鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣綜合治理技術(shù)

殷鳳良，都國(guó)棟

（濰坊特鋼集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 261000）

近年來(lái)，鋼鐵行業(yè)的污染防治受到了越來(lái)越多的關(guān)注，而要穩(wěn)定地推進(jìn)相關(guān)工作，首先應(yīng)明確具體的實(shí)際情況，例如廢氣的主要成分。在鋼鐵行業(yè)廢氣中，燒結(jié)廢氣比較常見，但因其成分比較復(fù)雜，因此，相關(guān)處理有很大的難度。具體來(lái)看，燒結(jié)廢氣中SO2排放量占到了總排量的50%左右；氮氧化物排放量占到了40%左右；粉塵排放量占到了10%左右。就當(dāng)前的情況來(lái)看，相關(guān)的綜合治理主要是通過(guò)脫硫和脫硝等技術(shù)進(jìn)行，因此，只有做好精細(xì)規(guī)范的防治措施，才能為鋼鐵企業(yè)的發(fā)展提供切實(shí)保障[1]。

1 燒結(jié)、球團(tuán)煙氣特性

對(duì)于鋼鐵行業(yè)的SO2、NO等廢氣來(lái)說(shuō)，主要來(lái)自燒結(jié)、球團(tuán)等工序，其中SO2的排放總量占到了整個(gè)鋼鐵行業(yè)排放總量的80%。就當(dāng)前的基本情況來(lái)看，對(duì)電廠煙氣脫硫和脫硝等技術(shù)的研究比較充分，且有著較為豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。然而，要想穩(wěn)定高效地應(yīng)用，還是要做好實(shí)際情況的精細(xì)分析。但總體來(lái)說(shuō)，球團(tuán)生產(chǎn)情況略優(yōu)于燒結(jié)生產(chǎn)[2]。

1.1 煙氣量大且變化幅度大

通常，燒結(jié)漏風(fēng)很難有效規(guī)避，這樣就使得一部分空氣沒(méi)有通過(guò)燒結(jié)料層，導(dǎo)致難以推進(jìn)高效處理。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，每噸燒結(jié)礦大約會(huì)產(chǎn)生4 000～6 000 m2的煙氣。而就現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，燒結(jié)料透氣性不具有統(tǒng)一性且鋪底料并未達(dá)到均勻的效果，因此，就給煙氣系統(tǒng)等運(yùn)行造成了很大限制，最終導(dǎo)致煙氣量的變化幅度較大。

1.2 SO2濃度變化大

隨著原燃料供需矛盾的不斷激化，以及鋼鐵企業(yè)持續(xù)的壓縮成本，導(dǎo)致企業(yè)所用的燃料在質(zhì)量和成分上有著很大的差異，而相應(yīng)地?zé)Y(jié)球團(tuán)生產(chǎn)所產(chǎn)生的SO2濃度變化幅度也就較大。以首鋼京唐球團(tuán)為例，投標(biāo)初期所用的是巴西carajas礦，其SO2排放濃度不到200 mg/Nm2，但而今應(yīng)用秘魯高硫礦進(jìn)行生產(chǎn)，導(dǎo)致SO2的濃度處在3 000 mg/Nm2，這也是當(dāng)前鋼鐵企業(yè)發(fā)展中的一個(gè)現(xiàn)實(shí)情況[3]。

1.3 煙氣成分復(fù)雜

因所用原料差異性，導(dǎo)致燒結(jié)球團(tuán)煙氣成分比較復(fù)雜，不僅含有SO2和微細(xì)粉塵，還含有NO、HCI、HF、多環(huán)芳烴（PAH）等多種氣態(tài)污染物，同時(shí)，還會(huì)有一些重金屬污染物質(zhì)。

1.4 煙氣溫度變化范圍大

隨著生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化，燒結(jié)球團(tuán)煙氣溫度的變化范圍通常處在120～180 ℃；而一些鋼鐵企業(yè)為了節(jié)約成本，一般采用低溫?zé)Y(jié)，相應(yīng)的溫度則呈現(xiàn)出大幅下降的情況。

