基于生命周期評價的燒結煙氣凈化技術比較

魏進超，李俊杰，康建剛

中冶長天國際工程有限責任公司，湖南 長沙 410007

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基于生命周期評價的燒結煙氣凈化技術比較

魏進超，李俊杰，康建剛

中冶長天國際工程有限責任公司，湖南 長沙 410007

燒結煙氣是鋼鐵企業(yè)主要污染源之一，活性炭同時脫硫脫硝技術和半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術是目前實現(xiàn)燒結煙氣綜合凈化處理較成熟的方案。運用生命周期評價手段，對國內某鋼鐵企業(yè)2種煙氣凈化技術進行綜合評價。通過收集能源消耗、資源消耗和污染物排放清單，確定能耗分布，并計算得到相應的資源耗竭系數(shù)和環(huán)境影響負荷。結果表明：能源消耗和資源消耗方面，活性炭法優(yōu)勢明顯，能耗和資源耗竭系數(shù)僅為半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術的68.38%和59.33%；環(huán)境影響方面，二者差距較小，活性炭法環(huán)境影響負荷略小。最后，依據(jù)生命周期評價結果給出相應建議，綜合2種煙氣凈化技術生命周期評價結果，從能耗、資源消耗和環(huán)境影響的角度來看，活性炭法在燒結煙氣凈化領域具有明顯的優(yōu)勢。

活性炭；半干法；SCR；脫硫；脫硝；生命周期評價；能耗；資源耗竭系數(shù)；環(huán)境影響負荷

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，鋼鐵行業(yè)發(fā)展環(huán)境發(fā)生了深刻變化。在國家“十三五”綠色發(fā)展理念的指導下，鋼鐵行業(yè)要堅持“創(chuàng)新、減量、協(xié)同、綠色、智能”的發(fā)展理念，繼續(xù)研發(fā)、應用和升級環(huán)保節(jié)能新技術，不斷提高鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展水平。

燒結是鋼鐵冶煉中原材料處理的重要環(huán)節(jié)，為鋼鐵企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益，而燒結煙氣具有煙氣量大、污染物成分復雜的特點，是整個鋼鐵生產(chǎn)污染的主要來源，已成為制約我國鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展的重要因素。要解決鋼鐵行業(yè)的環(huán)保問題，燒結煙氣治理首當其沖?；钚蕴客瑫r脫硫脫硝技術和半干法脫硫+選擇性催化還原(SCR)脫硝組合凈化技術是目前實現(xiàn)燒結煙氣凈化處理較成熟的方案[1-3]。

生命周期評價(life cycle assessment，LCA)是對產(chǎn)品、過程以及活動的環(huán)境影響進行評價的客觀過程，它是通過對能量和物質利用以及由此造成的環(huán)境排放進行辨識和量化來進行的。其目的在于評價能量和物質利用，以及廢物排放對環(huán)境的影響，尋求改善環(huán)境影響的機會和如何利用這種機會[4]。我國生命周期評價研究始于1997年，目前，生命周期評價已被政府管理部門、企業(yè)界以及消費組織所采納，廣泛應用于政府政策制定和生態(tài)設計，產(chǎn)品環(huán)境標識，技術方案評價和改進，綠色供應鏈管理等領域[5-7]。煙氣凈化領域研究較多的有垃圾焚燒廠和火電廠煙氣凈化生命周期評價：如韓娟[8]將LCA方法成功應用于垃圾焚燒廠煙氣處理技術的分析比較，從全生命周期環(huán)境整體優(yōu)化角度分析，得到半干法+干法工藝為最優(yōu)方案；韓濤等[9]將LCA方法應用于燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)改造，系統(tǒng)改造前后僅增加了區(qū)域性環(huán)境影響，而顯著降低了全球性及地區(qū)性環(huán)境影響，得到較優(yōu)的綜合改造方案；張莉等[10]運用LCA方法計算得到火力發(fā)電廠燃煤煙氣經(jīng)脫硝、除塵和脫硫處理裝置后環(huán)境影響的減小值，識別引起氣候變化損害的最主要因素是煤燃燒過程。而有關鋼鐵廠燒結煙氣處理生命周期評價鮮見報道。筆者通過生命周期評價手段對活性炭同時脫硫脫硝技術和半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術能耗、資源消耗和環(huán)境影響等清單數(shù)據(jù)進行收集，確定影響類型，通過特征化、標準化和賦權評估得到定量的環(huán)境影響負荷，識別出能耗高、資源消耗大、環(huán)境影響嚴重的過程，并提出改進建議。

