燒結煙氣是鋼鐵企業(yè)大氣污染物排放的主要來源，主要包含二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、二英、重金屬(鉛、砷、鎘、鉻、汞等)、氟化物和揮發(fā)性有機物(VOCs)等多種污染物，其中前五種污染物對環(huán)境的影響最為突出，尤其是二氧化硫和氮氧化物，二者是霧霾主要成分PM2.5形成的重要前體物?！朵撹F燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》(GB28662-2012)等一系列鋼鐵行業(yè)新排放標準從2012年10月1日正式實施，并于2015年1月1日起實行最新的排放標準。

與此前標準相比，污染物排放濃度限值均大幅收嚴，同時新增了二惡多污染物協(xié)同控制英等污染物的排放限值。據(jù)《中國鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護統(tǒng)計2014》會員單位上報信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計，二氧化硫、氮氧化物和煙粉塵排放量分別為663005.89t、578269.12t和509687.19t，導致燒結生產(chǎn)中二惡英生成量增加。因此，在新的環(huán)保要求下，燒結煙氣污染物的控制已經(jīng)不再是簡單的除塵脫硫，而是需要在單一污染物的治理基礎上，考慮多污染物的協(xié)同控制，從而實現(xiàn)所有污染因子達標排放。那么，開發(fā)新型高效的污染物凈化脫除技術就成為現(xiàn)階段亟需解決的問題。

一、鋼鐵行業(yè)燒結煙氣多污染物排放特征

1.二氧化硫

燒結煙氣中的二氧化硫主要來源于鐵礦石和煤粉等固體燃料，其中的硫化物與有機硫被氧化為二氧化硫釋放，產(chǎn)生量為0.8~2kg/t，排放濃度一般在300~10000mg/m3。

因鐵礦石和原煤品位差異，國內(nèi)鋼企燒結煙氣中二氧化硫的排放濃度為200~6000mg/m3，因此在選擇脫硫工藝時要做到因地制宜。

2.氮氧化物

燒結過程中產(chǎn)生的氮氧化物80%~90%來源于燃料中的氮，且90%以上為一氧化氮，5%~10%為二氧化氮以及微量一氧化二氮，產(chǎn)生量為0.4~0.7kg/t，排放濃度一般為200~350mg/m3。燃料品質差異導致燒結煙氣中氮氧化物排放濃度介于100~600mg/m3之間，個別無法滿足排放限值的企業(yè)面臨增加脫硝裝置來實現(xiàn)達標排放的問題。

3.粉塵

燒結生產(chǎn)粉塵來源于燒結原燃料，燃燒使抽風煙道排出大量的含塵廢氣。該工序粉塵產(chǎn)生量為20~40kg/t(以燒結礦計)，排放濃度一般為1000~5000mg/m3，成分較復雜，主要包括鐵的氧化物、堿金屬、二氧化硅、二氧化鈦和二噁英等。目前，經(jīng)過脫硫后布袋除塵器或濕式電除塵器的粉塵排放濃度均在40mg/m3以下，滿足排放要求。

4.二噁英

燒結工序中的二噁英主要來自于燒結料層中，焦粉、煤等含碳成分和含鐵原料中的含氯載體，以銅、鐵催化在氧化氣氛中于250℃~450℃條件下，在干燥預熱帶形成二噁英。此過程中，二噁英同類物以多氯代二苯并呋喃(Polychlorinateddibenzofurans，PCDFs)為主，大部分燒結機二噁英排放濃度均≤1ng-TEQ/m3，但也存在處于1~5ng-TEQ/m3范圍內(nèi)的燒結機，若想滿足0.5ng-TEQ/m3排放限值，也需在未來調(diào)配原料品位或增設相應二噁英處理設施予以應對。

二、燒結煙氣多污染物協(xié)同控制技術

截至“十二五”末，絕大部分鋼企燒結機都安裝了燒結煙氣脫硫裝置，但氮氧化物、汞和二英的治理工作則剛剛起步，鮮有工程化案例。就燒結煙氣脫硫而言，目前主要采用石灰(石)-石膏法、循環(huán)流化床法等成熟脫硫技術;對于燒結煙氣脫硝，目前還沒有匹配的控制技術，參照火電、水泥等行業(yè)煙氣氮氧化物控制經(jīng)驗，一般采用選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)等脫硝技術，但燒結煙氣溫度較低，通常在180℃以下，難以達到傳統(tǒng)脫硝催化劑反應的溫度，依靠GGH換熱無疑大大增加了系統(tǒng)能耗，且冶金行業(yè)不同于電力行業(yè)，未有脫硫或脫硝電價補貼，因此大大增加了運行成本。

