在實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣超低排放的同時(shí)，要警惕不惜代價(jià)以達(dá)到超低排放的誤區(qū)。燒結(jié)煙氣超低排放應(yīng)滿足全生命周期低資源能源消耗、低污染物排放和低生態(tài)破壞的要求。因此，開發(fā)源頭及過程減排和末端治理相結(jié)合的技術(shù)體系，對于實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣超低排放具有重要意義。

本文將從燒結(jié)煙氣多污染物過程控制和高效末端凈化相協(xié)同等方面進(jìn)行詳細(xì)論述。建議收藏！

1 燒結(jié)煙氣及污染物減量技術(shù)

1.1 降低燒結(jié)系統(tǒng)漏風(fēng)技術(shù)

燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)量的大小與風(fēng)箱系統(tǒng)的內(nèi)外壓差△P及移動臺車與風(fēng)箱間結(jié)合面的間隙δ有關(guān)。△P決定于風(fēng)箱內(nèi)負(fù)壓的大小，風(fēng)箱內(nèi)負(fù)壓的大小又決定于燒結(jié)混合料的阻力大小。δ與間隙位置、密封結(jié)構(gòu)、加工制造、運(yùn)行工況等息息相關(guān)。可見，通過加強(qiáng)原料準(zhǔn)備、強(qiáng)化混勻制粒等措施改善燒結(jié)料層透氣性，開發(fā)先進(jìn)的密封技術(shù)以減小設(shè)備動靜結(jié)合面漏風(fēng)間隙是降低燒結(jié)系統(tǒng)漏風(fēng)量的關(guān)鍵。

1.1.1 降低燒結(jié)料層阻力技術(shù)

1）生石灰雙級雙螺旋攪拌消化技術(shù)。

常規(guī)的生石灰消化系統(tǒng)存在消化能力差、時(shí)間短、除塵難度大等問題，限制了該技術(shù)的應(yīng)用。雙級雙螺旋攪拌生石灰消化技術(shù)及裝備，將整個(gè)消化過程分為兩級（一級預(yù)消化、二級充分消化，如圖1所示），延長了消化時(shí)間，完善了消化過程，提高了消化率。它在單螺旋的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)螺旋轉(zhuǎn)子，形成雙軸攪拌形式，具有攪拌、粉碎結(jié)塊和自清理等多重作用與功效，大幅提高了攪拌頻率和消化反應(yīng)速度。

針對生石灰消化過程產(chǎn)生的粉塵強(qiáng)黏結(jié)性、親水性、高分散性及水硬性等幾大特點(diǎn)，開發(fā)出復(fù)合濕式除塵技術(shù)。

雙級雙螺旋攪拌生石灰消化器及配套復(fù)合濕式除塵器已于2016年底在新余鋼鐵6號燒結(jié)機(jī)投入運(yùn)行，與燒結(jié)機(jī)同步作業(yè)，消化率達(dá)87.5%，混合料制粒效果改善，年增產(chǎn)燒結(jié)礦8萬噸，粉塵排放濃度低至9.87mg/m3，配料室環(huán)境明顯改善，消化系統(tǒng)除塵廢水實(shí)現(xiàn)“零”排放。

2）強(qiáng)化混勻制粒技術(shù)。

強(qiáng)力混勻裝備根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可分為臥式和立式強(qiáng)力混合機(jī)。臥式強(qiáng)力混合機(jī)在工作過程中，筒體固定，主軸旋轉(zhuǎn)帶動犁頭運(yùn)動，使物料產(chǎn)生對流運(yùn)動、混合充分。立式強(qiáng)力混合機(jī)在工作過程中，轉(zhuǎn)動的混合桶體和高速旋轉(zhuǎn)的攪拌槳

配合，使混合料進(jìn)行劇烈的對流、剪切、擴(kuò)散運(yùn)動，混勻更為充分。中冶長天成功開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的臥式和立式強(qiáng)力混合機(jī)，其中，立式強(qiáng)力混合機(jī)（如圖2所示）與進(jìn)口愛立許的相比，一次性投資成本可降低40%，運(yùn)行成本可降低20%，且耐磨件使用壽命更長。

 

1.1.2 燒結(jié)機(jī)高效綜合密封技術(shù)

燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)部位中，頭、尾端部漏風(fēng)最為嚴(yán)重，也最難治理。負(fù)壓吸附式端部密封技術(shù)（如圖3所示）以負(fù)壓作為密封動力，迫使風(fēng)箱密封板與燒結(jié)機(jī)臺車底板側(cè)部貼合，達(dá)到接合部的密封，巧妙地解決壓差與密封的矛盾。頂部密封板由分體式改為整板式，徹底消除了傳統(tǒng)分體式浮動密封體之間的間隙所導(dǎo)致的漏風(fēng)，而且省去了灰箱。