1 燒結煙氣主要特征及凈化技術

1.1 主要特征

鋼鐵企業(yè)燒結煙氣中含有SO2、NOx、二英、重金屬及粉塵等污染物，具有煙氣溫度高、煙氣量大、污染物成分復雜等特點。本文所研究的國內某鋼鐵企業(yè)三燒結(采用活性炭同時脫硫脫硝技術)、四燒結(半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術)煙氣具有如下特點：煙氣量為180 m3/h；SO2濃度為600 mg/m3；NOx濃度為450 mg/m3；二英濃度為5 ng TEQ/m3；粉塵濃度為20 mg/m3。

1.2 凈化技術

1.2.1 活性炭同時脫硫脫硝技術

活性炭同時脫硫脫硝技術(簡稱活性炭法)工藝簡單，占地面積小，是一種多污染物同時去除的煙氣凈化技術，能同時脫除二英、重金屬等有害物質，且副產(chǎn)物為高純硫酸，具有良好的發(fā)展前景。

活性炭法主要由吸附、解析和硫回收三部分組成。煙氣由增壓風機引入吸附塔，在吸附塔入口前噴入氨，SO2、NOx、二英等污染物的吸附全部在吸附塔內完成。吸收了SO2、二英、重金屬等的活性炭被送往解析塔，其作用是將活性炭吸附的SO2釋放出來，同時可以分解約70%的二英，活性炭經(jīng)篩分后重新利用，篩出物可送往高爐或燒結作為燃料使用，工藝流程如圖1所示。

圖1 活性炭同時脫硫脫硝技術工藝流程Fig.1 Process flow diagram of desulfurization and denitrification using activated carbon

1.2.2 半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術

半干法脫硫是利用CaO加水制成的Ca(OH)2懸浮液與煙氣接觸反應，去除煙氣中的SO2、HCl、HF、SO3等氣態(tài)污染物的方法；SCR脫硝是指在氧氣和非均相催化劑存在條件下，用還原劑NH3將煙氣中的NO還原為無害的氮氣和水的工藝。

采用半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術(簡稱半干法+SCR)可以協(xié)同脫除SO2、NOx、二英等多種污染物，工藝流程如圖2所示。

圖2 半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術工藝流程Fig.2 Process flow diagram of semi-dry+SCR combined desulfuration and denitration technology

2 2種煙氣凈化技術的LCA評價

環(huán)境毒理和環(huán)境化學學會(SETAC)在《生命周期評價綱要：使用指南》中將生命周期評價的結構歸納為4個有機聯(lián)系的部分：即目標定義與范圍界定、清單分析、影響評價和改善評價[11]。在SETAC框架的基礎上，國際標準化組織(ISO)于1997年頒布了ISO 14040標準，其中去掉了改善評價階段，增加了生命周期解釋環(huán)節(jié)[12]。與SETAC框架相比，ISO 14040更加細化，更有利于指導開展LCA方面的研究。本文依據(jù)ISO系列標準的基本概念和研究框架，按照四步法對國內某鋼鐵企業(yè)燒結煙氣凈化活性炭同時脫硫脫硝技術和半干法脫硫+SCR脫硝組合凈化技術進行生命周期評價比較。

圖3 活性炭法和半干法+SCR工藝系統(tǒng)范圍Fig.3 Boundary of AC method and semi-dry+SCR technology

環(huán)境影響類型劃分是生命周期影響評價(LCIA)中重要的一步，目前國際上對其分類尚未達成共識。其中，比較典型的有US EPA方案、SETAC方案和丹麥技術大學EDIP方案[11,13]。針對我國的實際情況，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心開發(fā)了一套適用于我國資源環(huán)境狀況和工藝生產(chǎn)過程的AGP模型，該模型選取了一個相對簡單的影響類型劃分方案[14]，如表1所示。本文采用該方案進行生命周期評價。

表1 中國環(huán)境影響類型[14]

