稿征求意见稿编制说明编制说明 一、工作简况 1 立项目的和意义 炭阳极作为电解铝生产的重要原料，正常电解生产中，每生产 1 吨铝要消耗 0.5 吨左右 的炭阳极，因此炭阳极是铝电解生产中一种消耗量较大的原材料。石油焦是炭阳极的生产的 主要原材料，生
2、产 1 吨炭阳极需要 1.2 吨石油焦，煅烧石油焦成为炭阳极生产的重要工序。 由于石油焦供应市场的制约，现有石油焦原料硫含量普遍偏高，致使煅烧的烟气中 SO2 含量也偏高，烟气中的二氧化硫作为传统型大气污染物之一，煅烧炉烟气中的污染物为 二氧化硫、氮氧化物和粉尘。其中二氧化硫又称亚硫酸酐，化学式为 SO2，是一种有刺激味 的无色气体，对人体及大气环境造成潜在的危害和污染。国家和地方都非常重视对其严格治 理。需要进行烟气脱硫后才能进行排放。为进一步加强大气污染防治工作，国家环保部于 2013 年 12 月发布了强制性国家标准 GB25465-2010 铝工业污染物排放标准的修改单， 将石油焦煅烧
3、烟气的二氧化硫限制在 100mg/m3 以下，以现有行业内的总体情况来看形式非 常严峻。因此为了全面有效贯彻落实大气污染防治法和环境保护法，制定相应技术 规范任务紧迫、意义重大。标准的制定实施可引导和规范企业积极进行配套脱硫装置的建设 和运行，开发并推广符合我国国情、技术应用成熟、经济适宜的脱硫方法和设备，严格控制 二氧化硫排放量，实现外排烟气中 SO2 浓度和单位年度 SO2 排放总量双达标。促进产业进 步，彻底解决高硫石油焦煅烧引起的行业环境治理难题，有效实现硫资源的综合利用，变废 为宝，实现对有害气体二氧化硫的最佳回收利用，转化为市场需求的副产品，完全符合 “环保增效，节能减排”的基本国
4、策。 随着铝工业的发展，铝用炭阳极生产规模逐年扩大。从 2012 年开始，炭阳极每年以高 于 10%的增幅在增长，2017 国内电解铝产量 3200 万吨，炭阳极 1800 万吨，出口煅后焦 160 万吨，则需要煅烧石油焦约 2200 多万吨，煅烧处理量相当大。煅烧中，按石油焦平均硫含 量为 2.53.0%计算，按 15%的硫进入烟气中，每年煅烧石油焦要排放 SO2量约 20 余万吨。 为进一步加强大气污染防治工作，贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共 和国大气污染防治法，落实国务院批复实施的重点区域大气污染防治“十二五”规划的 3 相关要求，保护和改善生态环境，保障人体健康，国家环境保护
5、部对工业污染物排放标准 （GB 465-2010）国家污染物排放标准进行修改完善，制定了上述标准的修改单，标准的对 大气污染物进行了更加严格的规定，其中石油焦煅烧炉（窑）二氧化硫排放限值由400mg/m3 修订成100 mg/m3，由环保部与国家质量监督检验检疫总局联合发布，标准的修改单自发布 之日起实施，这将给铝用炭素工业的烟气达标排放带来新的要求。 炭阳极生产过程中对环境造成的污染，若不及时治理，必会对当地的环境造成危害， 而国家也加大了对环境保护的力度，从标准、法规等方面不断提高控制指标，对炭阳极生产 煅烧烟气进行脱硫、除尘治理非常必要，而且迫在眉睫，煅烧炉烟气脱硫技术亟待规范。 “十三
6、五”时期，铝用炭素工业既面临着发展机遇，也面临新的挑战。随着建设资源节 约型、环境友好型社会战略的推进，应对全球气候变化，减少二氧化硫等气体排放的新形势， 对节能减排、保护环境提出了新的、更高的目标和任务。 按照大气污染防治行动计划等文件要求，“十三五”期间要针对火电、钢铁、石化、 水泥、有色、化工等企业以及燃煤锅炉项目等“6+1”类重点行业（领域）制定大气污染物特 别排放限值，涉及多项国家污染物排放（控制）标准制修订项目。经研究整合后，拟发布 25 项设置大气污染物特别排放限值的国家污染物排放（控制）标准，其中 18 项标准已经发布， 涵盖了火电、钢铁、水泥行业和大部分有色行业、部分化工行业
7、，其余标准制修订工作也在 抓紧推进，尽快尽早完成全部 25 项排放标准。循环经济、节能环保是国家“十三五”期间结 构调整、转型升级的主攻重点，也是关乎国计民生的重大问题。2015 年 1 月 1 日新的环境 保护法颁布实施，对环境治要求和治理将会更加严厉。2017 年，国家加大力度治理环境， 环保指标进一步加严，国家已经对京津冀周边地区采取限值排放，今后的环境保护和治理这 一工作重点将会更加突出和加强。 随着国家环保力度的加大，检测指标增加，检测值越来越低，2017 年 10 月 1 号将执行 超低排放标准 SO2：100mg/m3、NOX：100mg/m3和粉尘：10mg/m3，由国内出台的
