何濤，姚妍宏

（天津榮程聯合鋼鐵集團有限公司煉鐵廠，天津300352）

摘要：介紹了榮鋼在燒結煙氣處理的實踐經驗，通過脫硫、脫硝、濕法靜電除塵一體化對煙氣進行處理，最終煙氣中SO₂排放＜50 mg/Nm³，NOx 排放＜160 mg/Nm³，粉塵排放＜10 mg/Nm³，實現了超低排放的標準。

關鍵詞：燒結煙氣；脫硫；脫硝；濕法靜電除塵；粉塵顆粒物

1 前言

燒結煙氣是燒結混合料點火后隨臺車運行，在高溫燒結成型過程中所產生的含塵廢氣。燒結煙氣的主要特點：燒結煙氣量大，固體料循環率高；煙氣溫度較高；煙氣攜帶粉塵多；含有腐蝕性氣體，產生一定量的氯化氫（HCl）、硫氧化物（SO_x）、氮氧化物（NO_x）、氟化氫（HF）等。目前，燒結廠治理煙氣排放，主要通過燒結燃燒后的尾氣處理措施，從而減少二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）和粉塵顆粒物的排放量，從而達到空氣治理的目的。

2 燒結煙氣排放治理

2.1 脫硫處理

煙氣中硫主要來自含硫鐵料和固體燃料，燒結脫硫治理主要從兩個方面入手。一是優化配料結構，減少高硫鐵料的配加量，同時提高固體燃料的質量，即降低焦粉和煤粉的含硫量。二是對燒結燃燒后尾氣增加脫硫設備，從而進行脫硫處理。

鋼鐵行業中采用最多的脫硫技術為濕式鎂法。濕式鎂法脫硫技術成熟，效率高，Mg/S 低，運行可靠，操作簡單。但脫硫產物的處理比較麻煩，煙溫降低不利于擴散，傳統濕法的工藝復雜，占地面積和投資較大。

2.1.1 濕式氧化鈣法脫硫

榮鋼集團2011 年安裝除塵及煙氣排放在線監測設備，2012 年在230 m2帶式燒結機增加脫硫設備石灰石—石膏濕法，也稱氧化鈣法。

pH 值一般控制在5.5～6.5。氧化鈣法脫硫優點：操作方便，脫硫效率達到90%，達到國家排放標準。缺點：高鈣灰質量要求較高，氧化鈣（CaO）含量90%以上，-0.074 mm 細度95%以上。脫硫塔內部易結塊，漿液循環池起泡沫；副產品石膏不容易處理，且漿液pH 值控制不當易形成“酸雨”。視覺上尾氣排放白色蒸汽量大，可隨風飄出2 km。

2.1.2 濕式氧化鎂法脫硫

根據國家出臺鋼鐵燒結、球團工業現行排放標準，規定了大氣污染物和特別排放限值：顆粒物一般地區排放限值為50 mg/m³，特別排放限值為40mg/m³；二氧化硫一般地區排放限值為200 mg/m³，特別排放限值為180 mg/m³；氮化物一般地區排放限值和特別排放限值均為300 mg/m³。隨著國家對排放標準的提高，2015 年，榮鋼集團將230 m²燒結鈣法脫硫改造為濕式氧化鎂法脫硫。

濕式氧化鎂法主要有技術成熟、適用性強、脫硫率高、脫硫劑來源集中等優點。生成產物亞硫酸鎂，經氧化后生成七水硫酸鎂。七水硫酸鎂送到流化床加熱，在近1 000 ℃時煅燒生成MgO 循環利用，SO₂可以回收利用；副產品硫酸鎂回收深加工。

濕法氧化鎂法煙氣脫硫的影響因素有3個：

1）pH 值。SO₂負荷決定于煙氣體積流量和原煙氣的SO₂含量。加入的氫氧化鎂流量取決于SO₂負荷與氫氧化鎂和SO₂的摩爾比。隨著氫氧化鎂的加入，吸收塔漿液將達到某一pH 值。脫硫效率隨吸收塔中pH 的升高而提高，吸收劑達到臨界濃度時脫硫效率最高。較低的pH 值可以降低堵塞和結垢的風險，因此在濕式鎂法煙氣脫硫中，pH 值控制在5.0～5.6 較適宜。

2）液氣比（L/G）。液—氣比常用來反映吸收劑量與吸收氣體量之間的關系。運行經驗表明，脫硫率隨L/G 的增加而增加，特別是在L/G 較低的時候，其影響更加顯著。在實際運行中，對反應強的氧化鎂，可適當降低液氣比來克服其不利的影響。

3）鎂硫比（Mg/S）。鎂硫比是指脫硫塔內煙氣

提供的脫硫劑所含鎂的摩爾數與煙氣中所含SO₂摩爾數的比例。鎂硫比相當于洗滌每摩爾SO₂所用的氧化鎂的摩爾數。鎂硫比高將有利于氫氧化鎂與SO₂的反應，提高煙氣脫硫效率。但鎂硫比大，則鎂的利用率下降，浪費了吸收劑。

