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鋼鐵超低排放已經(jīng)有全流程示范企業(yè)可以借鑒，超低排放改造有多種技術(shù)和組合可供選擇，問題是改造投資多、成本增加多，噸鋼成本至少增加100元。有沒有投資少、成本低的改造方案？本文介紹幾種可以作為補(bǔ)丁或旁路的實(shí)用技術(shù)，包括煙氣循環(huán)利用、噴霧蒸發(fā)冷卻調(diào)質(zhì)、噴霧干燥和多功能噴淋洗滌技術(shù)，探討在鋼鐵各工序超低排放改造中“打補(bǔ)丁”的應(yīng)用。

1 鋼鐵超低排放技術(shù)

1.1 煙氣循環(huán)利用

煙氣循環(huán)利用源頭減量技術(shù)就是將不處理或簡單處理后的煙氣返回工序循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)煙氣的源頭減量。目前，燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)利用已經(jīng)成為行業(yè)推薦采用的技術(shù)，正在迅速推廣應(yīng)用，實(shí)際應(yīng)用可以減少煙氣處理量40%，那么超低排放改造需處理的煙氣量就只有原來的60%，最大限度地保留利用現(xiàn)有煙氣處理設(shè)施，通過選擇氮氧化物濃度高的部分循環(huán)，還可以降低入口濃度，有可能就不用上脫硝項(xiàng)目，既使上，投資和運(yùn)行成本都會(huì)降低。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察的研究成果，鋼鐵長流程噸鋼排放煙氣量平均34650Nm3（折合43.7t），采用煙氣循環(huán)利用，至少可以減少50%，煙氣循環(huán)源頭減量應(yīng)該作為保護(hù)大氣環(huán)境的首選技術(shù)，通過此技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)噸鋼外排煙氣量減少到現(xiàn)狀的10%以下，這對(duì)減少鋼鐵超低排放改造的投資和成本具有非常重要的意義，特別是可以減少大氣污染物總量。

1.2 噴霧蒸發(fā)冷卻調(diào)質(zhì)、噴霧干燥技術(shù)

噴霧蒸發(fā)冷卻調(diào)質(zhì)與噴霧干燥系統(tǒng)由液體管線、壓縮氣體管線、控制器、殼體和卸灰等部分組成，工藝原理和設(shè)備組成是相同的，只是用途不同。噴霧蒸發(fā)冷卻調(diào)質(zhì)主要是用于煙氣的冷卻、調(diào)質(zhì)、抑塵等預(yù)處理，比如轉(zhuǎn)爐干法電除塵前的蒸發(fā)冷卻塔、燒結(jié)機(jī)頭煙氣半干法的蒸發(fā)加濕。

噴霧蒸發(fā)冷卻調(diào)質(zhì)技術(shù)的主要特點(diǎn)：1）可以實(shí)現(xiàn)煙氣快速冷卻，將煙氣從1000℃冷卻到260℃所需時(shí)間不到1s，特別適合鋼鐵行業(yè)瞬時(shí)性煙氣量、溫度大幅、頻繁、快速變化的工況；2）可以實(shí)現(xiàn)煙氣大幅減量，比如800℃煙氣冷卻到130℃，采用混風(fēng)冷卻后的煙氣體積是標(biāo)況煙氣體積的10倍以上，而采用噴霧蒸發(fā)冷卻只有1.1倍；3）蒸發(fā)冷卻本身就有除塵功能，可以使粉塵顆粒凝聚長大，還有利于提高后步除塵設(shè)備的效率。

噴霧干燥技術(shù)的主要目的是利用煙氣余熱處理廢水，比如分離濃鹽水中的水蒸氣和鹽、將高爐渣等高溫熔渣干法粒化、分離濃縮酸洗廢水中的酸、熱解熱氧化廢水中的COD有機(jī)污染物等。

1.3 煙氣多功能高效噴淋洗滌技術(shù)

