一鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)建議
李干杰部長(zhǎng)在2018年全國(guó)環(huán)境保護(hù)工作會(huì)議上表示，2018年我國(guó)將啟動(dòng)鋼鐵行業(yè)超低排放改造。目前，我國(guó)僅有火電廠燃煤鍋爐實(shí)施過(guò)超低排放改造，是指火電廠燃煤鍋爐采用多種污染物高效協(xié)同脫除集成系統(tǒng)技術(shù)，使其大氣污染物排放濃度基本符合燃?xì)鈾C(jī)組排放限值，即在基準(zhǔn)氧含量6%的條件下，SO2不超過(guò)35mg/m3、NOx不超過(guò)50mg/m3、煙塵不超過(guò)10mg/m3。
與火電廠燃煤鍋爐不同的是，鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)工序復(fù)雜，污染源數(shù)量多，那么鋼鐵行業(yè)超低排放又應(yīng)該包含哪些內(nèi)容？鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放具有兩個(gè)最典型的特征，一是燒結(jié)機(jī)頭煙氣污染物排放量占比大，顆粒物、SO2、NOx排放量分別占鋼鐵廠排放總量的40%、70%、50%以上；二是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中顆粒物無(wú)組織排放問(wèn)題突出。因此，鋼鐵行業(yè)要實(shí)現(xiàn)超低排放，至少必須同時(shí)實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放和無(wú)組織顆粒物超低排放。
其中，鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放受到的關(guān)注度最高。2017年8月環(huán)境保護(hù)部《關(guān)于征求<鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)>等20項(xiàng)國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)修改單（征求意見(jiàn)稿）意見(jiàn)的函》中提出燒結(jié)機(jī)頭煙氣特別排放限值，即在基準(zhǔn)氧含量16%的條件下，顆粒物小于20mg/m3、SO2小于50mg/m3、NOx小于100mg/m3，那么該特排限值修改單是否就可作為鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣的超低排放標(biāo)準(zhǔn)呢？我們認(rèn)為超低排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該更加嚴(yán)格，因?yàn)槌团欧糯碇?dāng)前最先進(jìn)、最高效的大氣污染治理技術(shù)，而特排限值修改單在采用一些常規(guī)治理技術(shù)的情況下就可實(shí)現(xiàn)。
與火電燃煤電廠超低排放標(biāo)準(zhǔn)相比，鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣特排限值修改單仍有較大的差距。但從原煙氣污染物濃度和除塵、脫硫、脫硝治理技術(shù)難度來(lái)講，鋼鐵燒結(jié)煙氣并不難于火電燃煤電廠煙氣。因此，完全可以參照火電燃煤電廠來(lái)制定鋼鐵燒結(jié)煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)，即在基準(zhǔn)氧含量16%的條件下，顆粒物小于10mg/m3、SO2小于35mg/m3、NOx小于50mg/m3。
二鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放的熱點(diǎn)問(wèn)題分析
2017年以來(lái)，在鋼鐵燒結(jié)煙氣治理領(lǐng)域出現(xiàn)了許多新的觀點(diǎn)，如“濕法改干法”、“脫白”、“全面推廣活性炭”等，在行業(yè)內(nèi)引起了熱議。為解決當(dāng)前鋼鐵燒結(jié)煙氣治理的難題，大家集思廣益是好事，但部分觀點(diǎn)對(duì)于鋼鐵燒結(jié)煙氣治理的難點(diǎn)分析還不夠深入，甚至?xí)?duì)地方的大氣污染防治工作造成誤導(dǎo)。因此，有必要對(duì)相關(guān)熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行深入的分析。
（一）燒結(jié)煙氣治理的頑疾不是濕法脫硫，而是豆腐渣工程