8、相关标准 和法规，尤其是国家推出“2+26”新规，可以看出，国家对烟气污染治理十分重视，在多项法 规中已明确提出治理要求。目前国内未有预焙阳极用石油焦煅烧烟气脱硫方面具体的相关技 术规范标准，因此制定预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气双碱法脱硫技术规范国家标准， 将对铝用炭素行业的节能减排做出很大贡献，是十分必要，且迫在眉睫的。本标准根据国家 相关环保法律法规，围绕铝工业污染物排放标准相关技术参数，制定铝用炭素行业石油 4 焦煅烧烟气脱硫技术的生产设施、工艺技术要求、质量保证能力等方面的规范，实现铝用炭 素行业污染物排放总量控制，推进清洁生产，实现铝用炭素工业持续、稳定、健康发展，加 强技术创新，开
9、发和推广应用铝用炭素煅烧烟气治理工程技术，并形成相关的技术规范，推 动企业的良性发展是非常有必要的。使行业在防治污染改善环境的同时，为铝用炭素工业的 节能减排提供技术支撑，不断推进铝用炭素行业的发展。 2 任务来源 根据国家工业和信息化部 2018 年第二批行业标准制修订项目计划要求，计划号为： 2018-0503T-YS铝用预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气脱硫技术规范有色标起草任务，由 济南澳海炭素有限公司（氨法）和山东晨阳新型碳材料股份有限公司（双减法）负责起草， 索通发展股份有限公司参与完成标准制定工作，任务完成时间，2020 年。 3 项目编制组成员 本项目的编制组由济南澳海炭素有限公司、
10、山东晨阳新型碳材料股份有限公司等单位组 成。 3.1 济南澳海炭素有限公司（氨法脱硫单位） 国家高新技术企业，国家级企业技术中心。公司创建于 2001 年，注册资本 2400 万元， 占地 15 万平方米，现有员工 800 余人，工程技术人员 225 人，主要从事铝用炭素制品的生 产、研发与经营，主导产品为铝电解用预焙阳极。2017 年实现销售收入 252712.25 万元，出 口创汇 7638.56 万美元，利润 24358.03 万元，税收 11806.79 万元，同比分别增长 48.03%、112.37%、23.26%。公司现有生产设备先进齐全，技术力量雄厚。公司与湖南大 学建立了长年技
11、术合作关系，世界上最顶尖的炭素技术权威瑞士 R&D 公司为澳海公司 提供技术支持。公司投资 2600 万元建立的技术中心，全部检验、检测设备和工艺试验设备 从瑞士 R&D 公司和德国布鲁克公司进口。截止目前，公司共取得 52 项国家专利，其中发明 专利 7 项；拥有 12 项省级科技创新项目、1 项自主创新计划、1 项省火炬计划，公司累计取 得了 10 项省级以上科技成果，3 项市级科技成果。公司通过了 ISO9001 质量管理、 ISO14001 环境管理、GB/T28001 职业健康安全管理及 GB/T23331 能源管理四体系整合认证， 先后被评定为“中国预焙阳极出口生产基地”、“山东百
12、强私营企业”、“山东省清洁生产先进单 位”、“济南市创新型企业”、“济南市节约集约用地示范企业”、“全市十大外贸出口企业”、 5 “泉城十大敬老企业”；公司“VAST SEA 及图”商标被评定为“山东省著名商标”，“VAST SEA”牌铝电解用预焙阳极被评为“山东名牌产品”。经营方面，公司始终坚持“以客户为中心” 的市场开拓原则，致力于为客户提供优质的产品质量和售后服务，完全满足客户的质量需求， 收获了良好的口碑。产品销往十多家国内大型铝厂，并在北美、北欧和中东等国家和地区有 较高的市场占有率。公司技术中心，在准确掌握本行业最新科技动态的同时，及时研发行业 前沿技术课题。未来，公司计划用 57
