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隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對鋼鐵需求量的日益增加，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)中鋼協(xié)統(tǒng)計(jì)，2014年我國粗鋼產(chǎn)量達(dá)8.2億t，同比增長0.9%，占粗鋼產(chǎn)量的49.3%。隨著產(chǎn)量的不斷攀升，鋼鐵企業(yè)的大氣污染問題日益嚴(yán)重。鋼鐵行業(yè)排放的大氣污染物主要包括顆粒物、SO2、NOx、重金屬元素和二惡英等。據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)分析，2014年鋼鐵行業(yè)的顆粒物、SO2和NOx排放量分別為101.5萬t，180.7萬t，6.6萬t，分別約占工業(yè)源總排放量的10.4%、4%和7%。

燒結(jié)作為鋼鐵生產(chǎn)過程中污染zui嚴(yán)重的工藝環(huán)節(jié)之一，其煙氣中的顆粒物、SO2、NOx和二惡英排放量分別約占鋼鐵生產(chǎn)總排放量的20%、60%、50%和90%，燒結(jié)煙氣的治理已成為鋼鐵企業(yè)環(huán)保達(dá)標(biāo)的重中之重。

燒結(jié)煙氣污染物治理技術(shù)

燒結(jié)過程的特點(diǎn)是煙氣量大，污染物種類多，且含量波動大，煙氣溫度低。目前燒結(jié)機(jī)頭煙氣污染物的治理措施主要分為3個(gè)方向：源頭減排、過程控制和末端治理。下面小編為您逐個(gè)進(jìn)行分析：

源頭減排

源頭減排是通過對燒結(jié)原料成分的控制，來減少燒結(jié)后煙氣中污染物的含量。燒結(jié)煙氣中的SO2、NOx主要來自于燒結(jié)原料中的S、N；粉塵顆粒主要以鐵及其化合物顆粒為主，還有硅、鈣等鐵礦伴生成分以及不*燃燒物質(zhì)等；重金屬如鉛、砷、鎘、鉻、汞等，也主要來自于燒結(jié)礦。

可以看出，燒結(jié)煙氣中的污染物基本均來自于燒結(jié)原料。同時(shí)，一些燒結(jié)工藝主要參數(shù)，如混合料的含水量、燃料配比、料層厚度、生石灰配比等，對煙氣中SO2、NOx排放也有重要影響。因此，源頭減排主要是在保證燒結(jié)礦性能不受影響的前提下，改變燒結(jié)原料的成分配比或添加不同的成分，調(diào)整優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)，從源頭上減少煙氣中多種污染物的排放濃度，降低末端處理設(shè)備的凈化壓力。

過程控制

過程控制是在燒結(jié)生產(chǎn)過程中進(jìn)行污染物減排，主要方法是采用煙氣循環(huán)技術(shù)。利用燒結(jié)過程的特點(diǎn)，使部分廢氣中的有害成分進(jìn)入燒結(jié)層中被熱分解或轉(zhuǎn)化，消除部分二惡英和NOx，抑制NOx的生成；粉塵和SO2也會被燒結(jié)層捕獲，從而減少粉塵、SO2的排放量；煙氣中的CO可作為燃料使用，降低固體燃耗。

因此該類技術(shù)在去除循環(huán)煙氣中的多種污染物，顯著減少煙氣和污染物的排放總量的同時(shí)，能夠回收循環(huán)煙氣中的余熱，節(jié)省能量消耗。目前煙氣循環(huán)技術(shù)主要包括能量優(yōu)化燒結(jié)技術(shù)（EOS）、環(huán)境型優(yōu)化燒結(jié)（EPOSINT）、低排放能量優(yōu)化燒結(jié)工藝（LEEP）、區(qū)域性廢氣循環(huán)技術(shù)，但由于設(shè)備改造復(fù)雜，國內(nèi)成功實(shí)施的案例較少。

末端治理

末端治理則是采用專門的凈化設(shè)備來脫除燒結(jié)機(jī)頭煙氣中的各種污染物，如電除塵器、脫硫塔、布袋除塵器等，多為單一的污染物脫除設(shè)備。將各單元協(xié)同配套使用，是燒結(jié)煙氣處理*的手段。目前，各設(shè)備均有較好的工程效績，但在越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)背景下，必須通過設(shè)備的改造調(diào)整，或者更換更高脫除效率的凈化設(shè)備來滿足排放要求。同時(shí)，凈化設(shè)備產(chǎn)生的廢棄物難以利用，不當(dāng)處置也會造成后續(xù)的環(huán)境問題，引起二次污染。