近年來(lái)，部分專(zhuān)家將鋼鐵燒結(jié)煙氣治理的矛頭對(duì)準(zhǔn)了濕法脫硫，認(rèn)為是燒結(jié)濕法脫硫后排放的濕煙氣中含有大量顆粒物導(dǎo)致了霧霾，只要將濕法工藝改為（半）干法工藝，霧霾問(wèn)題就可以迎刃而解。但是這種觀點(diǎn)只看到了問(wèn)題的表象，相當(dāng)多的燒結(jié)濕法脫硫塔存在拖尾現(xiàn)象，這并不是由于采用了濕法脫硫工藝造成的，而是建設(shè)的除塵器和濕法脫硫塔偷工減料，低質(zhì)低價(jià)，導(dǎo)致不但沒(méi)有發(fā)揮除塵、脫硫的作用，反而產(chǎn)生二次污染。如果在工程設(shè)計(jì)、施工、選材過(guò)程中不能實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，（半）干法工藝排放的煙氣同樣難以達(dá)標(biāo)，甚至脫硫系統(tǒng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，但由于視覺(jué)感觀不明顯，這種超標(biāo)排放更具有隱蔽性。
濕法脫硫工藝的高效性、可靠性在火電燃煤鍋爐煙氣治理中已經(jīng)得到充分證明，日本濕法脫硫占98%，美國(guó)占92%，德國(guó)占90%，世界平均占85%。因此，我們不用懷疑濕法脫硫?qū)τ诖髿馕廴痉乐蔚淖饔茫鴳?yīng)該花大力氣開(kāi)展鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫設(shè)施專(zhuān)項(xiàng)整治，按照火電燃煤鍋爐超低排放的要求來(lái)對(duì)標(biāo)燒結(jié)煙氣脫硫設(shè)施，督促低水平建設(shè)的燒結(jié)脫硫設(shè)施整改。
（二）燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硝工藝路線選擇
燒結(jié)機(jī)頭煙氣除塵、脫硫工藝都已經(jīng)十分成熟，形成了一整套的技術(shù)路線。但脫硝應(yīng)用的實(shí)例數(shù)量還較少。目前，燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硝工藝有以下幾種：氧化法脫硝、中低溫SCR脫硝，中高溫SCR脫硝，活性炭脫硝。根據(jù)燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)，建議把中高溫SCR脫硝和活性炭脫硝作為燒結(jié)煙氣脫硝的可行技術(shù)。
氧化法脫硝原理是利用臭氧、雙氧水等氧化劑將煙氣中的NO氧化為NO2等物質(zhì)后，再進(jìn)入脫硫塔用堿性吸收劑進(jìn)行吸收。該方法從脫硝原理上是可以實(shí)現(xiàn)的，但是卻存在兩個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。一是該脫硝工藝與氮氧化物監(jiān)測(cè)方法存在沖突，目前氮氧化物的監(jiān)測(cè)方法是監(jiān)測(cè)煙氣中NO的濃度，再換算為NOx。因此，煙氣中的NO被氧化為NO2后，監(jiān)測(cè)結(jié)果雖然顯示達(dá)標(biāo)，但NO2可能并未被吸收，而是直接排入了大氣，存在監(jiān)管漏洞。二是該脫硝工藝的吸收過(guò)程是與脫硫過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致堿性吸收劑的用量和副產(chǎn)物的產(chǎn)生量都要增加，且副產(chǎn)物為含有亞硝酸鹽、硝酸鹽的混合物，易溶于水，綜合利用難度極大。
中低溫SCR脫硝，其反應(yīng)溫度區(qū)間在200℃以下，和中高溫SCR脫硝相比，更接近鋼鐵燒結(jié)煙氣溫度。但是目前中低溫SCR脫硝應(yīng)用于燒結(jié)煙氣，仍有四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題需要解決。一是中低溫SCR脫硝催化劑抗毒性較差，易受到煙氣中硫氧化物、水、重金屬等物質(zhì)的影響，因此中低溫SCR脫硝裝置只能布置在除塵、脫硫塔后部；二是燒結(jié)煙氣溫度，特別是脫硫后的煙氣溫度，無(wú)法達(dá)到中低溫SCR脫硝反應(yīng)溫度區(qū)間，仍然需要進(jìn)行煙氣再加熱；三是與中高溫SCR脫硝催化劑相比，中低溫SCR脫硝催化劑的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用較高；四是中低溫SCR催化劑對(duì)燒結(jié)煙氣中的二噁英沒(méi)有去除作用。