該技術(shù)在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用，其中寶鋼湛江2號550m2燒結(jié)機(jī)初期測試漏風(fēng)率僅為17.8%，日本和歌山185m2燒結(jié)機(jī)測試漏風(fēng)率僅為16.7%。燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率降低，有助于降低燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)功率及燒結(jié)煙氣末端治理負(fù)荷。

1.2 燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)

燒結(jié)煙氣循環(huán)工藝是將一部分燒結(jié)過程產(chǎn)生的煙氣返回?zé)Y(jié)機(jī)臺車料面進(jìn)行循環(huán)燒結(jié)的方法。這種方法一方面，可以明顯減少廢氣的排放量，從而降低脫硫脫硝裝置的投資和運(yùn)行成本；另一方面，循環(huán)燒結(jié)過程中燒結(jié)煙氣的部分顯熱和潛熱將被回收利用，一定程度上可以降低焦粉的配比。此外，循環(huán)煙氣中的部分粉塵會被吸附并滯留于燒結(jié)料層中；PCDD/Fs和NOx在通過燒結(jié)料層時(shí)，部分經(jīng)過熱分解得到減排；SO2得以富集，有利于提高脫硫系統(tǒng)的脫硫效率。

根據(jù)燒結(jié)煙氣的來源，循環(huán)工藝又分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)。內(nèi)循環(huán)是從主抽風(fēng)機(jī)前的風(fēng)箱支管取風(fēng)進(jìn)行循環(huán)；外循環(huán)是從主抽風(fēng)機(jī)后的煙道取風(fēng)進(jìn)行循環(huán)。鑒于燒結(jié)煙氣中O2含量不滿足燒結(jié)生產(chǎn)要求（通常不宜低于18%），而環(huán)冷機(jī)中低溫段冷卻廢氣（O2含量與空氣類似）的開發(fā)利用困難，可通過兌入部分冷卻廢氣，來實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣富氧。

目前，我國已將燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)列為鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)的重點(diǎn)推廣技術(shù)。寶武2號600m2新建燒結(jié)工程即采用了該技術(shù)，設(shè)計(jì)過程中除了充分考慮燒結(jié)系統(tǒng)的風(fēng)量平衡、壓力平衡、氧量平衡之外，還借助ANSYS軟件對循環(huán)系統(tǒng)的煙氣混合器、分配器及循環(huán)罩三大核心部件進(jìn)行建模、流場仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，工程投產(chǎn)后預(yù)計(jì)燒結(jié)煙氣外排量減少25%，NOx和二噁英排放量降低20%，噸礦工序能耗降低1-2kgce。

1.3 清潔燃?xì)饬厦骓敶档虲低NOx燒結(jié)技術(shù)

燃?xì)饬厦骓敶导夹g(shù)是在燒結(jié)點(diǎn)火爐后適當(dāng)位置的燒結(jié)料面頂部噴入一定量的燃?xì)猓蛊湓跓Y(jié)負(fù)壓的作用下被抽入料層內(nèi)，并在燃燒層上部燃燒放熱。首先從熱值等量置換角度來講，該工藝是以燃?xì)獯娌糠止腆w燃料；其次，通過噴氣位置的控制，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)料層頂部靠點(diǎn)火煤氣+固體燃耗、中上部靠頂吹燃?xì)?固體燃耗、下部料層靠自蓄熱+固體燃耗的梯級供熱方式，使整個(gè)燒結(jié)料層內(nèi)的熱量分布更合理、熱量利用率更高，從而在整體上降低固體燃料消耗，相應(yīng)的燒結(jié)COx、SOx、NOx等污染物的生成量也相應(yīng)減少。燒結(jié)料層內(nèi)熱量分布更合理，將產(chǎn)生更多優(yōu)質(zhì)復(fù)合鐵酸鈣，也有助于抑制NOx的產(chǎn)生。

中冶長天開發(fā)的清潔燃?xì)饬厦骓敶档虲低NOx 燒結(jié)技術(shù)和成套裝備已在韶鋼360m2燒結(jié)機(jī)上成功投運(yùn)（如圖4所示）。燒結(jié)料面噴入1Nm3燃?xì)猓蓽p少焦粉量1.5-1.8kg，降低CO2排放2%，降低SO2排放5%，降低NOx排放10%，提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度0.15%，提高燒結(jié)礦成品率0.3%。值得注意的是，采用該技術(shù)后，5-10mm粒徑的燒結(jié)礦比例降低1.46%，這對高爐冶煉是非常有利的。

