钢企环保治理技术面面观

气的“混战”———烟气综合治理技术

新环保法实施以来，钢铁企业最头疼、首当其冲的就是烟气治理，不光要去除二氧化硫、氮氧化物甚至二噁英等有害气体，还要保证颗粒物排放时刻达标。然而，烟气综合治理也是各种技术工艺层出不穷的领域，选对适合自己的技术工艺，烟气综合治理才能走上正轨。

焦化煤气脱硫技术。宝钢在这方面进行了有益的实践。宝钢焦炉煤气中含H2S4g/m3~6g/m3，HCN1.5g/m3~2.0g/m3，萘0.9g/m3~1.2g/m3。煤气先进行初冷(包括直接和间接两部分)，温度由42℃~55℃降到25℃;然后经排风机、电捕焦油器输入煤气精制系统的中间冷却脱萘塔，进一步除萘和焦油等杂质。脱萘塔出口煤气温度为36℃，含萘≤0.36g/m3。

在宝钢一期工程中，煤气从脱萘塔出来后进入脱硫脱氰吸收塔，为保证脱硫效率，脱硫吸收液定量抽送到湿式氧化的希洛哈克斯装置，将H2S、HCN的吸收液氧化成含3%游离硫酸的硫铵母液，送下一道工序硫铵工段生产硫铵。脱硫脱氰后的煤气去氨吸收塔，吸氨后进终冷塔，最后进吸萘塔。该塔为空塔，顶部喷淋洗油吸苯后，煤气中含H2S小于200mg/m3、HCN小于150mg/m3，进入总煤气柜。

在宝钢二期工程中，煤气经中间冷却除萘后，进入吸氨装置，用75%的磷酸二氢铵((NH4)2HPO4)做吸收液，富液为磷酸二氢铵((NH4)2HPO4)，进解吸塔获得18%的氨水，进一步加压浓缩生产99.8%的无水氨，解吸氨后的磷酸二氢铵循环使用。吸氨后的煤气进入终冷塔，脱酚脱氰后的煤气进吸苯塔，吸收粗苯后再进入脱硫脱氰工艺，脱硫后去煤气柜储存，供全厂使用;脱硫富液去解吸装置，在111℃~112℃、58800Pa(0.6kg/cm2)条件下解吸，解吸出的H2S、HCN、CO2进燃烧炉生成SO2/NOX，再经过冷却、减湿、干燥、触媒作用等制备硫酸。尾气经氨水除害塔排入大气。

烧结烟气综合治理技术。国家提出要对烧结烟气进行综合治理，即脱硫、脱硝、脱二噁英、除尘联合进行，不能再单一进行脱硫了。烧结点火器后约1/3风箱处的烟气含硫不高，且温度高，这部分废气可不必脱硫，直接返回烧结作热风烧结，既节能又能降低脱硫运行费。

烧结烟气脱硫技术。烧结烟气脱硫技术分为干法、半干法和湿法。湿法主要有石灰—石膏法、硫铵法、氧化镁法、双碱法、离子液法等。干法主要有LJS循环流化床法、ENS法、密相干塔法、GSCA双循环流化床法、MEROS烟道喷射法、活性炭吸附法、NID烟道循环法等。半干法主要有SDA旋转喷雾法等。总体来看，干法脱硫效率偏低，脱硫副产物主要成分为亚硫酸钙，其物理化学性质不稳定，直接应用困难。湿法脱硫效率高，但是易造成低温腐蚀和烟囱雨，是PM2.5的主要产生源，很难实现多污染物的协同控制。以SDA旋转喷雾干燥法为代表的半干法有湿法的制浆系统，而副产物的成分和状态类似干法。目前，我国已有480多套烧结烟气脱硫装置，约有80%是湿法。总体效果湿法比干法要好些，但尚没有一种方法为最优的脱硫方法。已建成的设施约有一半以上没有达到设计水平，有工艺设计缺陷、设备选型不合理、施工质量不合格(施工单位资质不合规定)等问题。

二噁英治理技术。二噁英形成的前提是有氯元素存在。烧结生产具备形成二噁英的所有条件(不要再对烧结和焦炭喷洒氯化钙了)。烧结烟气中二噁英浓度在30ng-TEQ/Nm3~60ng-TEQ/Nm3，占总量的17.6%，仅次于垃圾焚烧。

降低二噁英的技术措施包括：降低烧结烟气中氯元素含量，高效强化除尘(除去细小的含二噁英尘颗粒)，对收集的二噁英气体进行加热分解(加热温度大于850℃)或急速冷却，采用活性炭吸附或有机溶剂溶解吸收等。在废气中添加尿素颗粒、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钙，使烟气温度急冷到200℃以下，均有利于降低二噁英产生。

