推進鋼鐵燒結環(huán)保標準促進煉鐵綠色發(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)量達到9.94億t，位居世界第一，在這種利好形勢下，鋼鐵燒結的環(huán)境污染問題卻始終困擾諸多冶金企業(yè)，環(huán)保生產(chǎn)指標與國際環(huán)保標準還存在較大差距。因此，冶金行業(yè)應當以目前國家的鋼鐵燒結環(huán)保標準為主抓手，不斷創(chuàng)新環(huán)保工藝，提高環(huán)保應用技術水平，通過自主創(chuàng)新、流程優(yōu)化、經(jīng)驗借鑒，構建一個綠色煉鐵體系，逐步縮小與發(fā)達國家之間的差距。

1 鋼鐵燒結污染物排放形勢分析

在鋼鐵燒結工序中，煙氣粉塵、SO2、NOx和二噁英等污物的排放量，分別占整個鋼鐵生產(chǎn)流程污染物總排放量的40%、60%、50%和90%以上，同時，伴有多種堿金屬污染物，導致鋼鐵燒結成為鋼鐵生產(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硫的形式存在，當硫化物與硫酸鹽分解后，迅速被氧化，而生成SO2，在鋼鐵燒結工序中，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展[1]。

1.3 NOx排放量

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，鋼鐵燒結過程中的產(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700mg/m3，雖然國內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)采用了活性炭燒結技術，但是脫硝效果并不明顯，僅為30%～50%，由此可見，NOx的減排形勢依然十分嚴峻。

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)有機化合物，該物質無色無味，一旦吸入人體，將對人體各個器官造成嚴重危害。在鋼鐵燒結工序中，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，在干燥預熱帶形成二噁英，并隨燒結廢氣一同逸出。據(jù)調查結果顯示，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)在燒結工序中，產(chǎn)生的二噁英，毒性當量最高值達到4.79ng/m3，最低為2.0ng/m3，平均值為3.48ng/m3，這一統(tǒng)計結果遠高于國家排放標準。

2 鋼鐵燒結環(huán)保標準的推進歷程與國內(nèi)外標準比對分析

2.1 推進歷程

國家環(huán)境保護部門在綜合考量地區(qū)差異，結合國內(nèi)鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀，于上世紀八十年代中期相繼頒布了《中華人民共和國環(huán)境保護法》以及《鋼鐵工業(yè)污染物排放標準》，標準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)時段應當執(zhí)行不同的排放標準，并將燒結工序中的粉塵排放限值首次列入標準條款當中。

隨著鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)裝備與技術水平不斷提升，而鋼鐵燒結工序中產(chǎn)生的污染物比例也不斷攀升，在這種嚴峻形勢之下，國家環(huán)境保護部門于上世紀九十年代中期頒布了《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標準》，對燒結粉塵的排放限值進行了修訂，并將SO2以及氟化物的排放限值首次列入標準當中，新標準的出臺，使鋼鐵企業(yè)在保生產(chǎn)、促效益的同時，也將環(huán)保工藝引入到鋼鐵燒結工序中。但是，在《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標準》推行過程中，我國的鋼鐵工業(yè)針對鋼鐵燒結污染物的治理技術也得到快速發(fā)展，原有標準中的排放限值已經(jīng)與實際排放限值不相匹配，污染物的檢測方法也相對落后，于是，國家環(huán)保部于2012年頒布實施了《鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB28662-2012），并于2017年，對該標準進行了重新修訂。

新標準與原《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標準》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污染的限值標準，并對污染物的監(jiān)測頻次、檢測方法、采樣時間等內(nèi)容進行了嚴格規(guī)定，使標準更具適用性和針對性。比如新標準中粉塵排放限值為80mg/m3，而原標準的排放限值為100mg/m3～ 200mg/m3，SO2的排放限值為600mg/m3，原標準的排放限值則為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)外標準比對分析

新標準的貫徹實施，不僅對鋼鐵行業(yè)污染物排放與治理提出了嚴格要求，同時，也為了與世界鋼鐵行業(yè)的排放標準相接軌。比如以韓國為例，在對鋼鐵燒結工序中產(chǎn)生的污染物設定排放限值時，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、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》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，對于我國的鋼鐵行業(yè)來說，在未來10年的時間里，應當在污染治理方面，進一步加大技術與管理投入力度，使污染物治理水平躍升到一個全新高度。

3 污染物治理技術在鋼鐵燒結工序中的應用效果

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，并利用先進的污染物綜合治理技術，使鋼鐵燒結工序中各種污染物的排放限值在滿足標準要求的同時，開創(chuàng)了企業(yè)煉鐵綠色發(fā)展的嶄新格局。

3.1 預除塵+活性炭+濕法脫硫綜合治理技術

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)，在實現(xiàn)脫硫的同時，對二噁英等多種污染物也能夠收到較好的治理效果。該技術一般選擇電除塵器作為預除塵裝置，在除塵前，向煙道當中噴入活性炭，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燒結生產(chǎn)工序，進而達到脫硫、除塵的目的。據(jù)實驗數(shù)據(jù)表明，采用該技術，脫硫效果達到95%以上，二噁英的脫除效率達到70%以上，排放濃度小于0.5ng-TEQ/m3，投資成本為30元/m2～50元/m2，當系統(tǒng)噴入活性炭后，運行成本增加0.8元/t～2.8元/t。

3.2 預除塵+半干法脫硫+活性炭+布袋除塵綜合治理技術

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

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

4 結語

綠色煉鐵工藝必將成為我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)當中的主流應用技術，新時期、新形勢下，鋼鐵企業(yè)在踐行國家環(huán)保標準的同時，應當結合國際鋼鐵市場發(fā)展的動態(tài)信息，及時引入先進的污染物治理技術，為企業(yè)經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的雙提升奠定堅實基礎。