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【中國環保在線 名家論談】“在煙氣治理過程中，鋼鐵企業要高度重視源頭減量和過程控制技術的應用，同時要結合自身實際，慎重選擇治理技術，不要盲從，只有這樣，才能達到事半功倍的效果。”中國金屬學會專家委員會主任王天義在近日召開的2018鋼鐵工業綠色制造發展論壇暨全國冶金能源環保會議上，對當前鋼鐵工業主要的煙氣治理技術進行了介紹，并談了他對煙氣治理的一些思考與看法。
鋼鐵工業須抓緊落實超低排放改造方案
王天義指出，目前我國鋼鐵產能90%以上是“高爐煉鐵→轉爐煉鋼”長流程。在鋼鐵生產全流程中，鐵前系統污染物排放量占總排放量的90%。按年產7億噸生鐵這一數值進行估算，我國每年產生的粉塵量約為100萬噸、二氧化硫量約為160萬噸、氮氧化物量約為60萬噸。煙氣治理，特別是鐵前系統的煙氣治理是當務之急。鋼鐵工業要深刻認識到其緊迫性，在滿足當前國家和地區排放標準的基礎上，抓緊落實《鋼鐵企業超低排放改造工作方案》。
王天義表示，《鋼鐵企業超低排放改造工作方案》有4大特點。一是目標要求高。該方案所定標準不僅比現行國家標準有了大幅度提高，而且遠高于國外標準。
二是涵蓋范圍廣。該方案不僅涵蓋了鋼鐵生產全流程，而且進一步細化了各工序內的指標，包括有組織、無組織排放源和運輸污染源。
三是考核辦法嚴。該方案明確要求95%以上小時均值排放濃度必須達標。
四是時限要求明確。該方案針對不同地區分別制定了2020年10月底、2022年底和2025年底的時限要求。
煙氣的源頭和末端治理技術
王天義對焦爐燃燒智能控制技術、燒結煙氣循環技術、燒結煙氣分段治理技術等煙氣治理源頭減量和過程控制技術進行了介紹。他指出，氮氧化物的產生與溫度相關，當溫度低于1300℃以下時，煙氣中氮氧化物的含量很低；當溫度達到1400℃以上時，煙氣中氮氧化物的濃度急劇上升。當焦爐火道溫度在1300℃~1350℃時，主火道溫度每變化10℃，煙氣中氮氧化物的生成量就會增加或減少30毫克/標準立方米。通過焦爐燃燒智能控制技術，不僅可有效降低氮氧化物的產生量，而且還可降低煤氣的消耗量，提高焦炭質量。這種技術投入低，幾乎不產生運行費用，是煙氣治理的優選方案。目前，鋼鐵企業使用該技術可將煙氣中的氮氧化物控制在500毫克/標準立方米之內，甚至達到350毫克/標準立方米。
燒結煙氣循環技術即將部分外排煙氣(根據煙氣的含氧量進行控制，一般為20%~50%)返回燒結重新利用，從而達到節能(可使燃料比降低3千克/噸~5千克/噸)和減少煙氣處理量的雙重目的。首鋼遷鋼的相關技術使其燒結綜合返礦率下降了6.6個百分點、燃料比降低了3.35千克/噸、高爐粉塵排放降低了27.3%、二氧化硫減排15.34%、氮氧化物減排22.37%。
燒結煙氣分段治理技術是根據燒結煙氣排放特點提出的。王天義指出，燒結煙氣具有前半段溫度低、氮氧化物濃度高、二氧化硫濃度低，后半段溫度高、二氧化硫濃度高、氮氧化物濃度低的特點。對燒結煙氣進行分段治理，可以幫助鋼企在充分利用燒結余熱資源的同時，實現率、低成本、低能耗的二氧化硫和氮氧化物減排。該技術現已完成實驗室相關工作，尚有待進一步的工程驗證。
在煙氣末端治理方面，王天義介紹了單級吸附活性炭煙氣協同凈化處理技術、二級吸附活性炭煙氣協同凈化處理技術、逆流活性炭煙氣凈化技術、循環流化床氧化脫硫脫硝一體化技術(FOSS法)等。