中高溫SCR脫硝，是在火電燃煤鍋爐煙氣脫硝中應(yīng)用十分成熟的脫硝工藝，完全可以將其移植至燒結(jié)煙氣上，關(guān)鍵是SCR脫硝裝置前的煙氣加熱系統(tǒng)和SCR脫硝裝置后的煙氣換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將煙氣換熱回收的熱量再用于前端加熱煙氣，降低能耗。即中高溫SCR脫硝裝置在啟動(dòng)時(shí)，需要將150℃左右的煙氣加熱至280℃以上，消耗的熱源較大；在正常運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)換熱器回收熱量再利用，只需要額外再補(bǔ)充30~50℃升溫即可。另外，中高溫SCR脫硝還需注意將反應(yīng)溫度區(qū)間控制在300℃以下，避免二噁英在分解后再次合成。
活性炭脫硝，是目前公認(rèn)的應(yīng)用于燒結(jié)煙氣脫硝的可行技術(shù)。但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用兩段式設(shè)計(jì)，在前端脫硫反應(yīng)結(jié)束后，再噴氨進(jìn)行脫硝，以提升脫硝效率，同時(shí)有必要在活性炭裝置后增設(shè)高效袋式除塵器，確保能實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放。
（三）煙氣“脫白”不是大氣污染治理技術(shù)
為什么濕法脫硫后的濕煙氣要脫白，最核心的觀點(diǎn)是濕煙氣中含有大量水汽，水汽中溶解的大量硫酸鹽，是大氣中PM2.5的重要來(lái)源。但濕煙氣中99.6%是不能溶解鹽的水蒸氣，只有0.4%左右的水是攜帶溶解鹽的液態(tài)水。國(guó)電南京環(huán)保所的朱法華院長(zhǎng)已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了規(guī)范建設(shè)、運(yùn)行的濕法脫硫裝置后的濕煙氣中所攜帶的可溶鹽數(shù)量十分有限。因此，認(rèn)為“脫白”能夠起到和脫硫、脫硝、除塵一樣的減排作用，在理論上是站不住腳的。
那么，有專(zhuān)家針對(duì)燒結(jié)煙氣濕法脫硫塔后的濕煙氣進(jìn)行的“脫白”試驗(yàn)，收集的液體呈黃黑色，是否能夠證明濕法脫硫的濕煙氣中確實(shí)排放了大量的致霾污染物。答案是“否”，該實(shí)驗(yàn)只能證明該臺(tái)燒結(jié)煙氣濕法脫硫塔排放的濕煙氣中含有大量污染物。但是這些污染物并不是因?yàn)椴捎昧藵穹摿蚬に嚩a(chǎn)生的，而是因?yàn)樵撆_(tái)燒結(jié)機(jī)配套的除塵和濕法脫硫設(shè)施質(zhì)量低劣、設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)行不規(guī)范，導(dǎo)致煙氣中攜帶了大量本應(yīng)被除塵器捕集的顆粒物，以及煙氣流速過(guò)快、除霧器效果太差，煙氣中帶出了本不該帶出的漿液造成的。
該試驗(yàn)從側(cè)面證明了當(dāng)前鋼鐵燒結(jié)煙氣除塵和脫硫設(shè)施中確實(shí)存在相當(dāng)一部分設(shè)計(jì)不規(guī)范、低質(zhì)低價(jià)的不合格產(chǎn)品，導(dǎo)致脫硫后濕煙氣中污染物濃度仍然較高。但是要真正解決這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該是重新按照規(guī)范設(shè)計(jì)并建造除塵和脫硫設(shè)施，而不是實(shí)施“脫白”。不去改造不合格除塵和脫硫設(shè)施，而去實(shí)施“脫白”，是明顯的舍本逐末和掩耳盜鈴，甚至是對(duì)劣質(zhì)除塵、脫硫設(shè)施的縱容。因?yàn)?，?duì)于這些劣質(zhì)除塵、脫硫設(shè)施，即使實(shí)施了“脫白”，也只能把濕煙氣中部分污染物捕集下來(lái)，仍然會(huì)有大量污染物排入大氣。
對(duì)于“脫白”應(yīng)該抱著既不贊成也不反對(duì)的態(tài)度，在實(shí)現(xiàn)超低排放之后，如果為了改善視覺(jué)感觀，可以實(shí)施“脫白”，但一定要清醒的認(rèn)識(shí)到“脫白”不是污染治理技術(shù)，不是治霾的“特效藥”。
（四）活性炭工藝不適宜在中小型鋼鐵企業(yè)大面積推廣
一直以來(lái)，活性炭工藝被認(rèn)為是最適用于鋼鐵燒結(jié)煙氣的多污染物協(xié)同治理技術(shù)，只是由于投資和運(yùn)行成本較高限制了活性炭工藝的大面積推廣。但實(shí)際上除了投資和運(yùn)行成本較高之外，活性炭工藝大面積推廣還存在一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
