钢铁行业一氧化碳污染治理现状及措施探析

雷淑琳　严小林

摘要：本文通过对钢铁行业一氧化碳治理政策和一氧化碳来源进行分析，并对一氧化碳治理和监控措施进行技术探讨，为钢铁行业一氧化碳治理提供参考。

关键词：一氧化碳、治理措施、监控措施

0 引言

近年来，随着各地大气污染防治工作的不断深入，常规大气污染物得到有效治理，环境空气质量不断好转。以此同时，一些非常规污染物逐渐引起关注，一氧化碳（CO）就是其中之一。钢铁行业是一氧化碳排放的主要来源之一，开展钢铁行业一氧化碳治理，有效控制一氧化碳排放，对持续改善大气环境质量非常重要。为此国内如唐山、邯郸临汾等地印发相关政策文件，开展钢铁行业CO治理工作。

1 钢铁企业一氧化碳治理现状

1.1 唐山市钢铁企业一氧化碳管控政策及相关要求

2018年7月，唐山市发文《关于钢铁企业烧结机机头一氧化碳执行排放限值的通知》：钢铁企业烧结机机头一氧化碳排放浓度不超过6000 mg/m³。

2019年5月，唐山市发文《5月份全市大气污染防治强化管控方案》：烧结机机头一氧化碳小时排放浓度超过4000 mg/m³的，对超标的烧结机实施72小时停产惩罚措施。

2020年12月印发《唐山市钢铁企业一氧化碳减排管控工作实施方案》：2021年2月份，唐山要求相关钢铁企业一氧化碳治理工程要求3月15日前完成，目前已完成239项，未完成102项，包括16项烧结烟气降一氧化碳任务，75项高炉均压放散配建引射器安装任务，10项轧钢加热炉换向反吹任务，1项优化转炉煤气回收任务；6月15日前完成其他治理工程。

2021年2月印發《关于开展钢铁企业工程减排深度治理工作的通知》：通知要求，严格按照《唐山市钢铁企业一氧化碳减排管控工作实施方案》要求，高质量完成烧结烟气降一氧化碳、高炉煤气均压放散配建引射器，优化转炉煤气回收条件、轧钢加热炉转向反吹以及煤气系统零放散等工程。

2021年3月印发《唐山市3月份大气污染综合治理攻坚月方案》：一氧化碳减排专项行动。3月15日前，完成76座高炉均压放散煤气全回收设施建设，配套建设引射器，对逾期未完成治理的企业实施停产整治。完成优化转炉煤气回收条件，氧含量合格的前提下能收尽收；完成煤气零放散系统建设，做好煤气产用动态平衡，避免煤气管网波动造成一氧化碳放散。为确保安全必须放散的，必须点燃放散。提高干熄焦投运率，除检修外禁止使用湿熄焦，减少湿法熄焦过程中的一氧化碳排放。提前3天发布预警或管控措施，提前调整涉煤气用户生产负荷，减少因工况波动造成一氧化碳排放。

1.2 钢铁企业一氧化碳排放来源分析

钢铁企业所排放的一氧化碳主要来自于5个方面：

一是烧结机、高炉热风炉、轧钢加热炉、石灰窑、自备电厂等燃烧过程中，煤、焦炭、高炉煤气、转炉煤气不完全燃烧产生的CO。

二是高炉上料均压放散、高炉休风放散、转炉非回收期放散、轧钢加热炉反吹煤气等生产作业过程所排放的CO。

三是高炉煤气、转炉煤气在没有下游煤气用户的情况下，或钢铁企业烧结机停机、竖炉停产、石灰窑停产、自备电厂检修等情况下，能源不平衡，造成煤气放散排放的CO。

四是生产、输送、使用过程中的跑冒滴漏。

五是开关盲板阀时煤气的泄漏。

2 钢铁企业一氧化碳治理措施

钢铁企业按照一氧化碳管控政策及相关要求结合企业实际，采取了一系列一氧化碳治理措施，以减少一氧化碳排放。

2.1 烧结工序

2.1.1 烟气循环技术

烧结工序采用烟气循环技术，选取烧结机大烟道头尾部分风箱的风量（占总烟气 30%）和环冷机烟气混合，混风后通过循环风机引入烧结工序，循环烟气含氧量≥18%，循环风温≥200℃，烟气中的 CO 进行二次燃烧[1]，可将烟气中 CO 浓度降低至 4000 mg/m3。