2 燒結(jié)煙氣多污染物協(xié)同深度凈化技術(shù)

國內(nèi)外工業(yè)煙氣治理都經(jīng)歷了從單一除塵，到除塵及脫硫復(fù)合控制，最后到除塵及多污染物協(xié)同治理的過程。通過考察各種技術(shù)路線的多污染高效協(xié)同脫除效率、副產(chǎn)物的資源化程度、運(yùn)行可靠性及性價(jià)比后，普遍認(rèn)為活性炭法煙氣凈化技術(shù)和中低溫SCR技術(shù)比較適應(yīng)鋼鐵燒結(jié)煙氣超低排放技術(shù)要求。當(dāng)然，還有一些其他方法如氧化法等也在不斷探索之中。

2.1活性炭法煙氣凈化技術(shù)

2.1.1 活性炭對不同污染物脫除機(jī)理

活性炭脫硫原理是：利用活性炭的吸附特性和催化特性，使煙氣中SO2與煙氣中的水蒸氣和氧反應(yīng)生成H2SO4吸附在活性炭的表面，吸附SO2的活性炭加熱再生，釋放出高濃度SO2氣體，再生后的活性炭循環(huán)使用，高濃度SO2氣體可被加工成硫酸、單質(zhì)硫等多種化工產(chǎn)品。脫硝原理是：通過活性炭催化氮氧化物和氨反應(yīng)的特性，實(shí)現(xiàn)氮氧化物的脫除。脫汞原理是：利用活性炭的吸附性能脫除煙氣中的汞等重金屬。除塵原理是：與常規(guī)過濾集塵一樣，活性炭層通過碰撞、遮擋及擴(kuò)散捕集來實(shí)現(xiàn)除塵功能。脫二噁英原理是：固體狀與霧狀的二噁英會附著或者吸附在廢氣中灰塵粒子表面，而在通過活性炭層時(shí)被過濾除去，氣狀的二噁英則可通過活性炭層時(shí)的化學(xué)吸附作用而被從煙氣中除去；然后，當(dāng)活性炭進(jìn)行高溫解吸時(shí)，吸附的二噁英會發(fā)生解吸并裂解為無毒性物質(zhì)。

2.1.2 活性炭法煙氣凈化典型工藝

活性炭法具備同時(shí)脫除煙氣中二氧化硫、氮氧化物、粉塵、二噁英類物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。按吸附方式不同，分為交叉流工藝和逆流工藝，其中交叉流是指煙氣與活性炭運(yùn)動方向相互垂直；逆流是指煙氣從下往上，活性炭從上往下移動。兩種塔體物質(zhì)流向，如圖5所示。

交叉流的優(yōu)點(diǎn)是兩相流（即固相流和氣相流）互不干擾、接觸均勻；活性炭層呈整體流均勻連續(xù)下料，且下料口少，易于控制；煙氣中氟、氯等元素對料流影響小，系統(tǒng)無滯料現(xiàn)象，作業(yè)率高；活性炭輸送過程倒運(yùn)次數(shù)少，損耗小；還原劑可實(shí)現(xiàn)分層分級噴入吸附塔，污染物凈化效率高等。這是一種更高效、更經(jīng)濟(jì)、更安全的活性炭煙氣凈化方法，在國內(nèi)外獲得了廣泛應(yīng)用。

2.1.3 活性炭法煙氣多污染物協(xié)同高效凈化關(guān)鍵技術(shù)

1）分層吸附技術(shù)。

基于活性炭對污染物吸附規(guī)律研究，SO2和粉塵的吸附速率大于NOx的吸附速率，即約80%的SO2和粉塵吸附在沿氣流方向活性炭床層前部，由于SO2吸附為放熱反應(yīng)，會導(dǎo)致床層前部大量熱量累積；同時(shí)吸附粉塵后，會降低床層透氣性，增加系統(tǒng)阻損，因此床層前部活性炭需盡快排出。通過研究床層后部活性炭下料速度對出口粉塵濃度、脫硝率的影響，發(fā)現(xiàn)下料速度慢有利于降低出口粉塵濃度，但會導(dǎo)致系統(tǒng)壓力損失急劇增大和脫硝率降低。為解決上述矛盾，開發(fā)了分層錯(cuò)流吸附技術(shù)，即吸附層分為前、中、后三層：前層脫硫+除塵，活性炭快速排出；中層進(jìn)一步脫硫+除塵+脫硝，活性炭排料速度次之；后層深度脫硫+脫硝+抑塵，活性炭慢速排出，從而實(shí)現(xiàn)以不同運(yùn)行參數(shù)適應(yīng)不同污染物的高效協(xié)同脫除。