1.半干法(濕法)脫硫除塵+活性炭+SCR(低溫SCR)協(xié)同凈化

半干法(濕法)脫硫+SCR脫硝工藝成功應用于電力行業(yè)，脫硫效率≥95%，脫硝效率為70%~85%。該組合工藝技術成熟，污染物脫除效率高，適用性強，可滿足最新的排放標準，尤其適用于目前我國已建成燒結脫硫的實際情況，業(yè)主只需增設脫硝部分即可實現(xiàn)聯(lián)合脫除，無需推倒重來。但主要問題是，目前商業(yè)催化劑催化活性溫度窗口為280℃~400℃，而半干法脫硫出口溫度為100℃~140℃，濕法脫硫出口溫度更低，因此若想移植此工藝至燒結脫硝應用，將煙氣加熱至催化劑活性溫度窗口，勢必會大大增加能耗，且復雜的燒結煙氣成分對催化劑的使用壽命和維護成本都會構成較大影響。而目前仍處于實驗室或中試規(guī)模的Mn基、Cu基等低溫SCR脫硝催化劑的抗中毒性能還有待檢驗。活性炭通過吸附Hg0來實現(xiàn)對汞的脫除，但吸附效率相對較低。二噁英在高效除塵過程中可實現(xiàn)部分脫除，并通過后續(xù)的吸附或者催化分解可進一步去除。目前，由浙大能源工程學院研制的CDS-FGD+SCR協(xié)同技術已通過中試試驗，獲得了良好效果。

2.活性焦(炭)移動床協(xié)同凈化

活性焦(炭)協(xié)同凈化以物理-化學吸附和催化反應原理為基礎，能實現(xiàn)一體化脫硫、脫硝、脫二噁英、脫重金屬及除塵的煙氣集成深度凈化，解析二氧化硫制硫酸，而氮氧化物則在還原劑氨的氣氛下，經(jīng)由催化作用生成了無害的氮氣和水，整個反應過程無廢水、廢渣排放，無二次污染，是適應燒結煙氣脫硫和集成凈化的先進環(huán)保技術。從日本住友在太鋼450m2燒結機上興建的國內(nèi)首套全進口活性焦協(xié)同凈化項目，到由上?？肆?、中冶北方于江蘇永鋼2號450m2燒結機建成的首套自主知識產(chǎn)權的活性焦一體化脫除技術，表明我國已在此領域有了較大突破，投資和運行成本均有較大幅度的降低，理論上可實現(xiàn)90%以上的脫硫效率與50%以上的脫硝效率，雖然仍存在較多實際問題，如運行穩(wěn)定性，但此法作為目前唯一在國內(nèi)具備成功應用案例的協(xié)同治理工藝，隨著進一步的摸索改進，可作為一種較適用的治理技術。

3.新型一塔式固定床干法聯(lián)合凈化

此工藝由北京科技大學環(huán)境工程系大氣污染防治梯隊研發(fā)，依靠層進式的脫硫—脫硝—脫汞—脫二英一塔式凈化技術路線。首先，經(jīng)除塵后的燒結煙氣通過高硫容的活性焦實現(xiàn)對二氧化硫的高效脫除;隨后，利用雙功能強氧化催化劑，實現(xiàn)進一步的脫汞、脫二噁英;

最后，采用高效低溫SCR催化劑，實現(xiàn)對氮氧化物的低溫脫除。目前，該工藝已完成實驗室測試，在≤150℃的條件下取得了脫硫、脫二英效率≥90%，脫硝、脫汞效率≥70%的優(yōu)良活性。高硫容活性焦可減少其再生頻率，提升其機械性能，減少損耗;雙功能催化氧化材料(不使用鹵素氧化劑)，促使一氧化氮被部分被氧化為二氧化氮，為下一步低溫SCR脫硝創(chuàng)造有利條件。該工藝尚需進行工程實踐測試，以此來檢驗其對實際燒結煙氣復雜成分的抗性，結合實驗數(shù)據(jù)進一步探討應用此項技術實現(xiàn)燒結煙氣協(xié)同治理的可能性。

4.臭氧氧化+催化液相吸收凈化

 該工藝主要是先將煙氣中的一氧化氮通過臭氧的強氧化作用轉變?yōu)槎趸?，同時部分Hg0也會轉變?yōu)镠g2+，再將煙氣引入濕式洗滌塔中參與反應，脫除二氧化硫和二氧化氮等酸性氣體污染物的同時，在雙效催化劑的作用下，煙氣中含有的剩余Hg0也會轉變?yōu)镠g2+，二噁英也將分解生成二氧化碳從而一并經(jīng)由液相吸收，實現(xiàn)協(xié)同凈化，理論上可獲得脫硫效率≥95%、脫硝效率≥80%的較優(yōu)參數(shù)。此工藝原理看似簡單，但對于強氧化劑臭氧添加量尚不能做到精確控制，量少會導致整個反應脫除效率下降，過多則會帶來臭氧逃逸的嚴重二次污染，因此雖然本方法可以通過對現(xiàn)有的濕法脫硫進行改造予以實現(xiàn)，但是對諸如臭氧逃逸、固體廢棄物處置等現(xiàn)實問題的影響，仍需進一步論證解決。

 來源:冶金經(jīng)濟與管理

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