2.1.2 富氧燃烧技术

采用浓度为99%以上的氧气，经输送管道、减压阀、调节阀送至助燃风管道，助燃管道中的氧气和助燃空气混合，形成所需要的富氧助燃气，富氧助燃气中氧含量为21%-22.8%；高炉煤气再与富氧助燃气按煤气和富氧助燃气的质量比为1：（0.7-1.2）的比例混合后点火；富氧烧结点火能够促进燃烧完全，减少燃烧后的废气量，降低烧结点火能耗和减少C0的排放量。

2.1.3 烧结料面喷蒸汽

烧结料面喷吹蒸汽系统包含蒸汽主管道、布置于烧结料面的蒸汽管道、切换阀、蒸汽调节阀、除湿装置等部分组成，该蒸汽喷吹系统与烟气循环系统协同降低烧结一氧化碳。

2.2 炼铁工序

2.2.1 高炉均压放散煤气全回收

对高炉炉顶均压煤气回收系统进行改造，打开放散阀的同时启动引射器，依靠引射器强制抽入均压煤气除尘系统，一次均压煤气作为引射气源。煤气经除尘器除尘净化后通入低压煤气管网。在炉顶均压煤气放散管道接引射器实现全回收。

2.2.2 高炉休风煤气净化回收

在高炉干法布袋除尘后端减压阀组区域，高压净煤气出口增加引射装置及其附属设施，将整个休风过程中产生的煤气，经过重力除尘器和布袋除尘器净化后，再送入低压煤气管网，从而实现环保减排和资源回收再利用；引射装置利用氮气作为引射动力气源，首先将高炉休风时的煤气从调压阀组前引出，并通过原调压阀后切断阀门组对低压净煤气管网进行切断，经过休风引射装置进入低压管网，利用干法除尘器 1-2个罐体进行粉尘过滤，达到煤气回收目的。

2.3 炼钢工序

2.3.1 转炉煤气放散塔自动点火

原有转炉煤气放散塔点火装置采用直燃式点火方式，不使用外供燃气，用高压电弧直将放散的煤气点燃，该系统与一次除尘系统其它子系统融合实现高度自动化运行；由于电弧强度、放散煤气理化条件、环境气象条件等诸多因素，会造成点火失败的情况发生，此时会造成大量煤气直接排空，它会造成程度不同的大气毒害物污染。为增强点火的稳定性、可靠性，在现有点火放散系统的基础上增加以燃气伴烧的常明火方式。在点火头上增加伴烧燃烧器，引入稳定的气源为其供应燃气，使燃气在各种气候下长时间稳定燃烧即形成“长明火”，当转炉生产放散烟气煤气达到足够浓度（CO含量达到约20%以上）时被点燃排空。该系统具备燃烧状态、气源情况、远程操作等远程控制能力，并与原点火系统组成“双重点火装置”。

2.4 轧钢工序

2.4.1 加热炉换向阀反吹治理煤气

双蓄热式加热炉生产过程中，蓄热室放热过程中，燃料煤气进入蓄热室内，伴随阀门切换关闭，会残留少量CO，通过反吹煤气回收改造，将蓄热室内残留CO吹入炉内燃烧，从而避免跟随烟气外排[3]。

3 监控措施

3.1 有组织监测方面

在烧结机机头烟气、转炉一次烟气、高炉热风炉烟气、轧钢加热炉烟气排放口安装烟气一氧化碳分析仪，对外排一氧化碳浓度进行监测。

3.2 无组织监测方面

在厂区内各方位安装空气质量监测站，对一氧化碳、PM2.5、PM10、等污染因子进行监测，实现监测数据集中管控。出现一氧化碳超标情况时，做到快速反应，及时排查现场设备，调整现场生产工况，降低一氧化碳排放。

4 结论

通过上述各项一氧化碳治理措施的实施，同时强化能源平衡管理，做好煤气产出与使用的动态平衡控制，有效减少一氧化碳排放，改善空气质量。

参考文献

［1］ 李新创，刘涛，刘坤坤等. 钢铁生产全流程超低排放难点解析及解决路径研究［C］//中国环境科学学会环境工程分会.中国环境科学学会2022年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分会场论文集（三）.《工业建筑》杂志社有限公司，2022：406-412.DOI：10.26914/c.cnkihy.2022.027852.

［2］ 张祖斌，刘畅，孙玉翠，展茂源.加热炉一氧化碳减排节能的技术措施［J］.节能与环保，2020（10）：53-54.