為實(shí)現(xiàn)各層活性炭的分別控制，基于活性炭物料的特性，開發(fā)了長軸輥式排料結(jié)構(gòu)（如圖6所示），精確保證前、中、后料層下料速度滿足分層吸附速度控制的要求。此外，該結(jié)構(gòu)可以保證迎風(fēng)面上的活性炭下料速度相同，避免了漏斗流現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)活性炭與煙氣充分均勻接觸，提升了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、高效性及經(jīng)濟(jì)性。

2）高效再生技術(shù)。

活性炭在吸附污染物后，需通過高溫解吸以恢復(fù)活性炭活性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源回收和分解有害物質(zhì)。開發(fā)了順流與逆流、溫度與時(shí)間相耦合的解吸技術(shù)，強(qiáng)化了SO2析出及NOx、二噁英無害化處理，提高了解吸氣體純度及SO2資源化利用效率，實(shí)現(xiàn)了對二次污染物的有效控制。

3）活性炭低耗損技術(shù)。

活性炭的耗損分為化學(xué)耗損和機(jī)械耗損，化學(xué)耗損主要與污染物濃度度及凈化要求有關(guān)，機(jī)械損耗主要是顆粒之間、物料與設(shè)備之間及物料翻轉(zhuǎn)過程中的機(jī)械磨損。為了減少甚至消除運(yùn)輸過程中的機(jī)械磨損，開發(fā)了低耗損輸送機(jī)技術(shù)（如圖7所示）和低耗損卸料閥技術(shù)。

4）系統(tǒng)安全運(yùn)行技術(shù)。

活性炭為可燃物質(zhì)，因此采用安全措施及技術(shù)至關(guān)重要。如整體流下料技術(shù)，保障了在吸附塔內(nèi)煙氣與活性炭均勻接觸，無滯料、局部升溫現(xiàn)象。此外，煙溫調(diào)控技術(shù)，吸附塔、解吸塔溫度監(jiān)測及控制系統(tǒng)，輸送機(jī)高溫灶實(shí)時(shí)覓出技術(shù)（如圖8所示）等的采用與設(shè)置，可確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，作業(yè)率與燒結(jié)機(jī)100%同步。

5）余氨循環(huán)利用及廢水“零排放”技術(shù)。

針對SO2資源化過程中產(chǎn)生的制酸洗滌廢水難以處置的瓶頸，分析了廢水中汞、氨氮、氟、氯等的濃度，開發(fā)了廢水預(yù)處理后蒸發(fā)的工藝流程，實(shí)現(xiàn)了廢水中重金屬污泥的微量化、余氨循環(huán)利用、廢水“零排放”，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對煙氣溫度調(diào)控的多重目的。

6）系統(tǒng)組成及應(yīng)用。

活性炭法燒結(jié)煙氣多污染物協(xié)同凈化技術(shù)系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)、解吸系統(tǒng)、活性炭輸送系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等。目前，已應(yīng)用于寶武湛江鋼鐵、寶武本部、安陽鋼鐵等國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)配套燒結(jié)煙氣凈化工程。

其中，雙級多污染物協(xié)同治理技術(shù)于2016年11月在寶鋼三燒成功應(yīng)用，脫硝效率提高到90%。系統(tǒng)投產(chǎn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定，與燒結(jié)系統(tǒng)同步作業(yè)率達(dá)100%，實(shí)現(xiàn)了煙氣出口污染物濃度SO2<10mg/ Nm3、NOx<50mg/Nm3、二噁 英<0.05ng-TEQ/Nm3、粉塵<10mg/Nm3、氟化物<0.06mg/Nm3，Hg基本全脫除，達(dá)到了超低排放。圖9為寶武本部組合式雙級凈化系統(tǒng)建成實(shí)景。

2.2 組合脫硫脫硝技術(shù)

雖然活性炭煙氣凈化技術(shù)在多污染物協(xié)同治理及副產(chǎn)物資源化方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，但對于不同的工況條件、歷史狀況、地理及資源條件，活性炭法煙氣凈化技術(shù)很難說是最佳選擇。因此，基于企業(yè)已有的各種脫硫脫硝技術(shù)，列舉了3種組合式的技術(shù)方案，以使企業(yè)從中選擇資源消耗最低的、性價(jià)比最高的煙氣深度凈化技術(shù)方案。

2.2.1 單級活性炭法耦合中低溫SCR技術(shù)

