刘晨

1、 概述

烧结工序平均生产1吨烧结矿会产生解决10吨的烟废气，全国烧结烟废气总排放量~140亿吨，通过循环利用减少排放量技术改造，能减少50%以上，与50%烧结机停产的环保效果相同，企业还能降低成本、节能、低碳。

烧结工序主要烟废气种类、烟废气量和温度见表1，吨矿烟废气量中~50%、5.2t/t只需要除尘正常含氧量废气。烧结机头烟气与漏风率有关系大，漏风率15-30%4.2-5.2t/t，老旧小烧结机漏风率40-50%时吨矿风量可达5.2-7.8t/t，机头烟气需除尘、脱硫、脱硝外，还需除氟化物、氯化氢、重金属、二噁英、氨逃逸、脱白、余热回收、水分回收等新污染物治理，治理任务重、成本高。

表1 烧结烟废气种类、废气量和温度

本文介绍减少烧结烟废气减少排放量改造技术，重点是机头烟气除尘、脱硫、脱硝、脱酸、脱重金属、二噁英、脱白、余热水分回收、净烟气循环利用、减少漏风、除尘灰处理一体化改造技术，机尾等废气湿法改造，均采用旁路并联布置，少改动原有设备，以实现多发电、节电、少买电为标志的节能、降碳目标。

1、减少烟废气排放量改造技术

1.1）机头烟气减少排放量改造方案

机头烟气大多采用电除尘、钙法脱硫（湿法、半干法）、升温SCR脱硝，部分用户增加了内循环，减排烟气量可达40%。本文提出的减少排放量改造方案如图1所示，机头烟气净化工艺流程、主体设备均保留不动，旁路新增一体化净化和净烟气加压循环防漏风系统。

图1 烧结机头烟气减少排放量改造方案

改造方案说明：

ü 新增、或改进内循环：降低内循环电耗，与主风机改造相结合，减少烟气量40%以上，选择NOx、CO、水分含量高的风箱烟气循环，降低电耗，减少超低、CO排放控制成本

ü 新增一体化净化：剩余烟气采用水洗钠法除尘、脱硫、脱硝、脱酸、脱二噁英/重金属、除湿脱白、余热极限回收、污泥处理一体化，不再产生脱硫石膏/脱硫灰、脱硫废水、废脱硝催化剂，钠碱循环脱硫脱硝、除氯、付产硫酸铵化肥。新系统架空布置不占地面

ü 原有设备改造：主抽风机采用磁浮技术改造，以适应风量、风压的宽幅变化，节电~50%，其它设备不改动，适应性调整、备用

ü 新增气力防漏风系统：开发气力防漏风系统，在台车滑道内侧，增设气力引射器，用压缩气体引射烟气，出口为正压气流，抵消漏风处的负压减少漏风率。引射器分组与漏风检测信号连锁控制开关。

1.2) 环冷机等烟气闭路循环利用改造方案

烧结环冷机余热回收已经实现闭路循环利用近零排放，末端低温烟气可选择图2所示的方案，旁路湿法除尘，将烟气温度降低到15°C、净化后烟气替代环境空气利用实现近零排放。对机尾破碎、配料混料、筛分转运也采用相同的技术改造，实现废气循环利用，湿法除尘过程中实现余热、混料水分的极限回收再利用，可减少~5吨的废气排放量，节电和大气污染控制效果显著。

图2 烧结环冷机等除尘废气近零排放改造方案

2、参考案例简介

2.1) 垃圾焚烧烟气和飞灰一体化处理

用户日处理350吨的垃圾焚烧发电厂，烟气原来采用喷钙粉脱酸、布袋除尘器、SCR脱硝、石灰石膏法脱脱硫、喷活性焦脱二噁英，排放烟气温度140°C、含水分22%，除尘灰付费委托专业公司处理，与烧结机头烟气治理工艺类似。

采用图3所示一体化方案改造，原有切换使用，入口烟气~180°C换热回收~140°C热风，用于浓盐水除盐，每天回收30kg干杂盐，烟气二噁英浓度超过欧盟标准，污泥处理后二噁英达标用做混凝土。脱硝采用氧化法，不再喷氨、不需要催化剂。污泥产生量和处理费用均减少到原来的三分之一，其它指标参考表2。烧结机头烟气和除尘灰类似，借鉴改造会有显著的减污、节能、降碳效果，特别是降低治理成本。