2.1 目標定義和范圍界定

以國內某鋼鐵企業(yè)燒結煙氣凈化工序為研究對象，對凈化工序采用活性炭法和半干法+SCR 2種工藝進行生命周期評價和對比分析，辨識不同煙氣凈化技術對環(huán)境的影響，找出影響環(huán)境狀況的主要因子，從而找出較優(yōu)的凈化工藝。定義煙氣凈化系統(tǒng)正常運行1年為基本功能單位，考慮到系統(tǒng)運行階段為生命周期主要過程，建設階段數(shù)據(jù)零散難以收集且占比很小，故該生命周期評價系統(tǒng)范圍的界定僅限于系統(tǒng)運行階段，主要包括原輔材料的生產(chǎn)、運輸和系統(tǒng)運行過程，其中一些重要的工藝過程如圖3所示。

本文生命周期評價涉及到的2種煙氣凈化技術系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據(jù)均來自于鋼鐵企業(yè)實際運行階段，在實際調研基礎上，對數(shù)據(jù)進行簡化、取舍的同時兼顧了數(shù)據(jù)的合理性、數(shù)據(jù)獲得的難易程度以及數(shù)據(jù)對結果的影響程度。具體簡化內容包括：

(1)假設2種煙氣凈化技術具有相同的煙氣處理能力，即具有相同的SO2、NOx和粉塵的脫除率等。

(2)假設活性炭法主要消耗物資活性炭、半干法脫硫主要消耗物資生石灰均為長距離運輸，運輸距離均為1 000 km，運輸方式為鐵路運輸；而二者次要消耗物資液氨等為短距離運輸，運輸距離為100 km，運輸方式為公路運輸。

(3)2種煙氣凈化技術均消耗高爐煤氣和焦爐煤氣，2種煤氣分別為煉鐵和煉焦的副產(chǎn)物，故假設不計算2種煤氣的生產(chǎn)資源消耗和生產(chǎn)過程對應的污染物排放，僅考慮2種煤氣作為燃料輸入系統(tǒng)的熱值和燃燒產(chǎn)生的污染物排放。

(4)假設環(huán)境影響評價分類中，環(huán)境干擾因子與環(huán)境影響類型為線性關系，且涉及到某種污染物與多種環(huán)境影響類型相關時，采用“對等分配原則”，即并聯(lián)機制(按0.5∶0.5分配)。

2.2 清單分析

數(shù)據(jù)采集自國內某鋼鐵企業(yè)不同燒結煙氣凈化系統(tǒng)，二者具有相同的煙氣量以及煙氣特征，根據(jù)系統(tǒng)正常運行1年匯總得到相應的原料、電量等消耗量，從而得到能耗、資源消耗和污染物排放清單。表2為2種技術相應的年物資消耗量清單。

煙氣凈化系統(tǒng)全周期工藝過程可分為生產(chǎn)過程、運輸過程和運行過程，包括活性炭、生石灰、液氨和催化劑等的生產(chǎn)、運輸過程，系統(tǒng)運行過程包括原材料的輸入、焦爐煤氣和高爐煤氣燃燒提供的熱以及系統(tǒng)運行電耗等。

產(chǎn)品生產(chǎn)能耗的計算方法為產(chǎn)品總量乘以相應的單位生產(chǎn)能耗，活性炭、液氨、生石灰和金屬催化劑的單位生產(chǎn)能耗分別為45.237、36.86、0.019 215和3 516 MJ/m3；

產(chǎn)品長距離運輸采用鐵路運輸方式，短距離運輸采用公路運輸計算，2種運輸方式的單位綜合能耗分別為242.41和319.42 kJ/(t·km)，結合相應的運輸距離計算得到運輸能耗；設備運行耗電以火力發(fā)電方式作為能源消耗計算的基礎，1 kW·h相當于9.319 626 MJ；高爐煤氣和焦爐煤氣的熱值分別為3.23和17.355 MJ/m3[15-17]。2種煙氣凈化系統(tǒng)生命周期年能耗清單如表3所示。

表2 活性炭法和半干法+SCR的能源介質消耗量

表3 活性炭法和半干法+SCR的年能耗清單

Table 3 Annual energy consumption inventory of AC method and semi-dry+SCR technology 103 MJa