通過230 m²燒結煙氣在線監測數據顯示，進口SO₂濃度776 mg/Nm³，出口SO₂濃度23.5 mg/Nm³，脫硫效率可達到97%，比鈣法提高7%左右，SO₂排放均值23.5 mg/Nm³，遠低于200 mg/Nm³國家排放限值。

2.2 脫硝處理

燒結煙氣的NO_x 中95%為NO，NO 難溶于水，而高價態的NO₂、N₂O₅可溶于水生成HNO₂和HNO₃，溶解能力大大提高，從而可與后期的SO₂同時吸收，達到同時脫硫脫硝的目的。

因此目前鋼鐵行業在線檢測氮氧化物主要是NO，榮程燒結廠于2015 年7 月進行脫硝設備投運，采用臭氧法，通過O₃將NO 氧化成NO₂，然后通過堿液吸收生成硝酸鹽，從而脫除煙氣中NO_x。影響臭氧脫硝的主要因素：摩爾比（O₃/NO）、反應溫度、反應時間、吸收液性質等，這些因素對脫硝效率有不同程度的影響。

230 m²燒結機脫硝項目正式投入運行以來，經煙氣檢測，脫硝效率達到53%以上，出口煙氣NO_x的排放濃度降到160 mg/Nm³以下，最低達到95 mg/Nm³，遠低于300 mg/Nm³ 的國家排放限值，年減少NOx排放約550 t。

2.3 粉塵顆粒物的治理

2.3.1 機頭靜電除塵器升級改造

針對機頭電除塵極板的粘灰現象，重點對機頭靜電除塵做了多次升級改造。對二、三、四電場更改極板、極線材質和結構，增重振打錘，增加振打頻次，減少粉塵排放，同時對機頭電除塵灰取樣檢測分析。對機頭電除塵灰取樣化驗成分分析結果：堿金屬含量相對較高，尤其是鉀和鈉偏高，且Cl 離子偏高。導致除塵灰黏性強，粘著在極板、極線上，因此操作上對電除塵進行斷電振打，同時將電除塵灰外銷處理（一、二電場含堿金屬偏低且品位高，可循環利用），減少燒結機循環使用量，從而減少堿金屬富集，同時適當增加燒結機鋪底料厚度，提高燒結透氣性，降低燒結負壓，電除塵極板極線的附著粘結物得到有效控制，除塵器出口含塵量明顯減低，出口粉塵排放＜40 mg/Nm³。

2.3.2 增加濕法靜電除塵器

2017 年9 月榮程集團在230 m²燒結機的脫硫裝置后投運濕法靜電除塵器，對經過四電場干法電除塵和脫硫脫硝之后的煙氣進行二次除塵，從而實現超低標準排放。濕法電除塵器采用水沖刷集塵極表面來進行清灰，可有效收集PM 2.5 以下粉塵、SO₃酸霧、氣溶膠等微細顆粒物。

濕電除塵投運后，檢測煙氣進口粉塵濃度76.16 mg/Nm³，出口6.55 mg/Nm³，除塵效率91.4%。

處理后的粉塵含量降低到10 mg/Nm³以下，遠低于國家超低排放標準。該項目投入運行后，煙氣問題得到了徹底解決，每年減少煙塵排放約166 t，進一步促進了區域空氣質量的提升和改善。

2.4 生產過程控制

2.4.1 原料結構控制

減少或停用高硫鐵料，如伊朗鐵粉降低鐵料中含硫量，伊朗鐵粉化學成分見表1。

2.4.2 固體燃料控制

提高固體燃料的采購標準，降低硫分，控制在1%以內，從而降低燃燒過程中釋放的SO₂，減少燒結煙氣的含硫量。降低煤粉揮發分，從而降低氮氧化物含量。在原料結構不變的前提下，通過對不同揮發分的無煙末煤實驗得出，燃料中揮發分直接影響氮氧化物含量，且隨著揮發分的升高而升高。

2.4.3 溫度控制

通過對燒結煙道溫度的控制，可少量控制氮氧化物含量。實踐表明，在同等原料結構下，當煙道溫度控制在145～155 ℃時，氮氧化物含量最低。

生產中一般控制在140～160 ℃。因脫硫設備進口溫度要求，控制在180 ℃以下，煙氣經過主抽風機后還會上升，因此超過165 ℃以上沒有嘗試。不同的燒結機對煙道溫度的控制標準也不一樣。影響煙道溫度的因素很多，如燒結機的漏風率、燒結的透氣性、配料方案及測溫點位置等，需要實踐摸索找出最佳區間。

3 結語

脫硫、脫硝、濕法靜電除塵器的一體化上線，可以滿足目前國家環保政策要求。隨著國家環保要求的提高，限排放越來越嚴格，目前行業在線檢測氮氧化物主要是NO。隨著煙氣檢測設備的升級，未來檢測的有害氣體的種類也將越來越多，如NO₂、二噁英、HCl 等，同時高質量的煤炭資源減少。使用高質量的燃料降低煙氣中SO₂和氮氧化物，其性價比不高，從長遠角度來看，還需要工藝設備再升級、先進技術的引進等。同時，增加煙氣消白設備也勢在必行，對排放的白色煙氣進行消白，回收循環利用。