王天义：结合实际慎重选择烟气治理技术
“在烟气治理过程中，钢铁企业要高度重视源头减量和过程控制技术的应用，同时要结合自身实际，慎重选择治理技术，不要盲从，只有这样，才能达到事半功倍的效果。”中国金属学会专家委员会主任王天义在近日召开的2018钢铁工业绿色制造发展高端论坛暨全国冶金能源环保会议上，对当前钢铁工业主要的烟气治理技术进行了介绍，并谈了他对烟气治理的一些思考与看法。
钢铁工业须抓紧落实超低排放改造方案
王天义指出，目前我国钢铁产能90%以上是“高炉炼铁→转炉炼钢”长流程。在钢铁生产全流程中，铁前系统污染物排放量占总排放量的90%。按年产7亿吨生铁这一数值进行估算，我国每年产生的粉尘量约为100万吨、二氧化硫量约为160万吨、氮氧化物量约为60万吨。烟气治理，特别是铁前系统的烟气治理是当务之急。钢铁工业要深刻认识到其紧迫性，在满足当前国家和地区排放标准的基础上，抓紧落实《钢铁企业超低排放改造工作方案》。
王天义表示，《钢铁企业超低排放改造工作方案》有4大特点。一是目标要求高。该方案所定标准不仅比现行国家标准有了大幅度提高，而且远高于国外标准。
二是涵盖范围广。该方案不仅涵盖了钢铁生产全流程，而且进一步细化了各工序内的指标，包括有组织、无组织排放源和运输污染源。
三是考核办法严。该方案明确要求95%以上小时均值排放浓度必须达标。
四是时限要求明确。该方案针对不同地区分别制定了2020年10月底、2022年底和2025年底的时限要求。
烟气的源头和末端治理技术
王天义对焦炉燃烧智能控制技术、烧结烟气循环技术、烧结烟气分段治理技术等烟气治理源头减量和过程控制技术进行了介绍。他指出，氮氧化物的产生与温度相关，当温度低于1300℃以下时，烟气中氮氧化物的含量很低；当温度达到1400℃以上时，烟气中氮氧化物的浓度急剧上升。当焦炉火道温度在1300℃~1350℃时，主火道温度每变化10℃，烟气中氮氧化物的生成量就会增加或减少30毫克/标准立方米。通过焦炉燃烧智能控制技术，不仅可有效降低氮氧化物的产生量，而且还可降低煤气的消耗量，提高焦炭质量。这种技术投入低，几乎不产生运行费用，是烟气治理的优选方案。目前，钢铁企业使用该技术可将烟气中的氮氧化物控制在500毫克/标准立方米之内，甚至达到350毫克/标准立方米。
烧结烟气循环技术即将部分外排烟气（根据烟气的含氧量进行控制，一般为20%~50%）返回烧结重新利用，从而达到节能（可使燃料比降低3千克/吨~5千克/吨）和减少烟气处理量的双重目的。首钢迁钢的相关技术使其烧结综合返矿率下降了6.6个百分点、燃料比降低了3.35千克/吨、高炉粉尘排放降低了27.3%、二氧化硫减排15.34%、氮氧化物减排22.37%。
烧结烟气分段治理技术是根据烧结烟气排放特点提出的。王天义指出，烧结烟气具有前半段温度低、氮氧化物浓度高、二氧化硫浓度低，后半段温度高、二氧化硫浓度高、氮氧化物浓度低的特点。对烧结烟气进行分段治理，可以帮助钢企在充分利用烧结余热资源的同时，实现高效率、低成本、低能耗的二氧化硫和氮氧化物减排。该技术现已完成实验室相关工作，尚有待进一步的工程验证。
在烟气末端治理方面，王天义介绍了单级吸附活性炭烟气协同净化处理技术、二级吸附活性炭烟气协同净化处理技术、逆流活性炭烟气净化技术、循环流化床氧化脱硫脱硝一体化技术（FOSS法）等。