表3 活性炭法和半干法+SCR的年能耗清單

凈化技術活性炭生產(chǎn)催化劑生產(chǎn)氧化鈣生產(chǎn)液氨生產(chǎn)煤氣燃燒設備運行運輸總計活性炭法189995——15112620661479310011491341984半干法+SCR—299317048182910354358441164721993855

在整個煙氣凈化過程中，活性炭法消耗12種原材料，半干法+SCR消耗16種原材料。2種煙氣凈化系統(tǒng)資源消耗清單如表4所示。

表4 活性炭法和半干法+SCR的年資源消耗清單

Table 4 Annual resource consumption inventory of AC method and semi-dry+SCR technology kga

表4 活性炭法和半干法+SCR的年資源消耗清單

資源活性炭法半干法+SCR資源活性炭法半干法+SCR油19161282761291水資源38149501975399243326煤137552327189505288空氣16742836132402561474褐煤17875052488364煤焦油840000天然氣554370712788995玄武巖21重金石124786757鋁土礦270惰性巖石492229816716473972銅金銀礦79鐵礦石46074247錳礦石233石灰石437219435734202石英砂1000氯化鈉152568260

運行階段排放的污染物包括液氨、活性炭、催化劑等生產(chǎn)過程和運輸過程產(chǎn)生的污染物，經(jīng)脫硫脫硝后排向大氣的少量SO2和NOx等污染物及煤氣燃燒產(chǎn)生的CO2等。污染物排放數(shù)據(jù)參考實際調研的數(shù)據(jù)以及文獻報道的Gabi軟件數(shù)據(jù)[16]，2種凈化工藝污染物排放清單如表5所示。

2.3 影響評價

燒結煙氣凈化系統(tǒng)的資源耗竭通過一次性能源消耗及主要資源消耗來表征，油、煤、天然氣、鐵礦石、錳礦石、鋁土礦、水資源等認為存在資源耗竭問題，而空氣、石灰石等不存在資源耗竭問題，資源耗竭系數(shù)計算結果如表6所示。

表5 活性炭法和半干法+SCR年污染物排放清單

Table 5 Annual pollution emission inventory of AC method and semi-dry+SCR technology kga

表5 活性炭法和半干法+SCR年污染物排放清單

污染物活性炭法半干法+SCR污染物活性炭法半干法+SCRNH34302244091亞硫酸鹽215313HCl29564305氨鹽74724610HF631919硝酸鹽1081215778H2S7461磷酸鹽1716NOx18420522006144甲醇77514536SO2632487770952苯酚811CO223189504942781484536二甲苯45NMVOC2327232151BOD6948CH413940062018214AOX1326CO122105719122133786COD138675201826粉塵367197389923廢料61645779硫酸鹽283125412351

表6 資源耗竭系數(shù)標準化及加權后結果

注：PEW15為2015年人均當量；PR2015為2015年生態(tài)人均當量。

在LCA中，影響評價(LCIA)是將清單分析所得的結果以技術定量或定性的方式評估重要且具有潛在性的環(huán)境影響，一般包括分類、特征化和比較評估3個步驟[11]：分類是將清單分析的結果劃分到影響類型的過程，關于環(huán)境影響類型的選擇，國際上有很多不同的標準，本文采用中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心對生命周期評價中的影響類型所做的劃分[14]，考慮鋼鐵企業(yè)燒結煙氣污染物排放的特點，選擇溫室效應、酸化、富營養(yǎng)化、光化學臭氧合成、煙塵和粉塵、固體廢物6種環(huán)境影響類型；特征化即針對所確定的環(huán)境影響類型，以某種物質作為基準，根據(jù)各環(huán)境影響因子與參照物間的當量關系[16]，計算出每種影響類型的環(huán)境影響潛力；比較評估即對不同環(huán)境影響類型的貢獻進行比較，目的是進一步對環(huán)境影響評價的數(shù)據(jù)進行解釋和分析[18]。