早期的活性炭煙氣凈化工程中，環(huán)保要求較低，一般采用單級塔，NOx排放難以達(dá)到50mg/Nm3以下。同時(shí)工程現(xiàn)場中，往往場地受限，總圖位置上不具備增加二級吸附塔的空間。此時(shí)，要進(jìn)行超低排放環(huán)保升級改造，可以利用SCR脫硝效果高、占地較小的優(yōu)點(diǎn)，在活性炭煙氣凈化后串聯(lián)SCR脫硝反應(yīng)裝置，進(jìn)一步降低NOx排放濃度。

該工藝能深度協(xié)同脫除SO2、NOx、二噁英、粉塵、重金屬及其他有機(jī)污染物，使煙氣排放達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)SO2的資源化。但也存在如下缺點(diǎn)：① 當(dāng)采用高溫SCR技術(shù)時(shí)，運(yùn)行成本偏高，能耗較大；② 如果未來二噁英的排放限值大幅下調(diào)，采用低溫SCR技術(shù)時(shí)，要注意二噁英排放的達(dá)標(biāo)問題，同時(shí)低溫催化劑的脫硝效果、壽命還需要經(jīng)過實(shí)際工程實(shí)踐的考驗(yàn)；③ 催化劑作為危廢，處理難度較高、成本較大。

2.2.2干（半）法脫硫耦合單級活性炭法技術(shù)

該方法主要適應(yīng)于已經(jīng)建成的干（半）法脫硫裝置，且裝置運(yùn)行良好，脫硫副產(chǎn)物有出路，不會增加環(huán)境負(fù)荷的場合。值得注意的是，要保證原煙氣系統(tǒng)中能夠引出部分高溫低硫煙氣，以便確保活性炭裝置入口的煙氣溫度不會太低，同時(shí)，要保證進(jìn)入活性炭裝置中的煙氣粉塵不宜太高，最好小于30mg/Nm3。

該工藝為已建成的干（半）法脫硫裝置改造升級為深度凈化提供了一條路徑，且能實(shí)現(xiàn)SO2、NOx、二噁英、粉塵及其他有機(jī)污染物的協(xié)同治理，煙氣排放可以達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，且升級改造后不會產(chǎn)生新的有害副產(chǎn)物，同時(shí)投資較省，運(yùn)行成本適中、能耗低。但此方法雖然沒有產(chǎn)生新的有害副產(chǎn)物，但也沒有解決原干（半）法中存在的副產(chǎn)物問題，如果整體環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提高，導(dǎo)致原干（半）法的副產(chǎn)物不允許產(chǎn)生，那么采用此方法將存在風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 干（半）法、濕法脫硫耦合中低溫SCR技術(shù)

該方法適用于已建成干（半）法、濕法脫硫裝置，且運(yùn)行良好，現(xiàn)場場地條件較緊張，原煙氣中NOx濃度偏高的工況條件。需要注意的是，前段脫硫工序必須保證SO2的排放濃度<35mg/Nm3，粉塵排放濃度<10mg/Nm3。

該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)SO2、NOx、粉塵等多種污染物協(xié)同脫除，煙氣排放能達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，且投資成本相對較低。但存在如下缺點(diǎn)：① 副產(chǎn)物較復(fù)雜，不但有原干（半）法存在的脫硫副產(chǎn)物，而且有新增的SCR法定期廢棄的催化劑；② 此方法需把煙氣整體升溫，運(yùn)行成本較高，能耗高；③ 二噁英脫除較難，如環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，可能有風(fēng)險(xiǎn)。

3 對鐵礦燒結(jié)煙氣超低排放技術(shù)發(fā)展的思考

1）目前我國超低排放改造對NOx的要求很高，為全世界最嚴(yán)格的，但對二噁英的排放要求低于國際水平，這是由于NOx是形成PM2.5和霧霾的前驅(qū)體。近些年，我國霧霾嚴(yán)重，優(yōu)先控制NOx排放有一定的合理性。但二噁英毒性大，也應(yīng)引起高度重視，在煙氣治理技術(shù)路線的選擇時(shí)務(wù)必考慮周全。

2）對超低排放技術(shù)的評價(jià)，不能僅僅看排放指標(biāo)，而要從全生命周期環(huán)境負(fù)荷和綜合性價(jià)比來評價(jià)。

3）對鋼鐵企業(yè)來講，不能僅僅看污染物排放濃度指標(biāo)，更要關(guān)注其排放總量，要從煙氣排放總量減少和排放濃度減少方面雙管齊下；就粉塵減排來說，不僅要關(guān)注其質(zhì)量濃度減排，更要關(guān)注數(shù)量濃度減排。