1.5 含氧量和含濕量較高

目前，鋼鐵企業(yè)燒結(jié)球團(tuán)煙氣的含氧量和含濕量普遍較高，因此，要想高效地推進(jìn)燒結(jié)球團(tuán)混合料的透氣處理，必須在進(jìn)行燒結(jié)或預(yù)熱之前做好精細(xì)的加工和布置，以確保其含氧量和含濕量等達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2 燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程

在2004年，寶鋼進(jìn)行了燒結(jié)煙氣綜合深度凈化治理等相關(guān)的技術(shù)開發(fā)和工業(yè)試驗(yàn)，這為脫硫脫硝等技術(shù)應(yīng)用提供了極為有利的條件。其中，很多方面都得到了顯著突破，相關(guān)的技術(shù)以及應(yīng)用設(shè)備也都得到了持續(xù)優(yōu)化，進(jìn)而為現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用以及高效的生產(chǎn)等提供了強(qiáng)有力的支持。以微細(xì)粉塵電凝聚技術(shù)相關(guān)的研究來(lái)看，基于其開發(fā)出的一體式電凝聚器，在提升電除塵效率方面有著突出表現(xiàn)。正因如此，此類技術(shù)在寧鋼示范工程中得到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[4]。

而對(duì)于S循環(huán)流化床法，常見的如旋轉(zhuǎn)噴霧法、氧化鎂法等。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，這些脫硫設(shè)施均能有效地脫除燒結(jié)煙氣中的SO2，所達(dá)到的脫硫效率以及同步運(yùn)轉(zhuǎn)率均能達(dá)到90%。近年來(lái)，隨著環(huán)保工作的持續(xù)推進(jìn)，寶鋼在氮氧化物脫除方面也有了更深層次的創(chuàng)新，這對(duì)于促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因此，針對(duì)燒結(jié)煙氣綜合凈化新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用顯得尤為必要，同時(shí)，還應(yīng)做好資源回收和副產(chǎn)物綜合利用等。此外，因當(dāng)前的環(huán)保工作對(duì)氮氧化物等排放有了更為嚴(yán)格的要求，因此，寶鋼也加強(qiáng)了對(duì)活性炭法一體化工藝以及煙氣脫硝等技術(shù)的研究和應(yīng)用，并在寶鋼股份和湛江工程實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3 鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣綜合治理現(xiàn)狀

當(dāng)前，重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)所有的燒結(jié)機(jī)數(shù)量占到了絕大部分，但隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，相關(guān)設(shè)備產(chǎn)能過(guò)剩的情況越發(fā)突出，所存在的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)等相關(guān)的問(wèn)題也比較嚴(yán)重。同時(shí)，國(guó)家環(huán)保部門對(duì)“十三五”期間各污染物的排放也有了更嚴(yán)格的要求，特別是對(duì)SO2排放有了更為嚴(yán)格的控制，因此，鋼鐵行業(yè)相關(guān)的污染防治應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注[5]。

隨著2015年新《環(huán)保法》的頒布和實(shí)施，燒結(jié)煙氣的粉塵以及二氧化碳等污染物有了更為嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)。但就當(dāng)前我國(guó)鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，脫硫相關(guān)的處理并未達(dá)到實(shí)際需求，且在技術(shù)和管理方面也有著很多不足之處，因此，難以切實(shí)保障脫硫等處理技術(shù)的穩(wěn)定與高效。同時(shí)，因脫除工藝技術(shù)未能得到有效利用，且活性炭工藝技術(shù)也未能達(dá)到既定的排放要求，如此一來(lái)，也就難以為實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)提供相應(yīng)保障[6]。

4 鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣綜合治理技術(shù)

隨著生態(tài)環(huán)境建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，鋼鐵企業(yè)單純地應(yīng)用脫硫技術(shù)進(jìn)行燒結(jié)煙氣的處理已達(dá)不到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，因此，加強(qiáng)燒結(jié)煙氣的綜合治理等越來(lái)越普遍。特別是脫硫脫硝等技術(shù)的應(yīng)用，這在節(jié)約能源以及保護(hù)環(huán)境等方面也會(huì)更科學(xué)高效[7]。

4.1 燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)