01顆粒物

脫硫設(shè)施對入口煙氣的粉塵濃度有較嚴(yán)格的要求，所以煙氣一次除塵至關(guān)重要。國內(nèi)大部分燒結(jié)廠采用三電場、四電場的ESP，基本滿足脫硫入口煙氣粉塵含量40~80mg/m3的要求。煙氣二次除塵技術(shù)則根據(jù)脫硫工藝的不同去選擇，干法、半干法脫硫采用布袋除塵，濕法脫硫采用除霧器或濕法電除塵器對煙粉塵進(jìn)行控制。

雖然電除塵器和布袋除塵器可以達(dá)到較好的除塵效果，但難度在于去除煙氣中細(xì)顆粒物，研究發(fā)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)頭電除塵器前后的煙氣中，PM2.5和PM10占煙粉塵總量的比重變化明顯，PM10由51.23%變?yōu)?3.13%，PM2.5由43.73%變?yōu)?5%，說明經(jīng)除塵后的煙粉塵主要為PM10，以及粒徑更小的PM2.5，因此對煙氣中細(xì)顆粒物的去除，是今后研究的主要方向。

02二氧化硫

目前燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)以濕法和半干法技術(shù)為主，技術(shù)比較成熟，設(shè)備國產(chǎn)化程度高。據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會燒結(jié)機(jī)脫硫統(tǒng)計(jì)，截止至2012年，國內(nèi)脫硫設(shè)備共287套，其中濕法209套，占總數(shù)的72.82%，以石灰（石）-石膏法為主；半干法76套，占總數(shù)的26.48%，主要為循環(huán)流化床法和旋轉(zhuǎn)噴霧法；干法2套，占總數(shù)的0.7%，為活性炭/焦法。

濕法脫硫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:吸收劑利用率較高，脫硫效率在95%以上，對煙氣適用范圍寬，副產(chǎn)物脫硫石膏成分相對穩(wěn)定，二次污染小。其缺點(diǎn)是：工藝廢水中Cl_濃度高，對設(shè)備有一定腐蝕；石灰漿液噴嘴易發(fā)生堵塞情況；除霧器易結(jié)垢堵塞，影響尾氣處理，形成石膏雨，對周邊環(huán)境造成污染。

半干法脫硫技術(shù)應(yīng)用較多的有旋轉(zhuǎn)噴霧半干法、循環(huán)流化床法、MEROS等。半干法脫硫技術(shù)脫硫效率一般為85%~95%，且具有同時(shí)脫除強(qiáng)酸、重金屬和二惡英的潛力，系統(tǒng)不存在腐蝕問題，適合處理煙氣溫度較高、SO2濃度較低的煙氣，基本無廢水排放，尾氣較輕，但副產(chǎn)物是以CaSO3為主的灰渣，易分解應(yīng)用價(jià)值有限。

干法，即活性炭/焦法，主要應(yīng)用于太鋼和寶鋼湛江鋼鐵。優(yōu)點(diǎn)是吸附的SO2氣體可加工成硫酸，具有較高價(jià)值，且無二次污染。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)脫硝、脫二惡英、吸附粉塵及重金屬等效果。但入塔煙氣SO2濃度不能超過2400mg/m3，以避免因吸附熱過高而發(fā)生爆炸。解析后產(chǎn)生的酸為混合酸，要求設(shè)備防腐性能高，而且投資及運(yùn)行費(fèi)用高。

03氮氧化物

NOx脫除工藝主要分為2種，*種是在脫硫工藝后設(shè)置單獨(dú)的脫硝設(shè)備，一般為中溫SCR工藝或低溫SCR工藝。中溫SCR工藝是通過換熱和燃燒器將煙溫加熱到300℃以上，將氨或尿素等噴入煙氣中與NOx反應(yīng)，生成N2后再進(jìn)行排放，脫硝效率可達(dá)80%，但在進(jìn)入脫硝設(shè)施前，燒結(jié)煙氣溫度僅有80~180℃，加熱耗能巨大，且SCR技術(shù)本身投資大，因此經(jīng)濟(jì)適用性較差。目前，應(yīng)用SCR技術(shù)的燒結(jié)廠有日本Kawasaki鋼鐵公司Chiba廠，Kokan公司的Keihin廠，中國臺灣中鋼3、4號燒結(jié)機(jī)。