活性炭烟气协同净化处理技术是以煤基活性炭为吸附剂，吸附烟气中的二氧化硫，完成吸附后的活性炭可通过加热的方式产生高浓度混合气体，并用于制取浓度为98%的硫酸；利用活性炭的催化功能，加入适量的氨，将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，脱硝率可达50%～90%。
王天义表示，目前，我国钢铁企业治理烟气主要使用的是单级吸附活性炭烟气协同净化处理技术，尚不能满足超低排放的要求。如国内某钢厂采用单级吸附活性炭烟气协同净化处理技术，可使烟气中颗粒物浓度达到12毫克/标准立方米、二氧化硫浓度达到11.1毫克/标准立方米、氮氧化物浓度达到71.7毫克/标准立方米，这与超低排放要求有一定的差距。针对使用单级吸附活性炭烟气协同净化处理技术所实现的脱硝率不能满足更高排放标准的问题，中冶长天开发了二级吸附活性炭烟气协同净化处理技术，并在宝钢股份3号烧结机烟气治理改造工程中得以应用，使其烟气中颗粒物浓度达到5毫克/标准立方米、二氧化硫浓度达到17.5毫克/标准立方米、氮氧化物浓度达到47.9毫克/标准立方米。此外，王天义还介绍了河钢邯钢引进的奥地利英特佳公司逆流活性炭烟气净化技术。该技术使河钢邯钢外排烟气颗粒物浓度达到10毫克/标准立方米左右、二氧化硫浓度达到4毫克/标准立方米、氮氧化物浓度达到32毫克/标准立方米。
王天义在介绍北京中晶环保研发的循环流化床氧化脱硫脱硝一体化技术（FOSS法）时表示，目前该技术已在唐山德龙钢铁的烧结机上得以应用，可使烟气中颗粒物浓度达到7.9毫克/标准立方米、二氧化硫浓度达到0毫克/标准立方米、氮氧化物浓度达到43.03毫克/标准立方米，但因去企业实地考察时相关项目刚运行1个多月，其效果稳定性还有待进一步观察。
3种主要烟气治理技术优缺点
王天义介绍，目前，我国钢铁工业在烧结烟气超低排放治理方面的主流技术方案有3种形式：活性炭法、SCR（选择性催化还原）法和氧化法。
王天义表示，活性炭法由于可实现多污染物（如二氧化硫、氮氧化物、二口恶英、重金属等）的协同治理和污染物的资源化利用，且使用过程中不产生固体废弃物，而受到大多数大型钢企的推崇。但与此同时，活性炭法也存在着一些不足，比如，其要实现脱硫效率、颗粒物排放稳定达标，仍需进一步的优化；在运行操作管理不到位时，存在着一定的安全隐患；在制酸时存在废水处理及酸的利用等问题。
王天义认为，钢企通过增加催化剂数量、提高反应温度、增加湿式电除尘设备等措施，并以SCR法为核心，结合其他各种脱硫脱硝工艺，能够达到超低排放的要求。但需要指出的是，SCR法不可避免地会产生固体废弃物，且SCR法所使用的催化剂在使用寿命到期后，大多属于危废，在回收处理上有一定的难度；催化剂催化效果对烟气温度有一定的要求，在低温催化剂不太成熟的情况下，需对烟气进行升温处理，会在一定程度上增加能耗；对烟气中其他污染物（如二口恶英、重金属等）处理效果尚待验证；一次性投资和运行成本较高。
王天义指出，通过对多种氧化法烟气治理装置效果进行实地调研发现，总体来看，臭氧结合其他脱硫技术的工艺一次性投资、运行成本较低，工期快，受到一些地区钢企的青睐。但该方法的缺点主要有：脱硝效率普遍相对较低，基本在50%左右；在生产过程中容易产生拖尾现象（排放出的烟气颜色发黄）；会产生大量的固体废弃物等等。
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