對(duì)于燒結(jié)煙氣，其涉及的SO2等排放物應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，如腐蝕性較強(qiáng)，極易隨著降雨造成環(huán)境污染。而通過(guò)燒結(jié)煙氣的脫硫技術(shù)則能高效地進(jìn)行廢氣污染處理。對(duì)于脫硫處理，主要涉及的相關(guān)技術(shù)為干法、半干法和濕法。其中，干法主要是通過(guò)LJS循環(huán)流化床法等方法進(jìn)行，但這樣的技術(shù)效率不高且有著諸多的負(fù)面影響，且不能循環(huán)利用；而半干法，通常是通過(guò)密相干塔法、循環(huán)流化法以及SDA旋轉(zhuǎn)噴霧法等方法進(jìn)行相應(yīng)處理；而濕法則是通過(guò)雙堿法、石灰石膏法等進(jìn)行處理，其在脫硫方面有著更高的效率，但極易產(chǎn)生煙囪雨和低溫腐蝕等不良的情況，因此，很難推進(jìn)多種污染源的協(xié)同治理。

就我國(guó)當(dāng)前的基本情況來(lái)看，有3/4的鋼鐵企業(yè)是通過(guò)濕法脫硫進(jìn)行相關(guān)處理。其中，石灰—石膏法脫硫技術(shù)有著更高的應(yīng)用率，該技術(shù)所達(dá)到的脫硫效率也比較高，但極易造成設(shè)備腐蝕等不良情況。此外，對(duì)于脫硫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，重點(diǎn)應(yīng)做好對(duì)塔內(nèi)pH值的控制，鑒于塔內(nèi)硫化物和煙氣含量處在不斷的變化之中，因此，其酸堿度控制很難有序地展開。同時(shí)，因排煙時(shí)的溫度較低，所以極易對(duì)周圍環(huán)境造成不良影響。而氧化鎂法與以上處理方法相比，其優(yōu)勢(shì)在于不易結(jié)垢，但該技術(shù)的缺點(diǎn)是因其產(chǎn)生的廢水難以處理，且產(chǎn)生的硫酸鎂回收投資較大，因此，相關(guān)處理程序比較繁瑣?？傮w來(lái)看，應(yīng)用石灰石膏法進(jìn)行脫硫更為高效，可在相關(guān)處理中廣泛應(yīng)用。

4.2 燒結(jié)電爐煙氣二噁英治理技術(shù)

對(duì)于二噁英，其作為多氯代二苯類聚集體，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但因其有著較強(qiáng)的毒性，所以應(yīng)加強(qiáng)治理。在鋼鐵企業(yè)中，通常采用強(qiáng)化除塵法進(jìn)行相應(yīng)處理，主要是該技術(shù)在降低燒結(jié)煙氣中的氮元素方面有著不錯(cuò)的表現(xiàn)，且有助于其毒性的消解。同時(shí)，通過(guò)在排放廢氣中添加的尿素顆粒或氫氧化鈉等堿性物質(zhì)，也能高效地進(jìn)行相關(guān)處理，所呈現(xiàn)出的治理效果也比較突出。然而，就當(dāng)前的基本情況來(lái)看，針對(duì)二噁英的治理還停留在理論探究方面，實(shí)踐應(yīng)用還未廣泛開展[8]。

4.3 鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)

通常，鋼鐵燒結(jié)煙氣與一般的煙煤煙氣有著很大不同，其煙氣量更大，且成分更為復(fù)雜，溫度多處在120～180 ℃；并且，其含氧量也較高，往往處在15%～18%；另外，含濕量也較大，一般可達(dá)到7%～13%?；阡撹F煙氣的特征，下面對(duì)相關(guān)的拓展技術(shù)進(jìn)行分析。

4.3.1 選擇性非催化還原法

該技術(shù)主要是在一定溫度條件下通過(guò)NH3、尿素等對(duì)煙氣相關(guān)成分進(jìn)行還原處理，最終生成水與氮?dú)狻Ｔ趯?shí)際應(yīng)用中，該方法在火電廠相關(guān)的脫硝處理中經(jīng)常用到，主要是其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性以及便捷性都比較突出，但因脫硫效果不佳且還原消耗率較高，所以并未應(yīng)用于鋼鐵燒結(jié)煙氣的脫硝處理。

