鋼鐵行業SO2 和氮氧化物的治理及排放控制

靳長國

（唐山德安科技有限公司，河北唐山063000）

1 引言

鋼鐵行業包括煉鋼、煉鐵、燒結、軋鋼等多項工藝，生產環節相對復雜，在實際生產過程中，有多個環節容易排放污染氣體，嚴重影響了生態環境，因此，必須加強對鋼鐵行業SO2與氮氧化物的治理與排放控制，做到變廢為寶，減少鋼鐵企業生產過程中造成的環境污染，使生產過程更加安全可靠，促進鋼鐵行業的持續穩定和發展。

2 SO2與氮氧化物的危害

SO2是鋼鐵行業生產與冶煉過程中產生的污染物質之一，會嚴重威脅人們的生命健康，破壞當地的生態平衡，不利于可持續發展。SO2是我國大氣中主要的污染物質之一，人類的上呼吸道被SO2刺激后，氣管與支氣管的管腔會縮小，增加氣道壓力，威脅人們呼吸道系統的健康。同時，一小部分進入血液的SO2還可以利用血液循環進入肺部，帶來較大的刺激。其次，SO2還可以滲透到血液中，產生全身性的毒副作用，甚至會對人體免疫系統帶來不可逆的損傷[1]。

氮氧化物與SO2一樣是被排放到大氣中的有害氣體，會對人體健康產生損傷，并破壞生態環境，是造成大氣污染的主要成分之一。SO2和氮氧化物都可以形成光化學煙霧和酸雨，而且會對大氣臭氧層產生破壞，導致環境問題不斷加重，嚴重威脅人們的生存環境。由于氮氧化物會破壞臭氧層，使臭氧層對地球的保護作用減弱，紫外光輻射增強，因此，還會威脅植物的生存，不利于生態平衡的維持。氮氧化物等酸性氣體還有可能在空氣中形成二次有機氣溶膠，嚴重影響氣候。因此，必須加強SO2與氮氧化物等污染物質的治理與控制，減少大氣中污染物的含量，保證生態平衡[2]。

3 鋼鐵行業SO2與氮氧化物的治理與排放控制措施

3.1 SO2的治理與控制

目前，鋼鐵行業常見的SO2節能減排與控制方法主要包括高煙囪擴散稀釋法、低硫原料配入法以及煙氣脫硫法。鋼鐵生產過程中，SO2的產生來源為原料煤和鐵礦石，原料與燃料的含硫量直接與其產地相關，因產地不同，含量上下浮動能夠達到10倍。因此，減少鋼鐵原料中的硫含量是最為有效的SO2排放控制方法之一，能夠從源頭上減少污染物質的排放，是首選的污染治理方法。選擇原料與燃料時，鋼鐵行業采購人員需要結合企業生產需求選擇適合的材料進行購買，盡可能地減少原料中的硫含量，以有效減少生產過程中SO2與其他污染物的排放。但是由于原料供應量以及成本的影響，普遍應用含硫少的原料與燃料難度較大[3]。

高煙囪擴散稀釋法是當前火電廠與鋼鐵企業普遍采取的一種減排方法，主要利用高煙囪進行地面與低空中SO2濃度的稀釋，減少大氣中SO2的排放量。高煙囪擴散稀釋法成本較低，技術要求不高，是我國較為常用的鋼鐵廢氣控制排放方法。隨著科學技術的發展以及各項環境保護技術的成熟，高煙囪擴散稀釋法逐漸演變為煙氣脫硫技術，可以使SO2的排放得到更有效的控制。

