太鋼燒結系統超低排放生產技術研究及實踐

樊猛輝，冀 崗，李 強，高長濤

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鐵廠，山西 太原030009）

為實現環境保護卓越績效水平，主要環保指標優于超低排放標準，實現污染物排放總量減少70%，太原鋼鐵集團有限公司（全文簡稱太鋼）主廠區降塵量控制在9 t/（km2·月），為建設“三不一合格”（看不見污染、聽不見噪音、聞不見異味、排放濃度和總量雙控合格）工廠奠定堅實基礎，引領鋼鐵行業綠色發展。太鋼堅持治管結合原則，全力打造綠色發展升級版。在治理方面，加緊實施超低排放升級改造項目，以實現污染物排放總量大幅減排，在管理方面，快速推進環保管理提升整治工作，推動環境質量全面改善。

在鋼鐵生產的過程中，大約有20%以上的顆粒物、60%以上的SO2、50%的NOx、90%二噁英的來自燒結系統[1]，因此燒結系統是行業環保工作的重中之重，更是實現超低排放的最重要環節。太鋼一直積極響應國家環保號召，積極開展超低排放方面的技術研究和生產實踐工作。

太鋼2臺燒結機分別于2006年和2010年投產，均是國內燒結面積大，裝備先進的燒結機之一，各項經濟技術指標、環保水平均達到國內先進水平，但是隨著系統設備老化以及環保水平標準的不斷提高以及行業技術的革新，太鋼與時俱進，通過對系統進行技術改進和裝備升級，取得了預期的效果，繼續引領鋼鐵行業綠色發展。

1 太鋼燒結系統的主要污染物控制現狀

燒結生產過程產生的三類污染物（廢氣、廢固、廢水）中，絕大部分的廢固和廢水可循環利用，對環境的污染有限，但是燒結煙氣因為成分復雜等原因，治理有一定的難度，尤其是如何去除燒結煙氣中硝化物，是鋼鐵行業煙氣治理的最大難點。太鋼燒結系統對區域內污染物在設計上就以“廢棄物是放錯地點的資源”為理念，對污染物科學分類，物盡其用，發揮資源的最大價值。

1.1 燃料類顆粒物排放現狀

燃料類的顆粒物以袋式除塵系對燒結區域內的燃料受料槽、燃料倉、燃料粗碎室、燃料細碎室及相關轉運站等區域產生的粉塵進行收集，除塵器收下的粉塵經刮板輸送機卸至配料室燃料槽，視為焦粉參與配料，實現循環利用。

1.2 熔劑類顆粒物排放現狀

熔劑類顆粒物以電除塵系統對熔劑受料槽、熔劑倉、熔劑破碎室、熔劑篩分室及相關轉運站等區域產生的粉塵進行收集，除塵器收下的粉塵經刮板輸送機卸入配料室熔劑槽，視為熔劑參與配料，替代部分熔劑。

1.3 混合料顆粒物排放現狀

混合料顆粒物以電除塵系統對配料室、一次混合室、成品取樣檢驗室及相關轉運站等區域產生的粉塵進行收集，除塵器收下的粉塵經刮板輸送機和斗式提升機進入粉塵倉，再由氣力輸送系統送至配料室粉塵槽，參與配料。

1.4 機尾顆粒物排放現狀

機尾顆粒物原設計以電除塵系統對燒結冷卻機室等區域產生的粉塵進行收集，除塵器收下的粉塵經刮板輸送機和斗式提升機進入粉塵倉，再由氣力輸送系統送至配料室粉塵槽，參與配料。

1.5 成品顆粒物排放現狀

成品顆粒物使用布袋除塵系統對燒結礦篩分室等區域產生的粉塵進行收集，除塵器收下的粉塵經刮板輸送機和斗式提升機進入粉塵倉，再由氣力輸送系統送至配料室粉塵槽，參與配料。

1.6 燒結機機頭以SO2、NOx、二噁英、顆粒物等混合污染物控制現狀

燒結機機頭煙氣是混合型煙氣，排放量大，成分較復雜，是燒結系統超低排放的重點和難點。太鋼通過與日本住友合作，共同研究開發一套適合太鋼燒結生產特點的活性炭干法脫硫脫硝技術。該技術利用活性炭作為吸附劑，對燒結煙氣進行深度處理，進而解決長期以來燒結煙氣對環境的影響。該裝置能脫硫、脫硝、除顆粒物、除二噁英類等，同時也能去除煙氣中含有重金屬、可揮性有機物等其他環境污染物（見表1）。