4.3.2 選擇性催化還原脫硝法

該技術(shù)主要是通過(guò)催化劑進(jìn)行煙氣的還原處理，其優(yōu)勢(shì)在于，在處理過(guò)程中往往不會(huì)出現(xiàn)二次污染，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也較強(qiáng)，因此，在國(guó)內(nèi)諸多的電廠中都得到了普及應(yīng)用。但因此類技術(shù)的應(yīng)用溫度較高，且整個(gè)的投資和運(yùn)行成本也較高，因此，應(yīng)用于燒結(jié)煙氣的脫硝并不適宜。此外，由于該技術(shù)具備的功能特性較強(qiáng)，能針對(duì)出現(xiàn)的煙氣進(jìn)行全面處理，且在技術(shù)應(yīng)用方式也較為簡(jiǎn)單，因此，能有效提高鋼鐵企業(yè)的治理水平，值得推廣應(yīng)用。

4.3.3 臭氧氧化法

該技術(shù)主要是利用臭氧發(fā)生器將難溶于水的NO轉(zhuǎn)化為易溶于水的NO2等化合物，然后再進(jìn)行后續(xù)的脫硝處理。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，處理比較簡(jiǎn)便且經(jīng)濟(jì)實(shí)用性較高，因此，可用于實(shí)際的技術(shù)處理。

4.3.4 等離子法

（1）電子束法：該技術(shù)于上世紀(jì)七十年代產(chǎn)生，主要是通過(guò)冷卻塔和反應(yīng)器，以及供氨設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)處理。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)主要是通過(guò)電子加速器推進(jìn)高速運(yùn)動(dòng)電子，以此對(duì)煙氣中存在的NOX、O2等成分進(jìn)行撞擊，并在出現(xiàn)活性離子的基礎(chǔ)上推進(jìn)與NOX等的化學(xué)反應(yīng)。通常情況下，此時(shí)會(huì)向反應(yīng)中加入氨，即推進(jìn)與氧化物的化學(xué)反應(yīng)，這樣就能高效地推進(jìn)脫硫脫硝等的處理。就實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，盡管這樣的方法獲得了比較理想的效果，但對(duì)于那些大型的燃煤機(jī)組的脫硫脫硝來(lái)說(shuō)并未有實(shí)際的應(yīng)用意義。

（2）脈沖電暈法：該技術(shù)與電子束法的原理比較相似，但因其沒(méi)有電子加速裝置等的應(yīng)用，因此，呈現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)效益更為突出。在實(shí)際應(yīng)用中，因電壓脈寬較窄，所以，相應(yīng)放電所產(chǎn)生的能量主要傳送給了電子，而相應(yīng)的氣體分子并未被加熱。這樣一來(lái)，就會(huì)使整個(gè)的裝置運(yùn)行在一種低溫且能耗較低的狀態(tài)。

4.3.5 微生物脫硝法

該技術(shù)主要是通過(guò)微生物處理煙氣中NOX的吸收或轉(zhuǎn)化。相應(yīng)的凈化主要包括硝化作用和反硝化作用。一般來(lái)看，硝化作用主要是在有氧環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的氧化處理，而反硝化則在厭氧環(huán)境下進(jìn)行相應(yīng)的氮?dú)膺€原。在實(shí)際應(yīng)用中，微生物脫硝的研究還處在起步階段，且還有著很大的進(jìn)步空間。但相比于其他脫硝技術(shù)，該技術(shù)的處理更為便捷，且裝置和技術(shù)等更為簡(jiǎn)約，因此，能科學(xué)高效地進(jìn)行相關(guān)處理，同時(shí)，所達(dá)到的效果也更為理想[9]。

5 煙氣治理趨勢(shì)

就基本情況來(lái)看，因燒結(jié)球團(tuán)煙氣流量較大且SO2濃度波動(dòng)較大，因此，所涉及的凈化處理應(yīng)做好精細(xì)的技術(shù)措施，這樣所達(dá)到的處理效果才會(huì)更為理想。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生態(tài)建設(shè)的需要，燒結(jié)球團(tuán)煙氣脫硫以及相關(guān)凈化處理呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢(shì)[9]。