烧结烟气脱硝技术。烧结烟气的温度和氧、水含量较高，产生的NOX主要是NO2。在烧结烟气中,NO含量≤160mg/m3。烟气脱硝技术有湿法和干法之分，主要有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等。其中脱硝效率最高、技术最为成熟的是选择性催化还原(SCR)法。但目前得到广泛商业应用的钒钛系SCR催化剂反应温度一般在300℃~400℃，故反应器需布置在除尘器之前，因粉尘等杂质的毒害作用，导致催化剂的使用寿命严重缩短。低温烟气脱硝催化剂的研究和开发是脱硝技术应用的关键。此外，可以将NOX进行焚烧，使之成为水和氮气;也可对NOX进行吸附、减量化处理。

烟气除尘技术。新环保法对大气中固体颗粒物的控制标准严格，除尘自然成为钢企环保的重中之重。

高炉出铁场除尘技术。出铁场烟尘排放点包括出铁口、撇渣器、摆动流嘴的3处，3处烟尘量约占总尘量的70%。出铁场排风量占系统总量的50%，巨型高炉3个以上出铁口的烟尘量占总尘量的80%~90%。应在各排烟点设排烟罩，除尘效果好，又节电。出铁口排烟罩有上吸、侧吸、吹吸多种形式，上吸效果好。由于铁口上方容纳不下罩子必要的容积，应加大风速，加大排风量。撇渣器排烟罩多数为低拱型方罩。摆动流嘴排烟罩普遍采用矩形伞形上吸式。罩子可设多个排烟管，由上部接出烟气。排烟管道不许架空敷设，为免影响天车行走，只能埋在平台楼板层内。每个排风点均安装手动和电动阀各一个，安装在沟道旁的阀门井内，手动阀调节平衡风量用，电动阀在出铁口交替使用。

烧结电除尘技术。电除尘技术装备分为湿式静电除尘器(没有二次粉尘飞扬，清灰、废水要处理，易腐蚀设备)、干式静电除尘器(有二次粉尘飞扬)、雾状粒子电除尘器(尘捕集后呈液体流下)、半湿式静电除尘器(湿式除尘室的洗涤水可循环使用，排出的泥浆在浓缩池用泥浆泵送入干燥机烘干，再从干式除尘室的灰斗排出)。

电除尘技术设装备的优点是阻力小，耗能少;除尘效率高(可捕集PM2.5以下的灰尘，布袋除尘只能捕集大于10ppm的粉尘)效率可在99%;使用范围广范，允许通过300℃~400℃高温烟气;处理烟气量大，自动化程度高，维修量小等。

其存在的问题主要是烧结除尘效率不稳定，难以实现排放浓度控制在50mg/m3。主要原因是烧结原燃料质量波动大，含有害杂质高;振打系统刚度不够，安装质量差，高压电源不能满足工况要求，极板和极线被腐蚀等。

提高电除尘效率的措施是，烟气温度在150℃以下，除尘器本体密封好，在除尘器顶部和灰斗上安装声波清灰器，加大烧结主降尘管直径。

高炉煤气除尘技术。过去，重力除尘器可除去85%大颗粒的尘，文式管除去细颗粒的尘。现在，布袋干法除尘得到推广使用，效果好，节水又节电，可提高TRT发电量30%。高炉煤气干法除尘技术已比较普及，有节水和节电效果。但废布袋的处理成为难点之一，TRT的叶片易结白色晶体，影响发电能力。

转炉煤气净化技术。OG法湿式除尘在国内外被广泛使用。将OG系统与转炉炉口的连接活动裙罩改为密封式，燃烧率降低到3%，煤气回收量提高100m3/t。LT法干式除尘技术在宝钢250吨转炉上应用，炉口烟气温度为1600℃，经冷却烟道间接冷却到1000℃，经蒸发冷却后进圆形电除尘器除尘。烟(煤)气在蒸发冷却器内由雾状喷水直接冷却，喷水烟气始终为干的。伴随喷水降温，烟气在蒸发冷却器内产生了一个调质过程，使粉尘的比电阻发生变化，这对于干式除尘器的除尘效果是非常有利的。烟气在蒸发冷却器内的流速低，有40%的粗颗粒会沉降到底部，经链式输送机和滑动卸灰阀排出。烟气出蒸发冷却器时的温度为170℃，排烟含尘量可达10mg/m3。

水的“攻坚”———焦化污水深度处理技术

焦化污水深度处理技术由预处理、生化处理、深度处理和污泥处理等工艺组成。

污水生物处理采用缺氧—好氧生物脱氮工艺，深度处理采用膜分离技术，即生化处理(A-A/O)+超滤(UF)+纳滤(NF)(或反渗透(RO))，或者生化处理(A-A/O)+膜生物反应器(MBR)+纳滤(NF)(或反渗透(RO))。

在预处理阶段，蒸氨废水首先进入重力除油器除油，再进入调节池，去除残留油并进行水量、水质的均匀化，最后进入浮选系统进行气浮除油，为下段生化处理创造条件。

在生化处理阶段，预处理后的废水进入厌氧池，进行水解和酸化，然后进入缺氧池，进行反硝化脱氮，最后自流入好氧池去除废水中的酚、氰和COD(化学需氧量)等其他有害物质，并对氨氮进行硝化反应。