图3 垃圾焚烧烟气和飞灰一体化治理改造工艺流程

表2 垃圾焚烧烟气和除尘灰的一体化实际治理结果

2.2）新型湿法除尘

河北一环保公司研发提供了一种新型湿法除尘设备，如图4所示，采用分级喷水除尘，不仅能稳定达到5mg/Nm3以下的除尘效果，与布袋除尘器比较，节电30-50%，特别是彻底解决了循环水、污泥处理难题，不仅不消耗新水，还能回收烧结混料、机头烟气中原始水分。

图4 新型高效湿式除尘器

这种除尘器已经提供了100多套，广泛用于烧结、球团、渣处理废气除尘，进一步升级方向是余热回收、凝水回收和废气循环利用减排排放量。

3、问题探讨

   绿色无废、节能降碳已经是国策，传统烟废气治理技术需要进行升级，首选减量改造，也十分有必要对除尘、脱硫、脱硝技术进行改进，以无废、节能、低碳为主要目标。针对烧结烟废气的治理技术改进建议，见表3。

表3 烧结烟废气治理升级改造技术

2、 3.1）除尘升级

采用布袋和电除尘的优点是不用循环水、能回收干灰，缺陷是不能单独脱硫、脱硝、除水蒸汽、脱碳、除二噁英等气体污染物/重金属、不能回收余热……,电除尘器供电、布袋除尘器阻损大都增加电耗，干法除尘灰装卸、输送、再利用时也要加水，烧结机头灰中的钠、钾等碱金属，也需要水浸分离。近年来湿法除尘取得了革命性的进步，不耗新水还能处理废水，除尘电节省~50%，协同去除多种污染物、回收水蒸汽节水，需要采用湿法替代干法除尘。

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1) 3.2）烟气脱硫

机头烟气脱硫多用钙法，消耗石灰资源，产生石膏/脱硫灰等固废，利用价值低、甚至得付费治理，因为氯离子累积产生脱硫废水。改用钠循环法不再产生脱硫固废和废水，回收化肥，气液比减少节电50%以上，与湿法除尘一体化，回收的化肥杂质少、品质好。

长远看，应在煤制气中回收硫磺，储运都安全，煤制气协同治理存量石膏、脱硫灰，回收硫磺同时付产生石灰。

1） 3.3）烟气脱硝

机头烟气脱硝采用升温SCR能达到超低，问题是需要加热升温消耗高炉煤气量大，脱硝喷氨变成了氮气和水蒸汽，浪费了无碳能源，废催化剂也是需要付费处理的固废。

钠法脱硝不需要升温、不需要催化剂，也不需要喷氨，脱硝产物为化肥，节能、降成本。风箱烟气内循环，能节省脱硝、脱CO的投资和成本。

2) 3.4）余热回收和节水

一体化除尘治理能回收余热到15°C，余热利用能降低燃料消耗，余热和水蒸汽回收后烟气工况体积减少能节电，水蒸汽回收不仅能阻断溶解性污染物排放，提升污染治理水平和温室气体减排量，回收利用凝水烧结可零取水。

结论与建议

l 1）烧结工序通过循环利用减排烟废气量改造的潜力大

l     2）烧结烟废气治理技术升级有利于实现绿色无废、节能低碳目标

l 3）改造有效益，可选择租赁模式，减少投资资金压力和风险

参考文献

[1] 张凡，中国环境科学研究院，钢铁公司行业污染源减排技术，2019年9月，全国工业节能暨除尘系统技术研讨会演讲

[2] 蔡九菊，东北大学，钢铁工业的空气消耗与废气排放，钢铁工业绿色制造发展高端论坛，2019年9月济南

[3] 张永杰 黄军，钢铁低碳高能效共性难题技术研发与应用，P35,225

[4]毛晓明，许海法，富氢碳循环氧气高炉工艺开发与实践, 钢铁 ，2024年9月