推進(jìn)鋼鐵燒結(jié)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)煉鐵綠色發(fā)展

劉亞軍，王偉剛，景曉亮

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東 濟(jì)南 271104）

鋼鐵行業(yè)作為我國的支柱型產(chǎn)業(yè)，2019年粗鋼總產(chǎn)量達(dá)到9.94億t，位居世界第一，在這種利好形勢(shì)下，鋼鐵燒結(jié)的環(huán)境污染問題卻始終困擾諸多冶金企業(yè)，環(huán)保生產(chǎn)指標(biāo)與國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)還存在較大差距。因此，冶金行業(yè)應(yīng)當(dāng)以目前國家的鋼鐵燒結(jié)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)為主抓手，不斷創(chuàng)新環(huán)保工藝，提高環(huán)保應(yīng)用技術(shù)水平，通過自主創(chuàng)新、流程優(yōu)化、經(jīng)驗(yàn)借鑒，構(gòu)建一個(gè)綠色煉鐵體系，逐步縮小與發(fā)達(dá)國家之間的差距。

1 鋼鐵燒結(jié)污染物排放形勢(shì)分析

在鋼鐵燒結(jié)工序中，煙氣粉塵、SO2、NOx和二噁英等污物的排放量，分別占整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)流程污染物總排放量的40%、60%、50%和90%以上，同時(shí)，伴有多種堿金屬污染物，導(dǎo)致鋼鐵燒結(jié)成為鋼鐵生產(chǎn)過程中重要污染源頭。

1.1 煙氣粉塵排放量

燒結(jié)工序中產(chǎn)生的煙氣粉塵中主要含有鐵的氧化物、K2O、Na2O、MgO、CaO、Al2O3以及二噁英等成分，其中粉塵排放量達(dá)到200kg/t～40kg/t，排放濃度為1000mg/m3～5000mg/m3。以2015年為例，鋼鐵行業(yè)的煙塵排放量達(dá)到72.4萬噸，較2012年增長了20.5%，因此，煙氣粉塵治理始終是鋼鐵企業(yè)環(huán)保工作的重中之重。

1.2 SO2排放量

煙氣中的SO2來源于鐵礦石與煤粉等固體燃料，鐵礦石中的硫以FeS2、CuFeS2等硫化物以及BaSO4、CaSO4、MgSO4等硫酸鹽的形式存在，而煤粉中的硫多以有機(jī)硫的形式存在，當(dāng)硫化物與硫酸鹽分解后，迅速被氧化，而生成SO2，在鋼鐵燒結(jié)工序中，SO2的排放量為0.8kg/t～2.0kg/t，排放濃度為300mg/m3～10000mg/m3。以2015年為例，我國的鋼鐵行業(yè)在燒結(jié)工序SO2排放量為136.8萬t，同比下降31.6%，這一數(shù)據(jù)表明，我國的脫硫工藝已取得了階段性進(jìn)展[1]。

1.3 NOx排放量

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，鋼鐵燒結(jié)過程中的產(chǎn)生的NOx有90%左右來自于燃料中的氮，而且多為NO，NO2的含量只有5%～10%，其中還有微量的N2O，在燒結(jié)工序中，NOx的排放量為0.4kg/t～0.7kg/t，排放濃度一般為200mg/m3～350mg/m3，最高可達(dá)700mg/m3，雖然國內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)采用了活性炭燒結(jié)技術(shù)，但是脫硝效果并不明顯，僅為30%～50%，由此可見，NOx的減排形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻。

1.4 二噁英的排放量

二噁英即1，4-二氧雜環(huán)己二烯，屬于單環(huán)有機(jī)化合物，該物質(zhì)無色無味，一旦吸入人體，將對(duì)人體各個(gè)器官造成嚴(yán)重危害。在鋼鐵燒結(jié)工序中，焦粉與煤等含碳成分與含鐵原料中的含氯載體，在250℃～450℃和氧化性氣氛中，以銅、鐵等為催化劑，在干燥預(yù)熱帶形成二噁英，并隨燒結(jié)廢氣一同逸出。據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)在燒結(jié)工序中，產(chǎn)生的二噁英，毒性當(dāng)量最高值達(dá)到4.79ng/m3，最低為2.0ng/m3，平均值為3.48ng/m3，這一統(tǒng)計(jì)結(jié)果遠(yuǎn)高于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 鋼鐵燒結(jié)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)歷程與國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)分析

2.1 推進(jìn)歷程

國家環(huán)境保護(hù)部門在綜合考量地區(qū)差異，結(jié)合國內(nèi)鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀，于上世紀(jì)八十年代中期相繼頒布了《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》以及《鋼鐵工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，標(biāo)準(zhǔn)中羅列出了鋼鐵生產(chǎn)流程中的主要污染源，規(guī)定了在不同生產(chǎn)時(shí)段應(yīng)當(dāng)執(zhí)行不同的排放標(biāo)準(zhǔn)，并將燒結(jié)工序中的粉塵排放限值首次列入標(biāo)準(zhǔn)條款當(dāng)中。

隨著鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)裝備與技術(shù)水平不斷提升，而鋼鐵燒結(jié)工序中產(chǎn)生的污染物比例也不斷攀升，在這種嚴(yán)峻形勢(shì)之下，國家環(huán)境保護(hù)部門于上世紀(jì)九十年代中期頒布了《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)燒結(jié)粉塵的排放限值進(jìn)行了修訂，并將SO2以及氟化物的排放限值首次列入標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，使鋼鐵企業(yè)在保生產(chǎn)、促效益的同時(shí)，也將環(huán)保工藝引入到鋼鐵燒結(jié)工序中。但是，在《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》推行過程中，我國的鋼鐵工業(yè)針對(duì)鋼鐵燒結(jié)污染物的治理技術(shù)也得到快速發(fā)展，原有標(biāo)準(zhǔn)中的排放限值已經(jīng)與實(shí)際排放限值不相匹配，污染物的檢測(cè)方法也相對(duì)落后，于是，國家環(huán)保部于2012年頒布實(shí)施了《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28662-2012），并于2017年，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重新修訂。

