太鋼燒結(jié)系統(tǒng)超低排放生產(chǎn)技術(shù)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(xiàn)環(huán)境保護卓越績效水平，主要環(huán)保指標(biāo)優(yōu)于超低排放標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)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(qū)降塵量控制在9 t/（km2·月），為建設(shè)“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(chǔ)，引領(lǐng)鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展。太鋼堅持治管結(jié)合原則，全力打造綠色發(fā)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(xiàn)污染物排放總量大幅減排，在管理方面，快速推進環(huán)保管理提升整治工作，推動環(huán)境質(zhì)量全面改善。

在鋼鐵生產(chǎn)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(jié)系統(tǒng)[1]，因此燒結(jié)系統(tǒng)是行業(yè)環(huán)保工作的重中之重，更是實現(xiàn)超低排放的最重要環(huán)節(jié)。太鋼一直積極響應(yīng)國家環(huán)保號召，積極開展超低排放方面的技術(shù)研究和生產(chǎn)實踐工作。

太鋼2臺燒結(jié)機分別于2006年和2010年投產(chǎn)，均是國內(nèi)燒結(jié)面積大，裝備先進的燒結(jié)機之一，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)、環(huán)保水平均達到國內(nèi)先進水平，但是隨著系統(tǒng)設(shè)備老化以及環(huán)保水平標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高以及行業(yè)技術(shù)的革新，太鋼與時俱進，通過對系統(tǒng)進行技術(shù)改進和裝備升級，取得了預(yù)期的效果，繼續(xù)引領(lǐng)鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展。

1 太鋼燒結(jié)系統(tǒng)的主要污染物控制現(xiàn)狀

燒結(jié)生產(chǎn)過程產(chǎn)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(huán)利用，對環(huán)境的污染有限，但是燒結(jié)煙氣因為成分復(fù)雜等原因，治理有一定的難度，尤其是如何去除燒結(jié)煙氣中硝化物，是鋼鐵行業(yè)煙氣治理的最大難點。太鋼燒結(jié)系統(tǒng)對區(qū)域內(nèi)污染物在設(shè)計上就以“廢棄物是放錯地點的資源”為理念，對污染物科學(xué)分類，物盡其用，發(fā)揮資源的最大價值。

1.1 燃料類顆粒物排放現(xiàn)狀

燃料類的顆粒物以袋式除塵系對燒結(jié)區(qū)域內(nèi)的燃料受料槽、燃料倉、燃料粗碎室、燃料細碎室及相關(guān)轉(zhuǎn)運站等區(qū)域產(chǎn)生的粉塵進行收集，除塵器收下的粉塵經(jīng)刮板輸送機卸至配料室燃料槽，視為焦粉參與配料，實現(xiàn)循環(huán)利用。

1.2 熔劑類顆粒物排放現(xiàn)狀

熔劑類顆粒物以電除塵系統(tǒng)對熔劑受料槽、熔劑倉、熔劑破碎室、熔劑篩分室及相關(guān)轉(zhuǎn)運站等區(qū)域產(chǎn)生的粉塵進行收集，除塵器收下的粉塵經(jīng)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(xiàn)狀

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

1.4 機尾顆粒物排放現(xiàn)狀

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

1.5 成品顆粒物排放現(xiàn)狀

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

1.6 燒結(jié)機機頭以SO2、NOx、二噁英、顆粒物等混合污染物控制現(xiàn)狀

燒結(jié)機機頭煙氣是混合型煙氣，排放量大，成分較復(fù)雜，是燒結(jié)系統(tǒng)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(fā)一套適合太鋼燒結(jié)生產(chǎn)特點的活性炭干法脫硫脫硝技術(shù)。該技術(shù)利用活性炭作為吸附劑，對燒結(jié)煙氣進行深度處理，進而解決長期以來燒結(jié)煙氣對環(huán)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(huán)境污染物（見表1）。

表1 主要污染（質(zhì)量濃度）的排放情況 mg/m3

2 超低排放下燒結(jié)系統(tǒng)總體要求

根據(jù)最近生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、財政部、交通運輸部五部聯(lián)合下發(fā)的環(huán)大氣[2019]35號文件，《關(guān)于推進實施鋼鐵工業(yè)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(biāo)

燒結(jié)機機頭、球團焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放質(zhì)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(zhì)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(biāo)限值（見表2）。達到超低排放的鋼鐵企業(yè)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(yè)超低排放指標(biāo)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(chǎn)工藝過程無組織排放控制，在保障生產(chǎn)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(chǎn)塵點及車間不得有可見煙粉塵外逸。

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

表3 其他污染物排放質(zhì)量濃度限值（部分）（二噁英除外）mg/m3

表4 企業(yè)大氣污染物無組織排放質(zhì)量濃度限值（部分）mg/m3

3 太鋼燒結(jié)機系統(tǒng)進行的主要技術(shù)研究

燒結(jié)機頭煙氣大，每噸燒結(jié)礦產(chǎn)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(jīng)濟性差，是造成治理的難點。

3.1 硫化物超低排放技術(shù)研究

燒結(jié)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(jié)過程產(chǎn)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(jié)溫度等燒結(jié)工藝參數(shù)影響[3]。

經(jīng)過成分分析發(fā)現(xiàn)，焦粉是硫的主要來源之一。

3.2 氮氧化物超低排放技術(shù)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(chǎn)生量大、催化劑易中毒、活性不穩(wěn)定等制約SCR發(fā)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(biāo)準(zhǔn)要求，具有良好的前景[5]。

3.3 以顆粒物為主的主要控制現(xiàn)狀

燒結(jié)機機頭的顆粒物的含量和種類取決于燒結(jié)原料、熔劑、燃料以及生產(chǎn)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(fā)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(jié)電除塵器常常出現(xiàn)電暈線放電段接結(jié)球、反電暈等現(xiàn)象，除塵效率大大降低。

為此，在日常環(huán)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(shè)備的精細化管理中，提高設(shè)備運行效率。

4 太鋼燒結(jié)機系統(tǒng)開展的技術(shù)改造和效果

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

2019年12月31日，建成燒結(jié)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(xiàn)有活性炭處理裝置的基礎(chǔ)上，并聯(lián)擴建50%的吸附單元和配套建設(shè)活性炭解析系統(tǒng)、新增SCR脫銷系統(tǒng)，實現(xiàn)助力太鋼超低排放常年常態(tài)穩(wěn)定運行、污染物排放總量降低70%的目標(biāo)。