首先，活性炭工藝對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備配置和運(yùn)行管理的要求比其他的治理工藝要求更加嚴(yán)格。對(duì)于大多數(shù)小型鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，出于對(duì)成本的控制，建設(shè)的活性炭裝置往往在系統(tǒng)穩(wěn)定性上存在缺陷，難以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)；同時(shí)，中小型鋼鐵企業(yè)缺乏具有必備知識(shí)水平和經(jīng)驗(yàn)的環(huán)保工程師，難以保證活性炭裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至發(fā)生起火等安全事故；第三，活性炭裝置對(duì)于煙氣工況的波動(dòng)更加敏感，一般的中小型鋼鐵會(huì)靈活組織生產(chǎn)、采購(gòu)原燃料，會(huì)對(duì)活性炭裝置的穩(wěn)定運(yùn)行造成障礙。從目前我國(guó)鋼鐵燒結(jié)煙氣活性炭裝置建設(shè)和運(yùn)行情況來(lái)看，還沒(méi)有一家中小型鋼鐵企業(yè)建設(shè)的活性炭裝置能穩(wěn)定運(yùn)行。
其次，活性炭工藝大面積推廣，活性炭使用量和硫酸副產(chǎn)物產(chǎn)生量將大幅增加。由于活性炭生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢氣、廢水污染嚴(yán)重，治理難度大，隨著活性炭使用量的增加，一方面會(huì)大幅增加上游產(chǎn)業(yè)鏈的污染物排放量，另一方面活性炭的價(jià)格將飛漲，進(jìn)一步增加活性炭裝置的運(yùn)行成本?；钚蕴垦b置的副產(chǎn)物硫酸的利用途徑有限，且屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，大面積推廣活性炭工藝之后，在唐山、邯鄲等鋼鐵產(chǎn)能集中的地區(qū)，硫酸的貯存、運(yùn)輸和利用將帶來(lái)一系列的問(wèn)題。
三實(shí)現(xiàn)鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放的技術(shù)路徑
從目前各種大氣污染治理技術(shù)來(lái)看，實(shí)現(xiàn)鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放（在氧含量16%的條件下，顆粒物低于10mg/m3、SO2低于35mg/m3、NOx低于50mg/m3）有兩條可行的技術(shù)路徑：一是四電場(chǎng)高效靜電除塵器+活性炭脫硫脫硝一體化裝置+袋式除塵器工藝；二是四電場(chǎng)高效靜電除塵器+煙氣加熱裝置+中高溫SCR脫硝裝置+煙氣換熱裝置+（石灰石石膏法脫硫裝置+濕式靜電除塵器+選裝脫白裝置）/（半干法脫硫裝置+袋式除塵器）。這兩條技術(shù)路徑都屬于十分成熟的技術(shù)，只要設(shè)計(jì)規(guī)范、工程質(zhì)量過(guò)關(guān)，完全可以實(shí)現(xiàn)鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣的超低排放，顯著削減鋼鐵企業(yè)大氣污染物排放量。鋼鐵企業(yè)與其把注意力放在尋找新的超低排放技術(shù)，不如好好向火電企業(yè)學(xué)習(xí)超低排放的經(jīng)驗(yàn)。
在上述兩條鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放改造技術(shù)路徑的基礎(chǔ)上，鋼鐵企業(yè)還可以通過(guò)實(shí)施煙氣循環(huán)改造，將部分燒結(jié)機(jī)頭煙氣再次引至燒結(jié)料層表面，進(jìn)行循環(huán)再利用，使廢氣外排總量減少20%~40%，從而進(jìn)一步減少顆粒物、SO2、NOx排放量，同時(shí)還可減少后續(xù)除塵、脫硫、脫硝裝置投資和運(yùn)行費(fèi)用。除此之外，煙氣循環(huán)還可將廢氣中CO及其它可燃有機(jī)物在通過(guò)燒結(jié)燃燒帶時(shí)重新燃燒，可有效減少燒結(jié)廢氣中一氧化碳排放量。
四小結(jié)
（一）鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣治理的關(guān)鍵不是選擇濕法工藝或者干法工藝，也不是實(shí)施煙氣“脫白”，而是如何提升污染治理設(shè)施的設(shè)計(jì)參數(shù)和工程質(zhì)量。
（二）鋼鐵燒結(jié)機(jī)頭煙氣超低排放改造技術(shù)十分成熟，采用以活性炭脫硫脫硝一體化工藝為核心的技術(shù)路線或者采用以火電燃煤電廠超低排放技術(shù)為核心的技術(shù)路線，都完全可以實(shí)現(xiàn)在氧含量16%的條件下，顆粒物低于10mg/m3、SO2低于35mg/m3、NOx低于50mg/m3的超低排放目標(biāo)。
來(lái)源:冶金工業(yè)規(guī)劃研究院 作者:劉濤
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