太钢烧结系统超低排放生产技术研究及实践

樊猛辉，冀 岗，李 强，高长涛

（山西太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂，山西 太原030009）

为实现环境保护卓越绩效水平，主要环保指标优于超低排放标准，实现污染物排放总量减少70%，太原钢铁集团有限公司（全文简称太钢）主厂区降尘量控制在9 t/（km2·月），为建设“三不一合格”（看不见污染、听不见噪音、闻不见异味、排放浓度和总量双控合格）工厂奠定坚实基础，引领钢铁行业绿色发展。太钢坚持治管结合原则，全力打造绿色发展升级版。在治理方面，加紧实施超低排放升级改造项目，以实现污染物排放总量大幅减排，在管理方面，快速推进环保管理提升整治工作，推动环境质量全面改善。

在钢铁生产的过程中，大约有20%以上的颗粒物、60%以上的SO2、50%的NOx、90%二噁英的来自烧结系统[1]，因此烧结系统是行业环保工作的重中之重，更是实现超低排放的最重要环节。太钢一直积极响应国家环保号召，积极开展超低排放方面的技术研究和生产实践工作。

太钢2台烧结机分别于2006年和2010年投产，均是国内烧结面积大，装备先进的烧结机之一，各项经济技术指标、环保水平均达到国内先进水平，但是随着系统设备老化以及环保水平标准的不断提高以及行业技术的革新，太钢与时俱进，通过对系统进行技术改进和装备升级，取得了预期的效果，继续引领钢铁行业绿色发展。

1 太钢烧结系统的主要污染物控制现状

烧结生产过程产生的三类污染物（废气、废固、废水）中，绝大部分的废固和废水可循环利用，对环境的污染有限，但是烧结烟气因为成分复杂等原因，治理有一定的难度，尤其是如何去除烧结烟气中硝化物，是钢铁行业烟气治理的最大难点。太钢烧结系统对区域内污染物在设计上就以“废弃物是放错地点的资源”为理念，对污染物科学分类，物尽其用，发挥资源的最大价值。

1.1 燃料类颗粒物排放现状

燃料类的颗粒物以袋式除尘系对烧结区域内的燃料受料槽、燃料仓、燃料粗碎室、燃料细碎室及相关转运站等区域产生的粉尘进行收集，除尘器收下的粉尘经刮板输送机卸至配料室燃料槽，视为焦粉参与配料，实现循环利用。

1.2 熔剂类颗粒物排放现状

熔剂类颗粒物以电除尘系统对熔剂受料槽、熔剂仓、熔剂破碎室、熔剂筛分室及相关转运站等区域产生的粉尘进行收集，除尘器收下的粉尘经刮板输送机卸入配料室熔剂槽，视为熔剂参与配料，替代部分熔剂。

1.3 混合料颗粒物排放现状

混合料颗粒物以电除尘系统对配料室、一次混合室、成品取样检验室及相关转运站等区域产生的粉尘进行收集，除尘器收下的粉尘经刮板输送机和斗式提升机进入粉尘仓，再由气力输送系统送至配料室粉尘槽，参与配料。

1.4 机尾颗粒物排放现状

机尾颗粒物原设计以电除尘系统对烧结冷却机室等区域产生的粉尘进行收集，除尘器收下的粉尘经刮板输送机和斗式提升机进入粉尘仓，再由气力输送系统送至配料室粉尘槽，参与配料。

1.5 成品颗粒物排放现状

成品颗粒物使用布袋除尘系统对烧结矿筛分室等区域产生的粉尘进行收集，除尘器收下的粉尘经刮板输送机和斗式提升机进入粉尘仓，再由气力输送系统送至配料室粉尘槽，参与配料。

1.6 烧结机机头以SO2、NOx、二噁英、颗粒物等混合污染物控制现状

烧结机机头烟气是混合型烟气，排放量大，成分较复杂，是烧结系统超低排放的重点和难点。太钢通过与日本住友合作，共同研究开发一套适合太钢烧结生产特点的活性炭干法脱硫脱硝技术。该技术利用活性炭作为吸附剂，对烧结烟气进行深度处理，进而解决长期以来烧结烟气对环境的影响。该装置能脱硫、脱硝、除颗粒物、除二噁英类等，同时也能去除烟气中含有重金属、可挥性有机物等其他环境污染物（见表1）。