潛在環(huán)境影響的計算過程中需要結合影響類型分類結果考慮數(shù)據(jù)分配的問題，分析可知：CH4、二英、CO可以分別同時對溫室效應和光化學臭氧合成2種類型產(chǎn)生影響，屬于環(huán)境影響的串聯(lián)機制；NOx可能造成溫室效應、酸化和富營養(yǎng)化；氨可以同時導致酸化和富營養(yǎng)化。而溫室效應與酸化和富營養(yǎng)化屬于環(huán)境影響的并聯(lián)機制，酸化和富營養(yǎng)化屬于環(huán)境影響的串聯(lián)機制。本文中并聯(lián)機制按0.5∶0.5進行分配，串聯(lián)機制按1∶1進行分配[19]。環(huán)境影響參數(shù)與參照物間的當量關系[16]見表7，環(huán)境影響潛值計算結果見表8。

表7 環(huán)境影響參數(shù)與效應當量因子

表8 活性炭法和半干法+SCR工藝系統(tǒng)環(huán)境影響潛值

Table 8 Environmental impact potential results of AC method and semi-dry+SCR technology t(人·a)

表8 活性炭法和半干法+SCR工藝系統(tǒng)環(huán)境影響潛值

凈化技術溫室效應(CO2-eq.)酸化(SO2-eq.)富營養(yǎng)化(NO3-eq.)光化學臭氧合成(C2H4-eq.)煙塵和灰塵固體廢物活性炭法31875481546147036833670.62半干法+SCR371828318301594369139045.78

特征描述需要進一步對數(shù)據(jù)進行標準化，得到潛在影響的相對大小。對活性炭法和半干法+SCR工藝的各種環(huán)境影響潛值采用其相應的標準化基準得到標準化后的影響潛值，對得到的環(huán)境影響類型的標準化數(shù)據(jù)需要進行進一步排序，即賦予不同影響類型不同的權重，然后才能進行比較。本文權重的確定采用目標距離法的思想，即某種環(huán)境效應的嚴重性用該效應當前水平和目標水平(標準或容量)之間的距離來表征[18]。2種煙氣凈化技術量化結果見表9。

表9 環(huán)境影響量化結果

2.4 生命周期解釋

2.4.1 能耗

由表3可知，處理相同煙氣量且脫硫脫硝能力相當，活性炭法總能耗較低，為半干法+SCR總能耗的68.38%。圖4為活性炭法和半干法+SCR能耗組成。由圖4可見，2種燒結煙氣凈化技術運行階段能耗占比較大的環(huán)節(jié)均為設備運行產(chǎn)生的能耗，分別為59.10%和43.01%，值得注意的是，半干法+SCR需要大量的煤氣燃燒提供熱值，占比達52.76%，結合其煙氣凈化的特點可知，煤氣燃燒提供的熱值是用來加熱煙氣以提高到催化劑脫硝的活性溫度。

圖4 活性炭法和半干法+SCR能耗分布Fig.4 Proportion of energy consumption of AC method and semi-dry+SCR technology

依據(jù)活性炭法和半干法+SCR實際運行情況提出降低能耗的改進建議：

(1)對于活性炭法，由表3可知，設備運行能耗和原材料生產(chǎn)能耗分別占總能耗的59.10%和25.42%，因此，應該從降低設備能耗和減少原材料使用量并合理提高利用率兩方面著手。結合工程現(xiàn)場可知，煙氣由增壓風機引入吸附塔是高耗能過程，主要是由煙氣通過活性炭吸附床層時阻力較大導致的，故降低煙氣通過阻力意義重大，具體可以通過合理設計活性炭煤層厚度和活性炭下料速度，優(yōu)化吸附塔結構設計，增大吸附塔床層多孔板流通面積等措施來實現(xiàn)；活性炭易損耗、液氨易逃逸是造成原材料利用率較低的主要原因，因此，開發(fā)強度高、催化活性好、吸附能力強的活性炭意義重大，而針對氨逃逸現(xiàn)象，合理控制噴氨率，及時檢測氨濃度可以有效減少氨逃逸問題。

(2)對于半干法+SCR，由表3可知，煤氣燃燒產(chǎn)生的熱和設備運行能耗分別占總能耗的52.76%和43.01%，煙氣加熱耗能較高的主要原因在于為保證脫硝催化劑不受飛灰的影響，SCR反應器前需要布置電除塵器，而電除塵器在300～400 ℃高溫下無法正常工作，需將高溫煙氣(300～400 ℃)降至低溫(50～60 ℃)后除塵，再升至高溫(300～400 ℃)脫硝，增加了能源消耗和運行費用，所以預除塵階段可以考慮采用能夠實現(xiàn)高溫煙氣過濾的金屬間化合物多孔膜分離技術[20]，采用該方法可以實現(xiàn)高溫煙氣直接過濾除塵，避免了降溫再升溫帶來的不必要的能耗；設備運行能耗較高，是因為該方法采用脫硫和脫硝組合凈化技術，凈化工序長、設備龐大，因此較好的解決方法是開發(fā)設計可以實現(xiàn)同時脫硫脫硝的單套裝置。