活性炭煙氣協同凈化處理技術是以煤基活性炭為吸附劑，吸附煙氣中的二氧化硫，完成吸附后的活性炭可通過加熱的方式產生高濃度混合氣體，并用于制取濃度為98%的硫酸；利用活性炭的催化功能，加入適量的氨，將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水，脫硝率可達50%～90%。
王天義表示，目前，我國鋼鐵企業治理煙氣主要使用的是單級吸附活性炭煙氣協同凈化處理技術，尚不能滿足超低排放的要求。如國內某鋼廠采用單級吸附活性炭煙氣協同凈化處理技術，可使煙氣中顆粒物濃度達到12毫克/標準立方米、二氧化硫濃度達到11.1毫克/標準立方米、氮氧化物濃度達到71.7毫克/標準立方米，這與超低排放要求有一定的差距。針對使用單級吸附活性炭煙氣協同凈化處理技術所實現的脫硝率不能滿足更高排放標準的問題，中冶長天開發了二級吸附活性炭煙氣協同凈化處理技術，并在寶鋼股份3號燒結機煙氣治理改造工程中得以應用，使其煙氣中顆粒物濃度達到5毫克/標準立方米、二氧化硫濃度達到17.5毫克/標準立方米、氮氧化物濃度達到47.9毫克/標準立方米。此外，王天義還介紹了河鋼邯鋼引進的奧地利英特佳公司逆流活性炭煙氣凈化技術。該技術使河鋼邯鋼外排煙氣顆粒物濃度達到10毫克/標準立方米左右、二氧化硫濃度達到4毫克/標準立方米、氮氧化物濃度達到32毫克/標準立方米。
王天義在介紹北京中晶環保研發的循環流化床氧化脫硫脫硝一體化技術(FOSS法)時表示，目前該技術已在唐山德龍鋼鐵的燒結機上得以應用，可使煙氣中顆粒物濃度達到7.9毫克/標準立方米、二氧化硫濃度達到0毫克/標準立方米、氮氧化物濃度達到43.03毫克/標準立方米，但因去企業實地考察時相關項目剛運行1個多月，其效果穩定性還有待進一步觀察。
3種主要煙氣治理技術優缺點
王天義介紹，目前，我國鋼鐵工業在燒結煙氣超低排放治理方面的主流技術方案有3種形式：活性炭法、SCR(選擇性催化還原)法和氧化法。
王天義表示，活性炭法由于可實現多污染物(如二氧化硫、氮氧化物、二口惡英、重金屬等)的協同治理和污染物的資源化利用，且使用過程中不產生固體廢棄物，而受到大多數大型鋼企的推崇。但與此同時，活性炭法也存在著一些不足，比如，其要實現脫硫效率、顆粒物排放穩定達標，仍需進一步的優化；在運行操作管理不到位時，存在著一定的安全隱患；在制酸時存在廢水處理及酸的利用等問題。
王天義認為，鋼企通過增加催化劑數量、提高反應溫度、增加濕式電除塵設備等措施，并以SCR法為核心，結合其他各種脫硫脫硝工藝，能夠達到超低排放的要求。但需要指出的是，SCR法不可避免地會產生固體廢棄物，且SCR法所使用的催化劑在使用壽命到期后，大多屬于危廢，在回收處理上有一定的難度；催化劑催化效果對煙氣溫度有一定的要求，在低溫催化劑不太成熟的情況下，需對煙氣進行升溫處理，會在一定程度上增加能耗；對煙氣中其他污染物(如二口惡英、重金屬等)處理效果尚待驗證；一次性投資和運行成本較高。
王天義指出，通過對多種氧化法煙氣治理裝置效果進行實地調研發現，總體來看，臭氧結合其他脫硫技術的工藝一次性投資、運行成本較低，工期快，受到一些地區鋼企的青睞。但該方法的缺點主要有：脫硝效率普遍相對較低，基本在50%左右；在生產過程中容易產生拖尾現象(排放出的煙氣顏色發黃)；會產生大量的固體廢棄物等等。