管道式多功能高效噴淋洗滌技術(shù)具有除塵、脫硫、脫硝、脫白、脫酸、脫有機(jī)污染物、脫重金屬、高效低阻換熱等多功能，既可用作煙氣循環(huán)利用的簡單處理，又是超低排放改造的終端技術(shù)。作為精除塵器，出口顆粒物濃度小于20mg/Nm3，與濕電結(jié)合，可以確保達(dá)到10、5mg/Nm3的超低水平，甚至低到微克級(jí)，即小于1mg/Nm3。
該技術(shù)的主要特點(diǎn)：1）精除塵：對(duì)于旋風(fēng)除塵、電除塵、布袋除塵不能達(dá)到超低排放的煙氣，可以對(duì)超細(xì)顆粒進(jìn)行兩級(jí)相變和沖擊吸收，實(shí)現(xiàn)除塵超低排放。與濕電結(jié)合，可以更高效地精除塵、除霧。2）脫硫、脫硝：對(duì)于能溶于水的二氧化硫、氮氧化物，可以在煙氣溫度50℃左右實(shí)現(xiàn)超低排放，與噴霧干燥結(jié)合，還可以處理脫硫脫硝濃縮液，回收產(chǎn)物。去除NO，可以先氧化。3）其他：可以高效冷卻水蒸氣、去除大部分可溶于水的污染物，設(shè)備阻損小、地面上布置或地下布置基本不占地。

2 在主要工序的應(yīng)用

鋼鐵長流程通常包括原料、燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、熱軋、輔助等眾多工序，在充分利用原有設(shè)施基礎(chǔ)上，都可以“打補(bǔ)丁”方式采用上述技術(shù)實(shí)現(xiàn)超低排放。下面分別探討上述技術(shù)在燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐等工序的應(yīng)用。

2.1 燒結(jié)
燒結(jié)煙氣包括機(jī)頭、冷卻、原料、混料等工序煙氣，是鋼鐵超低排放改造的重點(diǎn)，投資成本增加較多，特別是機(jī)頭煙氣脫硝。

1）脫硝：首選煙氣循環(huán)，與燒結(jié)漏風(fēng)治理結(jié)合，大幅減少40%以上的煙氣量，選擇NO濃度高的煙氣循環(huán)，使超低排放改造進(jìn)口煙氣氮氧化物濃度降低，排放要求不高時(shí)不必上脫硝項(xiàng)目，既使上，投資和成本都會(huì)減少。在脫硝工藝選擇上，在現(xiàn)有濕法脫硫的基礎(chǔ)上，補(bǔ)丁或旁路增加次氯酸鈉、臭氧、等離子等氧化脫硝技術(shù)，在脫硫塔頂部或外部，采用多功能高效噴淋洗滌技術(shù)，實(shí)現(xiàn)排煙脫硝、除濕脫白，還有二噁英、硫酸、鹽酸、氫氟酸等酸霧、重金屬等多污染物的協(xié)同去除。低溫氧化脫硝的副產(chǎn)物是硝酸鈉、亞硝酸鈉，提純后為化工產(chǎn)品。

2）脫硫：利用原有濕法脫硫系統(tǒng)，改用鈉法、鎂法、氨法脫硫，結(jié)合采用煙氣噴霧干燥技術(shù)，處理零排脫硫廢水，提高脫硫產(chǎn)物附加值。

3）除塵：機(jī)頭煙氣在脫硫脫硝過程中就可以實(shí)現(xiàn)超低排放，冷卻、原料、混料等工序的補(bǔ)丁式組合采用多功能高效噴淋洗滌和煙氣循環(huán)利用技術(shù)，可以極限回收煙氣余熱，大幅減少、近零外排煙氣，減少除塵電耗。

2.2 高爐高爐區(qū)域超低排放改造涉及出鐵場(chǎng)除塵、上料除塵、水沖渣、熱風(fēng)爐煙氣脫硫脫硝、高爐煤氣除塵脫硫脫氯等。

1）出鐵場(chǎng)除塵：高爐出鐵場(chǎng)除塵幾乎都是采用大型布袋除塵器，多塵源煙氣集中捕集進(jìn)入大布袋除塵器除塵后，由集中的引風(fēng)機(jī)抽引對(duì)空排放。多數(shù)用戶原設(shè)計(jì)排放粉塵濃度都是20mg/m3，與超低排放差距不大?？梢試L試組合采用噴霧蒸發(fā)冷卻干霧抑塵、多功能噴淋洗滌和煙氣循環(huán)利用，將個(gè)別塵源或部分煙氣簡單處理后循環(huán)利用，原布袋除塵器由于風(fēng)速降低就可以實(shí)現(xiàn)超低排放，風(fēng)機(jī)工況風(fēng)量減少到額定風(fēng)量的60%時(shí)，風(fēng)機(jī)電耗就可以減半，低投入實(shí)現(xiàn)超低排放的同時(shí)，還具有顯著的節(jié)電效益，比如高爐出鐵場(chǎng)除塵風(fēng)機(jī)額定電機(jī)功率2500kW，小時(shí)節(jié)電超過1000kWh。