13、 年的时间，实现炭素的清洁生产和产品的升级换代， 建成横跨电解铝、工业硅、钢铁、电力四大行业，拥有四大类、上百规格产品，年产值突破 50 亿元的炭素生产基地，力争为经济社会发展做出更大的贡献 3.2 山东晨阳新型碳材料股份有限公司（双碱法脱硫单位） 国家高新技术企业，国家级企业技术中心。公司创建于 1987 年，注册资本 1.95 亿元， 总资产 33 亿元，员工 3000 人，山东晨阳新型碳材料股份有限公司作为铝用炭阳极生产、技 术研发基地，年产炭阳极 50 万吨，年出口炭阳极 25 万吨，国内铝用炭素的领军企业，为铝 用炭素标准研发示范基地、中国有色金属工业协会、中国铝业集团理事单位，全国
14、有色标准 化技术委员会员、炭素分会副会长单位、武汉科技大学博士后创新实验基地，拥有国家级企 业技术中心、国家认可的碳素检测实验室，国家级煤化实验室，山东省碳素新材料工程技术 研究中心，并率先通过 ISO9000 质量管理体系认证、ISO14000 环境管理体系认证、 OHSAS18000 职业安全健康管理体系认证，1996 年，公司与世界上最顶尖的炭素技术权威 瑞士 R&D 公司合作。投资 200 万美元采购瑞士 R&D 公司和德国布鲁克公司设备，具备 对外送样检验、仲裁的资格。先后荣获山东省科技创新企业、国家高新技术企业、中国专利 山东明星企业等称号，在国内外同行业享有较高的声誉。公司拥有国
15、家级技术中心等一批科 技创新平台，拥有专业技术人员 200 余人，技术力量和人才实力非常雄厚，一直致力于铝用 炭阳极技术的试验与研究，与国内外科研院所进行技术合作，获得国家发明专利 20 余项， 实用新型专利 50 余项，创新成果 80 余项。公司具有专门的标准工作的科室，标准工作由专 人负责，具有国家及行业标准起草资格，是有色标委会轻金属技术委员会委员委员，具有标 准的审定和评审能力。曾承担了多项国家、行业标准的制（修）订任务，修订起草标准数 30 余项。公司拥有数十项行业领先、具有自主知识产权的专有核心技术，多年来在铝用炭阳极 传统产业进行升级改造，推进节能环保和循环经济的发展，成为节能环
16、保的典范。公司以高 6 深的技术研发，有效促进了铝用炭素生产的节能、降耗、减排、增效，极大的提升炭阳极生 产技术，有力推动了铝用炭素技术的进步，并引领着整个铝用炭素行业的不断发展。 4 主要工作过程 济南澳海炭素有限公司(氨法脱硫单位)和山东晨阳新型碳材料股份有限公司（双碱法脱 硫单位）接受任务后成立了预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气脱硫技术规范有色标编制起 草小组。根据我国铝用炭素行业烟气排放治理的具体情况和发展趋势，参照其他行业相关标 准，采取现场调研与资料信函调研相结合的方式，以本单位石油焦煅烧烟气脱硫工程实例为 基础，在进行多方位调查、研究、咨询、论证等工作的基础上编制完成了讨论稿。 二、
17、标准编制原则 本标准整个编制过程注重以数据说话，以事实为依据的编制原则。 1） 科学性原则：在对预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气脱硫治理的基础上，结合相关国 家、行业标准确定本标准。 2） 适用性原则：本标准是在对国内同行业生产厂家进行调研的基础上，根据技术发展 水平及测试数据确定技术指标取值范围，对烟气脱硫治理具有较强的指导意义和适用性。 3） 可证实原则：本标准中技术指标均来自于我们公司按照本标准进行烟气治理，可满 足国内相关法律法规的要求。 4） 规范性原则：本标准严格按照 GB/T 1.1-2009标准化工作导则 第 1 部分：标准的 结构和编写给出的规则进行起草，文本格式规范。 三、确定
18、标准主要内容的论据 1 适用范围 本标准适用于预焙阳极生产用石油焦煅烧烟气的脱硫技术要求，以利于用户根据自己的 实际情况选择合适的烟气脱硫技术。 2 总则 2.1 总体要求 2.1.1 烟气脱硫排放要求 为进一步加强大气污染防治工作，贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共 7 和国大气污染防治法，落实国务院批复实施的重点区域大气污染防治“十二五”规划的 相关要求，保护和改善生态环境，保障人体健康，国家环境保护部对工业污染物排放标准 （GB 465-2010）国家污染物排放标准进行修改完善，制定了上述标准的修改单，标准对大 气污染物进行了更加严格的规定，其中石油焦煅烧炉（窑）二氧化硫排放限值由