2.4.2 資源消耗

2種燒結煙氣凈化技術資源消耗量經(jīng)標準化得到標準化數(shù)據(jù)，考慮資源稀缺性得到資源耗竭系數(shù)，如圖5所示。由圖5可見，2種煙氣治理技術資源耗竭系數(shù)最大的為天然氣和水資源，分別占2種煙氣凈化技術總資源耗竭系數(shù)的87.68%和89.61%，而礦石資源的消耗占比很小。追溯天然氣消耗來源，可以發(fā)現(xiàn)除活性炭法主要消耗介質活性炭和液氨的生產(chǎn)帶來的天然氣消耗占總消耗的35.27%外，占比最大的項目為能源生產(chǎn)帶來的天然氣消耗，占比為30.91%；半干法+SCR主要消耗介質消石灰和液氨生產(chǎn)帶來的天然氣消耗占總消耗量的74.75%，能源生產(chǎn)帶來的天然氣消耗占比為24.96%。而追溯水資源消耗來源可以發(fā)現(xiàn)，2種煙氣凈化技術水資源消耗大戶均為能源生產(chǎn)帶來的水消耗，分別占各自資源耗竭系數(shù)總值的93.90%和96.57%。對比2種方法，活性炭法具有較低的資源耗竭系數(shù)，為半干法+SCR的59.33%。

圖5 活性炭法和半干法+SCR資源消耗分布Fig.5 Proportion of resource depletion of AC method and semi-dry+SCR technology

通過以上分析可知，除系統(tǒng)本身必要介質(如活性炭、液氨和消石灰)生產(chǎn)所需的資源消耗，2種煙氣凈化技術資源消耗大戶均為維持整個凈化系統(tǒng)運行的能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)。活性炭法資源消耗較半干法+SCR優(yōu)勢明顯，原因是半干法+SCR工序較復雜，能耗較高，另外，脫硫過程需要大量的消石灰，而消石灰制備過程需要消耗大量的水。我國水資源的供給能力與需求之間存在缺口，水資源理論計算可供應期為1年[17]，所以水資源在資源耗竭評價方面占比較大，這也是導致半干法+SCR資源耗竭系數(shù)計算結果較大的一方面原因。因此，僅就降低資源消耗來說，結合工程現(xiàn)場凈化系統(tǒng)運行情況提出如下改進建議：

(1)活性炭脫硫脫硝系統(tǒng)中活性炭和液氨是脫硫脫硝主要載體，因此制備高強度、耐磨損、高催化活性的活性炭，以及合理布局噴氨位置、優(yōu)化噴氨量、防止氨逃逸等措施可以減少二者的消耗量，從而減少資源消耗。

(2)對于半干法+SCR，開發(fā)新型催化劑，提高NOx轉化率，以及合理控制煙氣溫度、優(yōu)化氣固兩相流體反應過程，提高消石灰利用率，從而減少資源消耗。

(3)對于2種煙氣凈化技術資源消耗較高的核心問題是高能耗的問題，應盡可能降低能耗。

2.4.3 環(huán)境影響

量化后的各類環(huán)境影響類型具有了可比性，而且也反映了其相對重要性?；钚蕴糠偔h(huán)境影響負荷為1 045 171.30，半干法+SCR總環(huán)境影響負荷為1 071 239.62，后者環(huán)境影響略大。2種煙氣凈化技術環(huán)境影響類型的相對貢獻見圖6。由圖6可見，二者環(huán)境影響的主要類型相同，其中，光化學臭氧合成影響最大(活性炭法和半干法+SCR占比分別為85.82%和83.92%)，其次是溫室效應(占比分別為13.14%和14.95%)，固體廢物的環(huán)境影響最小。

圖6 活性炭法和半干法+SCR環(huán)境影響的加權分析Fig.6 Weighed analysis results of AC method and semi-dry+SCR technology