2）高爐上料除塵：高爐上料除塵多采用電除塵，設(shè)計(jì)排放粉塵濃度約50mg/m3，實(shí)際會(huì)更高?？梢栽诂F(xiàn)有風(fēng)機(jī)出口后、排放前，增加多功能噴淋洗滌、煙氣循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)超低排放，原有電除塵器檢修后保留作為粗除塵設(shè)備，或停止供電僅作為粗除塵設(shè)備節(jié)電。

3）高爐水沖渣：高爐水沖渣主要需要脫白和回收余熱。目前多采用風(fēng)冷卻冷凝+混風(fēng)脫白，余熱回收一般是通過循環(huán)水余熱回收供暖。由于沖水后蒸汽溫度、循環(huán)水溫都只有90℃，回收利用余熱難度大、效率低，冒蒸汽的源點(diǎn)很多，很難密封收集干凈。可以嘗試改用噴霧干燥?；梢栽诟稍锟右粋?cè)單獨(dú)另做一套，改造不影響生產(chǎn)，可回收高品質(zhì)余熱，還可以處理廢水。

4）熱風(fēng)爐脫硫：熱風(fēng)爐煙氣中SO2、NOx含量都不高，但按照超低排放煙氣要求又不得不改造。目前，行業(yè)趨向于采用高爐煤氣源頭脫硫，通過高比例煙氣循環(huán)利用來脫硝。

2.3 轉(zhuǎn)爐

轉(zhuǎn)爐區(qū)域除塵超低排放改造，可以嘗試在現(xiàn)有除塵系統(tǒng)基礎(chǔ)上，選擇表1推薦的實(shí)用技術(shù)通過“打補(bǔ)丁”實(shí)現(xiàn)，同時(shí)降低電耗和設(shè)備維修成本。

1）轉(zhuǎn)爐一次除塵：轉(zhuǎn)爐一次除塵是轉(zhuǎn)爐區(qū)域超低排放改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)，主要是因?yàn)橐淮纬龎m涉及煤氣凈化，存在爆炸隱患。對(duì)于現(xiàn)在采用的干法、半干法、濕法，都可以通過補(bǔ)丁或旁路增加多功能直接噴淋洗滌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超低排放，噴淋洗滌系統(tǒng)與濕電相結(jié)合，可以更穩(wěn)定地達(dá)到超低、微克排放水平，還有除濕脫白。

2）轉(zhuǎn)爐二次三次除塵、鐵水處理除塵：塵源點(diǎn)多，采用集中大型布袋除塵器，設(shè)計(jì)排放濃度與超低排放水平差距小，結(jié)合采用煙氣循環(huán)利用、多功能噴淋洗滌、蒸發(fā)冷卻技術(shù)，都可以實(shí)現(xiàn)低投入低成本超低排放，循環(huán)利用率超過40%，還能取得節(jié)電效益。

3）鋼渣處理、連鑄二冷卻蒸汽：主要都是涉及水蒸氣冷凝處理，采用多功能噴淋洗滌和煙氣循環(huán)利用，可以在回收冷凝水和余熱的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)超低近零排放。