3.2 氮氧化物的治理與控制

當前氮氧化物排放的控制方法主要包括預防法和燃燒后處理法。預防法主要通過改善燃料源或燃燒方式減少氮氧化物的生成，可以從源頭控制污染物排放；燃燒后處理法通過脫除煙氣中的氮氧化物達到治理效果。燃燒后處理法主要包括煙氣多次循環法和空氣分段式燃燒法。隨著科學技術的不斷發展，流化床燃燒技術以及氮氧化物生成量更少的燃燒器不斷升級與優化，極大地提高了燃燒效率，減少了氮氧化物的產生。燃燒后處理技術又被稱為煙氣脫硝技術，包括干法脫銷與濕法脫硝。干法脫硝主要包括分解法、固體吸附法以及還原法，濕法脫硝利用溶液進行氮氧化物的捕捉。2種方法都可以顯著減少氣體中氮氧化物的濃度[4]。

低氮氧化物技術通過改變燃燒工藝以及燃燒條件顯著減少燃燒產物中氮氧化物的生產量。空氣分級燃燒技術是當前應用最為成熟的一種燃燒技術，將燃燒所需要的空氣分兩級送入燃燒腔中，第一級燃燒區的燃料在缺氧的環境下燃燒，然后把空氣以二次風的方式送入，使燃料在空氣充足的條件下充分燃燒，這種分級燃燒技術可以明顯減少廢氣中的氮氧化物含量，燃料分級燃燒技術可以將氮氧化物的排放量降低約50%，使燃料可以充分燃燒，又被稱為再燃燒技術。低過量空氣燃燒技術通過科學合理的計算空氣與燃料的分配比，能夠使燃料在最接近理論空氣量的條件下進行燃燒，又被稱為低氧燃燒，可以顯著減少氮氧化物排放量。煙氣再循環技術在空氣預熱之前會抽取一部分低溫煙氣直接送入爐膛或滲入二次與一次風中，煙氣對氧氣的稀釋作用以及煙氣的吸熱作用會降低爐內溫度以及燃燒速度，根據相關研究表明，煙氣再循環比例達到一定數值時，可以將煤粉爐中的氮氧化物的排放量減少約25%。

富氧燃燒技術是一項高效節能的燃燒技術，在多個工業領域均有十分廣泛的應用，極限為純氧燃燒，通常指的是用比空氣含氧濃度高的富氧空氣進行燃燒，顯著降低空氣中氮氣的含量，從而減少氮氧化物的排放量。

3.3 加強環境監察監督與管理

環境監察監督與管理是環保工作中的重要組成部分，通過嚴格執行環保法律法規與環保標準，使企業重視環保工作，降低污染排放。以實際案例進行分析：唐山是重工業城市，環境空氣質量在全國位居后列，唐山鋼鐵、水泥企業眾多，SO2和氮氧化物排放所占比重很大。唐山市通過采用先進與適用的SO2和氮氧化物治理措施，加之采取超低排放標準要求，使唐山的SO2和氮氧化物排放濃度與排放量明顯下降，環境空氣質量大幅改善。唐山2017年均濃度值情況：SO2的年均濃度值為40μg/m3，達到國家標準，比上年下降13.0%；SO2的年均濃度值為59μg/m3，超過國家標準47.5%，比上年上升1.7%；唐山2018年均濃度值情況：SO2濃度 34μg/m3，同比下降 15%；NO2濃度 56μg/m3，同比下降5.1%；唐鋼2017年SO2排放1367.57t，2018年排放 961.6t，下降44.94%；2017年氮氧化物排放3757.57t，2018年排放3332.67t，下降11.3%。2017年SO2平均排放濃度71.16mg/Nm3，2018年SO2平均排放濃度38.66mg/Nm3，下降45.67%；2017年氮氧化物平均排放濃度142.99mg/Nm3，2018年氮氧化物平均排放濃度114.38mg/Nm3，下降 20.01%。

4 結語

綜上所述，鋼鐵行業的SO2與氮氧化物治理問題一直以來都是鋼鐵行業生產的關鍵問題，嚴重影響了鋼鐵行業的可持續發展。本文主要針對鋼鐵行業SO2與氮氧化物的治理以及排放控制進行探討，希望能減少鋼鐵行業的污染，促進鋼鐵行業持續穩定的發展。