分析發(fā)現(xiàn)，導致光化學臭氧合成影響潛值大的原因主要來自于CO排放的貢獻，CO對2種煙氣凈化技術光化學臭氧合成的貢獻率分別為99.47%和99.27%，追溯其來源可知CO主要來自于煙氣經(jīng)凈化后的排放，而溫室效應潛值較大的原因來自于CO2排放的貢獻，2種煙氣凈化技術中CO2對溫室效應潛值的貢獻率分別為72.75%和74.81%，CO2的來源主要是煙氣經(jīng)凈化后排放和能源生產(chǎn)過程中的CO2排放。

鋼鐵企業(yè)燒結煙氣排放前雖然經(jīng)過嚴格的凈化，完全能滿足相關排放指標，但政府并未對CO2和CO的排放指標作出具體規(guī)定，因此，采取如下減排措施是解決此類問題的關鍵：1)制定相應的CO2和CO排放指標，加大政策宣傳，鼓勵支持企業(yè)在CO2和CO減排方面的探索；加大科研投入，使CO2和CO收集、轉化新技術盡快成熟商用；2)企業(yè)積極響應國家號召，勇于創(chuàng)新，并研發(fā)新技術、新設備，加大余熱余能的再利用，做綠色環(huán)保的科技型企業(yè)。

3 結論

(1)能耗方面，處理相同煙氣量且脫硫脫硝能力相當時，活性炭法總能耗較低，為半干法+SCR總能耗的68.38%，其中，活性炭法能耗占比較大的環(huán)節(jié)為設備運行產(chǎn)生的能耗，半干法+SCR能耗占比最大的環(huán)節(jié)為煙氣加熱消耗的熱值。

(2)資源消耗方面，活性炭法具有較低的資源耗竭系數(shù)，為半干法+SCR的59.33%。

(3)環(huán)境影響方面，半干法+SCR環(huán)境影響較活性炭法影響略大，二者環(huán)境影響類型中光化學臭氧合成占比最大，其次是溫室效應。

(4)綜合2種煙氣凈化技術生命周期評價結果，從能耗、資源消耗和環(huán)境影響的角度來看，活性炭法在燒結煙氣凈化領域具有明顯的優(yōu)勢。

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Comparison on different sintering flue gas purification technologies based on life cycle assessment

WEI Jinchao, LI Junjie, KANG Jiangang

Zhongye Changtian International Engineering Co., Ltd, Changsha 410007, China

Emission of sintering process is one of the main sources in iron and steel enterprises. Simultaneous desulfurization and denitrification technologies of activated carbon and combination of purification technologies of semi-dry desulfurization and SCR denitrification are two mature solutions to the comprehensive purification of sintering flue gas. The method of life cycle assessment (LCA) was used to synthetically evaluate the two kinds of flue gas purification technologies employed by one steel enterprise. The distribution of energy consumption, resource depletion index and environmental impact load were obtained by collecting energy consumption, resource consumption and pollution emission inventory of the both methods. The results showed that the activated carbon method has more obvious advantages than semi-dry + SCR method, with its energy consumption and resource consuming indicators accounting for 68.38% and 59.33% of the latter. The two methods had little gap in the aspect of environmental impact, and the environmental impact load of the activated carbon method is slightly less than semi-dry + SCR method. Finally, based on the results of LCA, some suggestions were put forward to provide a reference for the flue gas purification engineering of iron and steel enterprises. Comprehensively considering the LCA results of two kinds of technologies, activated carbon method had greater advantages than semi-dry + SCR method in term of energy consumption, material consumption and environmental impact.

activated carbon; semi-dry; SCR; desulfuration; denitration; life cycle assessment; energy consumption; resource consuming indicators; environmental impact load

2016-11-26

湖南省科技計劃項目(2016RS3012)；湖南省重大科技成果轉化類項目(2016GL4002)

魏進超(1981—)，男，高級工程師，博士，長期從事燒結煙氣凈化技術研究，csukjg@126.com

X820.3

1674-991X(2017)04-0424-09

10.3969/j.issn.1674-991X.2017.04.058

魏進超，李俊杰，康建剛.基于生命周期評價的燒結煙氣凈化技術比較[J].環(huán)境工程技術學報,2017,7(4):424-432.

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