钢铁行业烟气污染物控制技术

在我国新型经济模式下，全国工业水平迅速提高，随之而来的是巨大的经济发展，但是更快的发展却是以环境的牺牲为代价。以化石燃料为主的能源消耗急剧增加，在我国环境综合治理的大趋势之下，传统电力行业的污染物排放受到极为严格的限制。近年来包括钢铁行业在内的传统非电行业所带来的环境污染问题也日益严重，钢铁产业作为国民经济的支柱，如何有效治理钢铁行业的污染物排放，已变得迫在眉睫。

钢铁行业所涉及的生产流程较长，整个生产流程联系紧密，从铁矿石的选取、运输，到下游钢铁炼制工艺，以及钢铁产品的加工工艺，环环相扣，各个流程都伴随着能源的消耗，更伴随着污染物的排放[1]。

表1 钢铁行业主要生产工序的污染物排放种类生产工序或设施 烧结机 球团焙烧设备 热风炉 转炉一次烟气 精炼炉 电炉污染物种类颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、 二噁英颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、二噁英颗粒物、 二氧化硫、 氮氧化物颗粒物、一氧化碳、氟化物 颗粒物 二噁英

纵观整个钢铁产业流程，烧结、球团工序是我国钢铁行业大气污染物排放的主要源头之一。面对日益严格的环保标准，烧结球团污染物受到更为严格的限制。自2015年1月1日起，除特别限制区域之外，现有钢铁企业执行表2的大气污染物排放标准。

表2 主要污染源头大气污染物排放限值/mg·m-3（二噁英除外)生产工序 污染物名称 排放限值烧结、团球颗粒物 80二氧化硫 600氮氧化物 500氟化物 6.0二噁英/ng TEQ·m-3 1.0

新形势下排放标准的严格化，驱动了对现有污染物控制技术的更新需求。尤其是钢铁产业原有的脱硫脱硝技术，并不能完全达到效益、效果的最优化。目前的发展思路，是将传统的单一污染物控制技术进行改进，集多污染物控制于一体，实现多污染物协同控制，大幅度简化操作流程，并且处理效果更优化。多污染物协同控制技术更加适合当代经济的发展方式，也必将会取代原有的单一污染物控制方法。本文分析了烧结球团工序的污染物种类及其生成机理，对已有的钢铁行业多污染物的控制技术进行了总结，分析了现有污染物控制技术的特点及不足之处，并对未来的多污染物控制技术进行了展望。

1 烧结球团烟气特征及主要污染物

1.1 烟气特征

钢铁行业的炼钢主要以铁矿石为原材料，矿石的化学组分较为复杂，故矿石原料在整个生产流程中，其污染物排放的种类也大有不同。相比于电力行业，有些钢厂采用低温烧结技术，或实际的生产条件对烧结技术有所制约，因而对烧结烟气温度的影响较大(120～180℃)。同时烧结球团特殊的焙烧工艺，使得烟气的含氧量（15%～18%）相对于燃煤烟气（5%～8%）有明显提高。此外在各种反应条件的制约下，烧结球团烟气的含湿量一般在7%～13%范围内[2]。

1.2 主要污染物

1.2.1 粉尘

基于钢铁行业的特点，粉尘污染贯穿于整个产业链中且涉及面广[3]。上游产业铁矿石的开采（部分为露天开采）、燃料燃烧预处理、炼钢过程、下游钢铁产品加工以及运输流程中，未经处理的粉尘中包含多种污染物如重金属、金属氧化物、碱金属等。钢铁产业所特有的除尘设备（包括布袋除尘或湿式除尘等），可有效降低粉尘中污染物的浓度。

1.2.2 二氧化硫

二氧化硫是烧结烟气中的主要污染物，大多来自于矿石原料的燃烧[3]。基于铁矿石的化学组成，铁矿石中的硫绝大部分是以硫酸盐以及硫化物的形式存在。与矿石原料不同，燃料中的硫多以有机硫的形态存在。不论是硫化物或者是有机硫，都会在燃烧过程中与氧气反应而生成二氧化硫，硫酸盐则在分解过程中产生二氧化硫。若没有后续处理工序，二氧化硫的排放量无疑是巨大的。另外不同产地的矿石原料其品质不同，也会在燃烧过程中引起二氧化硫排放量的波动[4-5]。

1.2.3 氮氧化物

氮氧化物与二氧化硫类似，排放浓度易受原料品质和燃烧温度的影响[6]，原料、燃料当中的N与O在高温时发生反应，产生大量的氮氧化物，一氧化氮占有近90%的比例。如今，应用成熟的氮氧化物控制方法主要有SCR、SNCR以及二者联合的SCR+SNCR技术。由于烟气本身的温度较低，不能达到传统脱硝工艺所需的反应温度，故在脱硝处理前，烟气必须进行二次升温，也因此大幅度提高了生产成本。

1.2.4 二噁英

二噁英的产生途径包括3种[1]：1）前驱体化合物经有机化合反应生成；2）C、H、O、Cl等元素通过一些基元反应生成PCDDs/PCDFs（又称“从头合成”）；3）热分解反应生成。由于钢铁行业所使用的原材料中含有高分子有机化合物，一些芳香族化合物和多氯联苯在烧结过程中所达到的温度可分解产生二噁英。温度不同，二噁英的生成方式也大不相同。温度控制在250～450℃时，二噁英主要是通过燃烧过程中的多相催化反应生成；温度达到500～800℃时，二噁英主要通过高温气相合成。烧结球团工序的温度属于低温范围，并且原料中存在金属离子和无机氯离子，同时所处环境具有氧化性，因此，从头合成是烧结工艺二噁英的主要来源。

文章来源：《烧结球团》 网址: http://www.sjqtzz.cn/qikandaodu/2021/0709/526.html