新標(biāo)準(zhǔn)與原《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相比，不僅增加了NOx與二噁英的排放限值，而且提高了鋼鐵燒結(jié)污染的限值標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)污染物的監(jiān)測(cè)頻次、檢測(cè)方法、采樣時(shí)間等內(nèi)容進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，使標(biāo)準(zhǔn)更具適用性和針對(duì)性。比如新標(biāo)準(zhǔn)中粉塵排放限值為80mg/m3，而原標(biāo)準(zhǔn)的排放限值為100mg/m3～ 200mg/m3，SO2的排放限值為600mg/m3，原標(biāo)準(zhǔn)的排放限值則為1430mg/m3～4300mg/m3，較4300的最低限值相比，提高了7倍以上[2]。

2.2 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)分析

新標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施，不僅對(duì)鋼鐵行業(yè)污染物排放與治理提出了嚴(yán)格要求，同時(shí)，也為了與世界鋼鐵行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)相接軌。比如以韓國為例，在對(duì)鋼鐵燒結(jié)工序中產(chǎn)生的污染物設(shè)定排放限值時(shí)，粉塵排放限值為30mg/m3，SO2排放限值為200mg/m3，NOx排放限值為200mg/m3，二噁英的排放限值為0.5ng-TEQ/m3，而我國的《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中，四種污染物的排放限值分別為 ：50mg/m3、200mg/m3、300mg/m3、0.5ng-TEQ/m3，其中粉塵與NOx的排放限值與韓國相比，還存在一定差距。因此，對(duì)于我國的鋼鐵行業(yè)來說，在未來10年的時(shí)間里，應(yīng)當(dāng)在污染治理方面，進(jìn)一步加大技術(shù)與管理投入力度，使污染物治理水平躍升到一個(gè)全新高度。

3 污染物治理技術(shù)在鋼鐵燒結(jié)工序中的應(yīng)用效果

近年來，在污染物治理方面，諸多鋼鐵企業(yè)逐步摸索出一套行之有效的治理方案，并利用先進(jìn)的污染物綜合治理技術(shù)，使鋼鐵燒結(jié)工序中各種污染物的排放限值在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，開創(chuàng)了企業(yè)煉鐵綠色發(fā)展的嶄新格局。

3.1 預(yù)除塵+活性炭+濕法脫硫綜合治理技術(shù)

濕法脫硫包括氨法、氧化鎂法以及雙堿法等，脫硫效果能夠達(dá)到95%以上，但是，這種方法無法解決二噁英污染物的排放問題，因此，將活性炭引入脫硫系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)脫硫的同時(shí)，對(duì)二噁英等多種污染物也能夠收到較好的治理效果。該技術(shù)一般選擇電除塵器作為預(yù)除塵裝置，在除塵前，向煙道當(dāng)中噴入活性炭，借助于除塵器，將吸附大量二噁英的活性炭連同含鐵除塵灰一同返回?zé)Y(jié)生產(chǎn)工序，進(jìn)而達(dá)到脫硫、除塵的目的。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用該技術(shù)，脫硫效果達(dá)到95%以上，二噁英的脫除效率達(dá)到70%以上，排放濃度小于0.5ng-TEQ/m3，投資成本為30元/m2～50元/m2，當(dāng)系統(tǒng)噴入活性炭后，運(yùn)行成本增加0.8元/t～2.8元/t。

3.2 預(yù)除塵+半干法脫硫+活性炭+布袋除塵綜合治理技術(shù)

半干法的脫硫效果能夠達(dá)到90%以上，在脫硫工藝中引入活性炭，在脫硫的同時(shí)，可以有效減少二噁英的排放量。該技術(shù)的工藝流程主要是燒結(jié)煙氣經(jīng)過電除塵器處理后，進(jìn)入到半干法脫硫裝置中，同時(shí)將活性炭噴入煙道當(dāng)中，脫除硫以及二噁英等污染物后，利用布袋除塵器對(duì)煙塵進(jìn)行綜合處理。通過實(shí)驗(yàn)，利用該技術(shù)，脫硫效果達(dá)到90%以上，除塵效率高達(dá)99.7%以上，二噁英的脫除效率達(dá)到80%以上，排放濃度小于0.5ng-TEQ/m3，與濕法脫硫技術(shù)相比，半干法脫硫工藝的運(yùn)行成本為6元/t～10元/t，如果噴入活性炭，運(yùn)行成本增加0.5元/t～2.5元/t，因此，該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性更高。

對(duì)于鋼鐵企業(yè)來說，可以從污染物治理的經(jīng)濟(jì)性與治理效果方面進(jìn)行綜合衡量，合理選擇污染物治理技術(shù)，使各種污染物的排放限值滿足《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，利用多項(xiàng)污染治理技術(shù)相組合的形式，將污染物排放量以及治理成本降到最低點(diǎn)。

4 結(jié)語

綠色煉鐵工藝必將成為我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的主流應(yīng)用技術(shù)，新時(shí)期、新形勢(shì)下，鋼鐵企業(yè)在踐行國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合國際鋼鐵市場發(fā)展的動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)引入先進(jìn)的污染物治理技術(shù)，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的雙提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。