19、 400mg/m3 修订成 100 mg/m3。 2.1.2 烟气脱硫检测系统 为贯彻中华人民共和国环境保护法，更好保护环境，保障人体健康，规范环境监测 工作，国家环保部特此批准固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测系统技术 要求及检测方法(HJ 76-2017)，烟气排放企业需按照要求安装烟气排放连续检测系统 （CEMS）对烟气进行连续检测。 2.1.3 吸收剂利用率 氨法脱硫工艺中，氨的利用率要不小于 97%，因低于 97%，吸收反应效果低，达不到脱 硫最佳效果。 双碱法脱硫主要采用高效的脱硫工艺，采用钠基吸收剂进行塔内脱硫，由于钠基吸收剂 碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解
20、度大，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵塞问题。另 一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生，再生出的钠基吸收剂剂再被打回 脱硫塔循环使用。其利用率可高达 97%。双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用，比较适用 于中小型窑炉进行除尘脱硫。 2.2 石油焦煅烧烟气条件的确定 2.2.1 烟气设计风量与烟气量的关系 烟气量是理论值，针对不同炉型设计时应考虑一定系数的过量空气、漏风量及脱硫效率， 设计风量时应略高于实际风量；同时为了节约成本，设计也要与烟气量尽量匹配。本标准中 规定的烟气设计总风量应取原废气量的 110115%经实际运行摸索，完全可达到烟气脱硫目 的。 2.2.2 烟气中主要污染
21、物来源 石油焦是炭阳极的生产的主要原材料，生产 1 吨炭阳极需要 1.2 吨石油焦，煅烧石油焦 8 成为炭阳极生产的重要工序。煅烧中，按石油焦平均硫含量为 2.53.0%计算，按 15%的硫进 入烟气中，国内每年需要煅烧石油焦约 2200 多万吨，则每年煅烧石油焦要排放 20 多万吨的 SO2。 2.3 工艺设计选择 石油焦煅烧烟气脱硫工艺应根据当地吸收剂来源、副产物市场、安全环境等条件进行技 术经济比较后确定使用氨法或双碱法。 3 氨法脱硫 3.1 主要工艺流程 3.1.1 氨法脱硫工艺流程概述 氨法脱硫除尘工艺系统应包含脱硫吸收剂存储供给系统、吸收系统、亚盐氧化系统、硫 酸铵溶液浓缩干燥处
22、理系统。石油焦煅烧烟气经干法净化后进入吸收塔，湿法氨法脱硫除尘 后烟气经除雾器除去液滴，再由烟囱排放，脱硫溶液亚盐经氧化转化为硫酸铵溶液,再经浓缩 干燥最终为硫酸铵产物。氨法脱硫工艺流程见图1。 3.1.2 氨法脱硫工艺系统 3.1.2.1 吸收剂存储供给系统 吸收剂氨水用农用产品的合格品，首先是能满足脱硫工艺要求，同时，也降低生产成本。 3.1.2.2 吸收及亚盐氧化系统 3.1.2.2.1 吸收塔压降 氨法脱硫时，为了减少空气阻力，降低风机能耗，同时减少氨逃逸，不产生二次污染。 本规范中要求吸收塔压力降应低于 1500Pa。 氨水 干电除尘 氨脱硫吸收剂 存储、供给系统 吸收系统 （脱硫、
23、湿法除尘） 脱 硫、湿法除尘 石油焦 煅烧烟气 净化烟气经湿 电除尘排放 排放 脱硫原料 氨水 9 亚硫酸（氢）铵 硫酸铵混合溶液 图 1 石油焦煅烧烟气氨法脱硫工艺流程示意图 3.1.2.2.2 吸收塔除雾器 在湿法脱硫，吸收塔在运行过程中，易产生粒径为 10-60 微米的“雾“，此种“雾“ 不仅含 有水分，还溶有硫酸、硫酸盐、二氧化硫等，会造成风机、热交换器及烟道的玷污和严重腐 蚀，因此，湿法脱硫工艺上对吸收设备提出除雾的要求，被净化的气体在离开吸收塔之前要 除雾。除雾器清洗用喷嘴是除雾系统的主要部件之一，除雾器喷嘴主要是采用优质的塑料或 碳化硅材质制成，具有极高的耐磨性，使用寿命长。 3.1.2.2.3 氨法生成物要求 应保证亚盐溶液氧化空气及溶液良好的气液接触和充足的氧化时间，亚硫酸（氢）铵氧 化为硫酸铵的氧化率不低于 98.5 %，当含量小于 98，会减少副产品品质，造成氨的利用率降 低。 3.1.2.3 氨法脱硫（副）产物质量要求 氨法脱硫最终(副)产物为可利用的硫酸铵化肥产品,其质量应达到 GB 535 合格品的要求。 其质量完全可满足下游客户的需求。 亚硫酸铵 中和氧化反应系统 硫酸铵溶液蒸发 浓缩结晶干燥系统 蒸发浓缩结晶系统 氧化空气 硫酸铵 化肥产品 产