3 參考案例

3.1 三座120t轉(zhuǎn)爐干法除塵局部優(yōu)化改造

用戶干法電除塵器設(shè)計(jì)尺寸小、運(yùn)行時(shí)間長、性能下降、存在瞬時(shí)性冒煙，三座轉(zhuǎn)爐擴(kuò)容到120t，煙氣量增加。在保留利用原工藝設(shè)備的前提下，組合采用補(bǔ)丁方案，蒸發(fā)冷卻器噴槍改用氮?dú)忪F化，并提高出口溫度100℃，減少了工況煙氣量，增加旋風(fēng)除塵器，粗灰比例提高到約70%以上，電除塵器前增加間接換熱器。旋風(fēng)和顆粒層除塵器可以低成本地將粗灰比例從40%提高到80%以上，對(duì)實(shí)現(xiàn)超低排放和減少電除塵器積灰維修量十分有利。改造達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，解決了瞬時(shí)冒煙，并具備實(shí)現(xiàn)超低排放和脫白的條件，投資減少一半，最快一座轉(zhuǎn)爐僅施工兩周時(shí)間。轉(zhuǎn)爐半干法、濕法超低排放改造都可以參考。

3.2 兩臺(tái)210m2燒結(jié)機(jī)尾煙氣除塵

用戶兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)機(jī)尾除塵采用電除塵，出口實(shí)際粉塵濃度在80-150mg/m3，在引風(fēng)機(jī)與煙囪之間，新安裝多功能直接噴淋洗滌器，改造后粉塵濃度平均在10mg/m3以下。方案主要優(yōu)點(diǎn)：投資少，只有其他方案的一半，設(shè)備新增阻損不超過500Pa，系統(tǒng)總阻損降低，改造只有管道對(duì)接需要停產(chǎn)，車間內(nèi)吸風(fēng)口的負(fù)壓增大，車間環(huán)境衛(wèi)生好。沉淀泥漿回原料，不需要循環(huán)水處理，沒有二次污染。下步增加煙氣循環(huán)利用，噴淋出口凈濕煙氣送環(huán)冷可以節(jié)電，可以處理濃鹽水。高爐出鐵場(chǎng)、鐵水處理、原料除塵等原采用電除塵器的場(chǎng)合，都可以考慮增加多功能直接噴淋洗滌實(shí)現(xiàn)超低排放，同時(shí)節(jié)電。

3.3 2000m3高爐出鐵場(chǎng)除塵

用戶2000m3高爐出鐵場(chǎng)除塵為側(cè)吸，開、堵鐵口會(huì)有瞬時(shí)性的煙氣抽吸不到，出鐵場(chǎng)當(dāng)時(shí)沒做密封，時(shí)常會(huì)有煙氣冒出車間，環(huán)保壓力大、改造難度大。采用了現(xiàn)場(chǎng)噴霧蒸發(fā)干霧抑除改造，投資很少，改造不需要停產(chǎn)，圓滿解決了問題，車間環(huán)境衛(wèi)生好，實(shí)測(cè)崗位粉塵濃度2mg/m3。下步打算與多功能噴淋洗滌、煙氣循環(huán)利用減量結(jié)合，實(shí)現(xiàn)超低排放和節(jié)電。

4 結(jié)論與建議

鋼鐵超低排放改造時(shí)間緊、任務(wù)重，在確保完成全流程超低排放目標(biāo)的過程中，在參考示范企業(yè)改造方法的同時(shí)，需要不斷嘗試采用可行、可靠的新技術(shù)，以降低成本、減少投資。在現(xiàn)有工藝設(shè)備的基礎(chǔ)上通過“打補(bǔ)丁”實(shí)現(xiàn)超低排放，與節(jié)電、節(jié)水、節(jié)省設(shè)備維修相結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)不增加成本甚至有效益，這就為采用環(huán)保管家、合同節(jié)能、合同節(jié)水等方式改造創(chuàng)造了條件，緩解企業(yè)的資金壓力和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

山東旺泰科技有限公司是一家研發(fā)制造節(jié)能高效傳熱系列產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)。主要研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造全焊接板式換熱器、板式空氣預(yù)熱器、轉(zhuǎn)爐脫硝GGH換熱器、脫硫GGH換熱器、煙氣加熱器、高爐煤氣預(yù)熱器、熱風(fēng)爐煤氣預(yù)熱器、燒結(jié)SCR煙氣換熱器等多系列多型號(hào)產(chǎn)品，可滿足用戶不同的工況條件，并根據(jù)用戶差異化需求，研發(fā)生產(chǎn)定制化產(chǎn)品。系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、鋼鐵、冶金、造船、制藥等領(lǐng)域。