表1 主要污染（質量濃度）的排放情況 mg/m3

2 超低排放下燒結系統總體要求

根據最近生態環境部、國家發展和改革委員會、工業和信息化部、財政部、交通運輸部五部聯合下發的環大氣[2019]35號文件，《關于推進實施鋼鐵工業超低排放的意見》明確提出以下要求：

2.1 有組織排放控制指標

燒結機機頭、球團焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放質量濃度小時均值分別不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3；其他主要污染源顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放質量濃度每小時均值原則上分別不高于10 mg/m3，50 mg/m3，200 mg/m3，具體指標限值（見表2）。達到超低排放的鋼鐵企業每月至少95%以上時段小時均值排放濃度滿足上述要求。

表2 鋼鐵企業超低排放指標限值（部分）

2.2 無組織排放控制措施

全面加強物料儲存、輸送及生產工藝過程無組織排放控制，在保障生產安全的前提下，采取密閉、封閉等有效措施，有效提高廢氣收集率，產塵點及車間不得有可見煙粉塵外逸。

《山西省鋼鐵工業大氣污染排放標準（送審稿）》也明確了2021年1月1日執行見表2標準，并對其他污染物排放限值（見表3）和企業大氣污染物無組織排放濃度限值（見表4）進行了規定。

表3 其他污染物排放質量濃度限值（部分）（二噁英除外）mg/m3

表4 企業大氣污染物無組織排放質量濃度限值（部分）mg/m3

3 太鋼燒結機系統進行的主要技術研究

燒結機頭煙氣大，每噸燒結礦產生量大約在1 500～2 000 m3，含塵量高、溫度高（150℃），煙氣中的SO2和NOx濃度低，造成處理的經濟性差，是造成治理的難點。

3.1 硫化物超低排放技術研究

燒結脫硫是以氧化為主的過程，硫化物的氧化和分解及SO2進行脫附和擴散的過程[3]，因此燒結過程產生的SO2高低主要受原料帶來硫的多少以及燃料配比、混合水分、堿度、燒結溫度等燒結工藝參數影響[3]。

經過成分分析發現，焦粉是硫的主要來源之一。

3.2 氮氧化物超低排放技術研究

太鋼同其他兄弟單位合作，展開低溫脫硝催化劑試驗研究，初步解決了煙氣加熱成本高、銨鹽產生量大、催化劑易中毒、活性不穩定等制約SCR發展的問題。

采用三層低溫催化劑脫硝，在煙溫150℃條件下，脫硝效率能達到85%[2]，出口NOx可控制在50 mg/m3以下，滿足國家新的排放標準要求，具有良好的前景[5]。

3.3 以顆粒物為主的主要控制現狀

燒結機機頭的顆粒物的含量和種類取決于燒結原料、熔劑、燃料以及生產工況。由于礦粉中含有K、Na、Zn等因素，形成的K2O、Na2O、ZnO等元素富集在機頭富集，通常使用電除塵器的一、二電場的除塵灰堿金屬含量較高，相對密度輕，不利于發揮電場的除塵能力。

同時由于機頭煙氣濕度大、黏度大、電阻高大等諸多影響，燒結電除塵器常常出現電暈線放電段接結球、反電暈等現象，除塵效率大大降低。

為此，在日常環保的管理上，將電場投入率、一次電壓、一次電流、二次電壓、二次電流、二次電壓等設備的精細化管理中，提高設備運行效率。

4 太鋼燒結機系統開展的技術改造和效果

2019年，對燒結機尾除塵環系統進行異地改建和技術升級，對裝機容量進行擴容，并使用更加環保的布袋除塵替代原有的電除塵系統，煙氣排放濃度顆粒物降低50%以上，取得了預期的效果。

2019年12月31日，建成燒結煙氣超低排放工程，該工程采用“活性炭閥脫硫脫硝+SCR選擇性催化還原脫銷”的工藝[4]，在現有活性炭處理裝置的基礎上，并聯擴建50%的吸附單元和配套建設活性炭解析系統、新增SCR脫銷系統，實現助力太鋼超低排放常年常態穩定運行、污染物排放總量降低70%的目標。