生化出水经过混凝沉处理后，进入超滤膜处理，去除悬浮物和胶体物等，同时进一步降低COD。好氧池出水也可以采用膜生物反应器(简称MBR)的形式，其中空纤维超滤膜可高效截留各类菌种，使生化反应得以顺利进行;有效去除相应的污染物，避免污泥的流失;同时可截留难以降解的大分子有机物，延长其在MBR停留的时间，使之得到最大限度的分解。MBR产水可直接作为深度处理的原料水。

超滤(UF)产水进入反渗透(简称RO)系统。RO是以压力为驱动力，并利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择性，使水溶液中溶质与水分离。RO的产水率为70%左右。为了提高产水率和节约能量，也可以采用纳滤(NF)膜组件代替反渗透膜，纳滤膜对钙、镁离子有很高的去除效率，并能有效去除水中大分子量的可溶性组分，使产水率增加至90%左右。深度处理的产水水质，可以达到循环水补充的要求。

深度处理产出占原料水量10%~30%左右的浓缩液，浓缩液可给煤场防尘喷洒或除尘卸灰加湿用，或送活性炭吸附塔去除COD，活性炭可再配入炼焦。

宝钢焦化废水深度处理及回用技术的工艺路线如下：焦化生化出水→膜生物反应器(MBR)或超滤(UF)→保安过滤器→一级RO→二级RO→产水。其技术特点是水质稳定(满足宝钢工业水要求)，产水率高(70%)。出水浊度稳定在0.5NTU，SDI稳定≤5，满足后续反渗透膜的要求。

组合式膜处理工艺的成功应用，实现了装置连续稳定运行，得到了合格的产水，而且实现了真正意义的回用———一级RO浓缩水给烧结配料，二级RO浓缩水给烧结烟气脱硫。

固废的“逆袭”———渣、尘泥、氧化铁皮回收处理技术

冶金渣处理技术。冶金渣的处理主要包括高炉炉渣和钢渣的处理技术。

高炉炉渣处理技术。高炉炉渣处理方式有：干渣法、水淬法、半水淬膨胀法和INBA法等。水淬法有炉前渣池水淬、水力输送渣池、炉前脱水仓式等。水渣脱水方式有转鼓脱水式、渣池过滤式、脱水槽式和提升脱水式。高炉渣处理工艺有INBA法、图拉法、明特克法、拉萨法和底滤法等。图拉法安全性最高，明特克法占地面积相对小，INBA法技术成熟，应用的量大。

水淬渣进行细磨后生产矿渣微粉，作为水泥添加剂，可以提高水泥性能，附加值高。目前，我国约有240条生产线，处理能力约为1.2亿吨。高炉渣慢冷却的干渣可做骨料，用作筑路、建筑沙石料，但经济性不高。

钢渣处理技术。钢渣处理技术有热泼工艺、水淬工艺、风淬工艺、热焖工艺和滚筒法工艺等。目前，热焖法占多数。钢渣经处理后，经过破碎、筛分、磁选后回收废钢，可返回烧结和炼钢工序，在道路工程中应用，生产钢渣水泥和钢渣微粉等。

含铁尘泥和轧钢氧化铁皮处理技术。

含铁尘泥的质量和处理技术。钢铁企业含铁尘泥包括烧结系统除尘灰、高炉系统除尘灰、转炉煤气回收过程中的除尘灰，以及球团和电炉系统的除尘灰、水系统的尘泥等。钢铁联合企业吨材尘泥量约为50kg~80kg。

因炼铁原燃料含有害杂质，造成除尘灰中含有有害杂质;这些灰回到烧结生产中，就会出现杂质的富集。因高炉生产过程有循环富集作用，会使有害杂质含量被富集到10倍~60倍，这样对高炉生产产生较大的副作用(特别是炉墙结瘤，炉底耐火材料破坏，使高炉寿命降低，生产指标恶化)。

为提高钢铁企业铁素体的循环利用效率，含铁尘泥要最大化地在企业内部利用，但含有害杂质高的尘泥应进行处理后再用。转底炉处理含有害杂质高的尘泥是有效的，可以除去有害杂质，还可回收大部分Pb和Zn，有一定的经济效益。出来的产品是海绵铁，其还原度在60%~65%，FeO含量在15%左右，炼钢不能用，只能给高炉用。因此，转低炉的经济性低，能耗高，不应作为处理铁矿石的手段来代替高炉生产。

含有害杂质特别高的尘泥，一般不要给烧结用(高炉布袋除尘灰中含有害杂质含量比重力除尘灰高许多)，以便有效地消除富集循环的作用。转炉除尘灰可进行脱水压块，回转炉使用，作为冷却剂，切断循环富集链。

水中的尘泥可用沉淀法进行回收，但用的水池多，沉淀时间长;建议用斜井旋转沉淀技术(如同斜置的罐头盒形状)，可大大提高沉淀效率。

轧钢氧化铁皮利用技术。大多数企业将轧钢氧化铁皮给烧结使用，有降低烧结固体燃料消耗的作用。部分企业将氧化铁皮除油、还原、细磨，制成电子工业用的磁氧体，大大提高了附加值。宝钢、鞍钢等企业的磁氧体的生产规模较大，是其高效、高利润的部门。

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