（1）干法在節(jié)水凈化處理方面有著更高的處理效率，因此，其取代石灰石膏法等傳統(tǒng)技術(shù)只是時(shí)間問(wèn)題。就當(dāng)前的煙氣脫硫來(lái)看，干法所達(dá)到的效果更為突出，與既定的環(huán)境污染的治理要求更為協(xié)調(diào)。所以，相關(guān)的脫硫處理應(yīng)通過(guò)干法等進(jìn)行，且同時(shí)做好其他方法的協(xié)調(diào)應(yīng)用；

（2）對(duì)于單組分脫硫技術(shù)，隨著近些年來(lái)出現(xiàn)的高度環(huán)保以及工藝擴(kuò)展較高的集成深度凈化技術(shù)，有著更強(qiáng)的取代趨勢(shì)；

（3）對(duì)于深度節(jié)水、硫資源回收等措施，相關(guān)的綜合技術(shù)有著更強(qiáng)的優(yōu)化發(fā)展空間；

（4）當(dāng)前，燒結(jié)機(jī)和球團(tuán)大型化的趨勢(shì)愈發(fā)突出，因此，應(yīng)用脫硫設(shè)備大型化和煙氣處理高通量就越來(lái)越廣泛；

（5）在工藝使用方面，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性受到了更多關(guān)注，且也更為關(guān)注效率和質(zhì)量等的分析，這也是相關(guān)技術(shù)能高效應(yīng)用的一個(gè)重要參考因素；

（6）對(duì)于燒結(jié)球團(tuán)廠的煙氣脫硫來(lái)說(shuō)，應(yīng)基于燒結(jié)煙氣波動(dòng)和煙氣污染成分的特點(diǎn)，以及環(huán)境污染治理等相關(guān)方面的要求進(jìn)行，且應(yīng)同時(shí)做好對(duì)粉塵和重金屬等的精細(xì)處理，從而為高質(zhì)量的脫硫處理提供切實(shí)保障。

（7）要想更為高效地推進(jìn)“十四五”期間對(duì)鋼鐵企業(yè)的二氧化碳的減排處理，就應(yīng)做好脫硫技術(shù)的合理選擇，以此為相關(guān)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供切實(shí)保障。從理論層面上來(lái)看，相應(yīng)的脫硫效率應(yīng)保持在95%以上，同步運(yùn)行率則應(yīng)達(dá)到95%以上。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中涉及的燒結(jié)工序確實(shí)有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義，其關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及生態(tài)污染治理等，甚至于與企業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展密切相關(guān)，因此，務(wù)必要高度重視相關(guān)處理。而由中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限公司、清華大學(xué)、寶鋼等共同自主研發(fā)的活性炭煙氣多污染物協(xié)同治理技術(shù)，在2016年已研發(fā)出來(lái)，并在寶鋼湛江相關(guān)的燒結(jié)煙氣凈化中得到了應(yīng)用。通過(guò)應(yīng)用，各類排放指標(biāo)全部?jī)?yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，顯然這對(duì)于相關(guān)的綜合治理有著更好的促進(jìn)作用。當(dāng)前，我國(guó)在綠色發(fā)展以及生態(tài)污染治理方面有著更為嚴(yán)格的要求，因此，鋼鐵企業(yè)所涉及的燒結(jié)煙氣的污染防治應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，且要做好精細(xì)處理，尤其應(yīng)注意煙氣綜合治理技術(shù)的研究和應(yīng)用，以此為脫硫脫硝等一體化的綜合治理提供切實(shí)的保障，同時(shí)，相關(guān)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)也能科學(xué)地推進(jìn)。但就當(dāng)前的基本情況來(lái)看，所應(yīng)用的技術(shù)還存在著諸多的不足和缺陷，因此，應(yīng)基于實(shí)際情況做好優(yōu)化和改進(jìn)，尤其應(yīng)基于實(shí)際的技術(shù)發(fā)展以及生產(chǎn)環(huán)境和生態(tài)建設(shè)等的需求推進(jìn)優(yōu)化處理，這樣既能達(dá)到相關(guān)的技術(shù)處理效果，也會(huì)更符合既定要求，還可以促進(jìn)整個(gè)鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。