低溫SCR工藝的溫度窗口在120~300℃，無需加熱煙氣，可節(jié)約大量能源，一般布置在除塵和脫硫設(shè)備之后，以減輕堿金屬元素和SO2對催化劑的影響，但在低溫下，SO2與H2O、NH3易形成黏稠的銨鹽，附著在催化劑表面，使催化劑中毒失活，因此，需對入口煙氣的粉塵和SO2濃度進(jìn)行嚴(yán)格控制。目前，低溫SCR催化劑分為釩鈦體系和非釩系（錳基系為主）兩種，國內(nèi)燒結(jié)機(jī)應(yīng)用工程案例較少。

第2種是在脫硫工藝中聯(lián)合脫除NOx。在活性炭/活性焦法中，由于活性炭/焦炭的催化作用，NOx與注入其中的液態(tài)氨發(fā)生反應(yīng)，分解成氮和水分，NOx脫除效率可達(dá)50%。

中冶節(jié)能環(huán)保有限責(zé)任公司開發(fā)的低溫?zé)煔庋h(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵技術(shù)，在傳統(tǒng)的循環(huán)流化床半干法脫硫工藝基礎(chǔ)上，利用低溫選擇性催化氧化原理，通過使用催化劑以及合理控制工藝步驟和運(yùn)行參數(shù)，先將NO催化氧化為NO2后，再與SO2一起被吸收劑Ca(OH)2或CaO吸收，實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝的目標(biāo)，同采用傳統(tǒng)半干法煙氣脫硫技術(shù)相比，其脫硫效果明顯提高，在實(shí)現(xiàn)脫硫的同時(shí)，也可以脫除煙氣中的NO，脫硝效率超過80%，使得在常規(guī)的煙氣二氧化硫濃度和氮氧化物濃度范圍內(nèi)，硫氧化物和氮氧化物排放滿足國家環(huán)保要求，大大節(jié)省了設(shè)備投資，降低了煙氣污染物排放的控制成本。

04二惡英

目前燒結(jié)煙氣中二惡英控制主要方法為活性炭法，活性炭對二惡英有強(qiáng)吸附作用，被吸附的二惡英，在脫吸塔中無氧、400℃的條件下，分解為CO2、H2O、HCl。太鋼的活性炭工藝可以達(dá)到PCDD/Fs濃度0.15ng-TEQ/m3的煙氣排放能力。

其他工藝是在布袋除塵器前加噴碳裝置，活性炭在煙道里吸附二惡英，并在布袋除塵器被攔截脫除，吸附了二惡英的活性炭可添加到燒結(jié)料中，該工藝國內(nèi)報(bào)道較少，脫除效果有待研究。

結(jié)語

燒結(jié)機(jī)頭煙氣的煙粉塵控制在現(xiàn)有的工藝條件下可以滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)，并有一定提升空間。SO2的控制工藝較成熟，從目前的運(yùn)行狀況來看，以石灰（石）-石膏法為代表的濕法具有更高的脫硫效率，脫硫副產(chǎn)物也可以進(jìn)行綜合利用，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。對于NOx的脫除工藝，低溫SCR和低溫選擇性催化氧化是未來主要的發(fā)展方向。

低溫SCR工藝的研究難點(diǎn)在于催化劑要滿足更低的溫度要求，適應(yīng)更復(fù)雜煙氣工況條件下的煙氣特性，但由于該工藝將有價(jià)值的氨氣作為反應(yīng)原料，并轉(zhuǎn)化為無用的氮?dú)馀懦?，?dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用昂貴。低溫選擇性催化氧化工藝投資成本低，運(yùn)行費(fèi)用少，并生成有經(jīng)濟(jì)效益的副產(chǎn)品，具有能夠同時(shí)脫硫脫氮，減少凈化流程，將是價(jià)值的煙氣NOx凈化技術(shù)。二惡英的脫除尚無成熟工藝，源頭抑制技術(shù)有待進(jìn)一步研究。

隨著越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、符合清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排要求的燒結(jié)煙氣多污染協(xié)同控制技術(shù)是未來的發(fā)展方向。為實(shí)現(xiàn)對多種污染物的排放控制，可以采用具有多污染物脫除效果的單項(xiàng)技術(shù)等。如活性炭/焦法、低溫?zé)煔庋h(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝除塵技術(shù)，一體化設(shè)備能夠有效降低環(huán)境污染的治理成本；還可采用多項(xiàng)技術(shù)組合，如濕法脫硫+低溫SCR，但需要注意各工藝間的協(xié)同和優(yōu)化，建造費(fèi)用及占地情況。