表1 主要污染（质量浓度）的排放情况 mg/m3

2 超低排放下烧结系统总体要求

根据最近生态环境部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部、交通运输部五部联合下发的环大气[2019]35号文件，《关于推进实施钢铁工业超低排放的意见》明确提出以下要求：

2.1 有组织排放控制指标

烧结机机头、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放质量浓度小时均值分别不高于10 mg/m3，35 mg/m3，50 mg/m3；其他主要污染源颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放质量浓度每小时均值原则上分别不高于10 mg/m3，50 mg/m3，200 mg/m3，具体指标限值（见表2）。达到超低排放的钢铁企业每月至少95%以上时段小时均值排放浓度满足上述要求。

表2 钢铁企业超低排放指标限值（部分）

2.2 无组织排放控制措施

全面加强物料储存、输送及生产工艺过程无组织排放控制，在保障生产安全的前提下，采取密闭、封闭等有效措施，有效提高废气收集率，产尘点及车间不得有可见烟粉尘外逸。

《山西省钢铁工业大气污染排放标准（送审稿）》也明确了2021年1月1日执行见表2标准，并对其他污染物排放限值（见表3）和企业大气污染物无组织排放浓度限值（见表4）进行了规定。

表3 其他污染物排放质量浓度限值（部分）（二噁英除外）mg/m3

表4 企业大气污染物无组织排放质量浓度限值（部分）mg/m3

3 太钢烧结机系统进行的主要技术研究

烧结机头烟气大，每吨烧结矿产生量大约在1 500～2 000 m3，含尘量高、温度高（150℃），烟气中的SO2和NOx浓度低，造成处理的经济性差，是造成治理的难点。

3.1 硫化物超低排放技术研究

烧结脱硫是以氧化为主的过程，硫化物的氧化和分解及SO2进行脱附和扩散的过程[3]，因此烧结过程产生的SO2高低主要受原料带来硫的多少以及燃料配比、混合水分、碱度、烧结温度等烧结工艺参数影响[3]。

经过成分分析发现，焦粉是硫的主要来源之一。

3.2 氮氧化物超低排放技术研究

太钢同其他兄弟单位合作，展开低温脱硝催化剂试验研究，初步解决了烟气加热成本高、铵盐产生量大、催化剂易中毒、活性不稳定等制约SCR发展的问题。

采用三层低温催化剂脱硝，在烟温150℃条件下，脱硝效率能达到85%[2]，出口NOx可控制在50 mg/m3以下，满足国家新的排放标准要求，具有良好的前景[5]。

3.3 以颗粒物为主的主要控制现状

烧结机机头的颗粒物的含量和种类取决于烧结原料、熔剂、燃料以及生产工况。由于矿粉中含有K、Na、Zn等因素，形成的K2O、Na2O、ZnO等元素富集在机头富集，通常使用电除尘器的一、二电场的除尘灰碱金属含量较高，相对密度轻，不利于发挥电场的除尘能力。

同时由于机头烟气湿度大、黏度大、电阻高大等诸多影响，烧结电除尘器常常出现电晕线放电段接结球、反电晕等现象，除尘效率大大降低。

为此，在日常环保的管理上，将电场投入率、一次电压、一次电流、二次电压、二次电流、二次电压等设备的精细化管理中，提高设备运行效率。

4 太钢烧结机系统开展的技术改造和效果

2019年，对烧结机尾除尘环系统进行异地改建和技术升级，对装机容量进行扩容，并使用更加环保的布袋除尘替代原有的电除尘系统，烟气排放浓度颗粒物降低50%以上，取得了预期的效果。

2019年12月31日，建成烧结烟气超低排放工程，该工程采用“活性炭阀脱硫脱硝+SCR选择性催化还原脱销”的工艺[4]，在现有活性炭处理装置的基础上，并联扩建50%的吸附单元和配套建设活性炭解析系统、新增SCR脱销系统，实现助力太钢超低排放常年常态稳定运行、污染物排放总量降低70%的目标。