张 翀

(忻州市行政审批服务管理局，山西 忻州 030006)

引 言

钢铁行业是我国的支柱产业之一，是国民经济发展重要的基础工业。我国的钢铁产能和钢铁产量均位居世界第一，据有关方面统计，粗钢产能约在10亿t，近3年的年均粗钢产量在9亿t左右。钢铁企业分布的地域主要为京津冀及周边地区、长三角和汾渭平原，占我国钢铁产量的55%。钢铁企业集中分布区域同样是我国的环境空气重点控制区域，在钢铁企业产量排名前20的城市，位于环境空气重点控制区域的有13个，环境空气中PM2.5平均浓度50 μg/m3，远远高出全国PM2.5平均浓度，由此可以看出，目前钢铁企业的高能耗、高污染是引起环境空气质量居高不下的因素之一，同时钢铁企业的地域分布与环境空气质量具有一定的相关性。

伴随着历史的发展，我国的钢铁企业涵盖面很广，既有单独的或者涉及几个工序的独立球团、烧结、炼铁等企业，也有长流程的钢铁企业，这些企业基本包含了所有生产工序，从原辅材料的生产到最终钢产品，具备了炼焦、活性石灰、球团、烧结、炼铁、炼钢、轧钢(热轧、冷轧)及其下游产品加工等主要生产工序。以长流程的钢铁企业为例，基本所有的工序都涉及污染物排放，且排放量较大，根据一些钢铁企业的实际调查情况，有组织排放源在一百个以上；物料储存、转运环节有上千条皮带，相应的无组织排放源有上千个；运输车辆每天在几千辆；排放的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物总量位居工业行业中的前三位。当然，不同的钢铁企业的污染防治措施管控水平和环境管理水平差异很大，但目前整体的排放水平已经成为影响区域环境空气质量的重要因素。

根据产业结构调整指导目录，180 m2以下烧结机、1 200 m3以下炼铁高炉与100 t以下炼钢转炉均已列入限制类装备，而且1 200 m3及以上炼铁高炉、100 t及以上炼钢转炉达不到环保、能耗、安全等强制性标准同样列入限制类，从对钢铁行业的整体要求来看，提高钢铁企业装备水平升级，满足日趋严格的环保要求已经是大势所趋。实施钢铁行业超低排放改造同时也是推动行业绿色高质量发展，推进供给侧结构性改革，打赢蓝天保卫战的重要保证。

在此背景下，生态环境部会同发展改革委、工业和信息化部、财政部、交通运输部等五部委于2019年4月联合印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气〔2019〕35号)，由此开始，钢铁超低排放改造进入了实质性的实施阶段。为进一步指导、细化超低改造过程的技术要求，规范超低排放评估监测工作，统一超低排放认定标准和评估监测程序和方法，生态环境部于2019年12月印发了《关于做好钢铁企业超低排放评估监测工作的通知》(环办大气函〔2019〕922号)，详细制定了《钢铁企业超低排放评估监测技术指南》。随后中国环境保护产业协会于2020年1月编制了《钢铁企业超低排放改造技术指南》(中环协〔2020〕4号)。由此，钢铁工业超低排放的政策要求、技术路线、技术指标、技术措施基本形成系统性、专业性的体系。

钢铁工业超低排放是全面的超低，不仅是烟囱有组织排放要达到超低排放限值，同时无组织排放和交通运输排放也要全面达到超低排放要求。因此，钢铁行业超低排放是全流程、全过程的超低排放。

1 有组织超低排放技术要点

1.1 标准体系

根据钢铁行业超低排放浓度限值，烧结机头、球团焙烧烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值为10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3，其中烧结机头烟气基准含氧量16%、球团焙烧烟气基准含氧量18%。对比钢铁行业特别排放限值，烧结机头、球团焙烧中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值为40 mg/m3、180 mg/m3、300 mg/m3，分别严格了75%、81%、83%。有组织排放限值达到超低，技术要点应关注：所有生产设施末端治理措施的提标改造以及煤气的精脱硫，其中选择经济可行、稳定运行、稳定达标的烧结机头烟气除尘、脱硫、脱硝及煤气精脱硫的工艺技术路线和工程措施是有组织排放达到超低的要点。

从目前技术体系的支撑分析，钢铁行业的污染防治可行性技术主要是针对达到钢铁工业特排限值，尚没有具备操作性的钢铁超低排放可行性技术规范，应借鉴火电行业超低排放改造的经验，出台指导钢铁超低排放的最佳可行性技术规范等技术标准。

1.2 烧结(球团)超低排放技术要点

烧结(球团)是一种人工的提高铁矿石品味的工艺，烧结机排放的污染物总量约占钢铁行业污染物排放总量的50%以上，氟化物和二噁英排放量占90%以上，是钢铁行业大气污染排放量最大的工序。烧结机机头废气流量大、烟温较低(80 ℃～200 ℃)、含湿量大(约10%)、二氧化硫产生质量浓度在1 000 mg/m3～10 000 mg/m3，氮氧化物产生质量浓度在150 mg/m3～600 mg/m3。通过对现有的除尘、脱硫设施进行提标改造，相对来说较容易达到超低。在脱硝方面，传统热电行业脱硝技术无法直接移植，开展过程控制和末端治理相互耦合的关键技术，已成为烧结烟气超低排放技术的关键[1-3]。球团烟气与烧结烟气排放特征较为相似，末端治理技术可以互为借鉴。

目前烧结废气治理措施主要采用两种工艺配置：一是双室四电场静电除尘器+主抽风机+SSC烧结烟气干式超净工艺(脱硫反应塔+脱硫布袋除尘器)+SCR脱硝+引风机+烟囱排放。二是双室四电场静电除尘器+石灰-石膏湿法烟气脱硫+湿电+SCR脱硝+引风机+烟囱排放。除尘、脱硫、脱硝各部分技术已经比较成熟，根据铁精粉来料含硫量、运行工况，综合确定合理的工艺技术路线，是确保达到超低排放的重要保证。

1.2.1 烧结机头除尘

烧结机除尘技术已经十分成熟，通常采用三级除尘：四电场静电除尘+脱硫(除尘效率50%)+布袋除尘或湿电工艺，综合除尘效率≥99.9%，实际运行效果可达到10 mg/m3以下。

1.2.2 烧结机头烟气脱硫

目前烧结机头烟气脱硫主要采用的湿法、半干法或者协同脱硫脱硝工艺，已经实际运行的有太钢公司的活性炭干法脱硫脱硝设施、宝钢公司的循环流化床半干法脱硫以及普遍使用的石灰-石膏法。

石灰-石膏湿法脱硫、半干法/干法脱硫、活性炭法三种常用方法的技术经济比较，如表1所示。

表1 烧结机头烟气脱硫方法技术经济比较表

本文主要列举了目前使用较多的三种脱硫工艺技术经济对比，钢铁企业超低改造脱硫设施应综合考虑原辅材料含硫量及铁矿的预混调节范围、实测烟气二氧化硫浓度、脱硫剂的采购条件及企业周边的综合利用区位优势等因素，综合考虑以上因素，在设计阶段确定脱硫效率、工艺技术参数是十分重要的。

1.2.3 烧结机头脱硝工艺

我国的烧结废气脱硝起步较晚，采用的工艺技术路线不尽相同。由于烧结机头烟气烟温较低，目前主流的烧结机头烟气脱硝主要采用的中高温SCR脱硝工艺。该工艺目前已在大型火力发电厂、钢铁企业的脱硝中均得到了广泛的运用，实际运行效果基本可达到超低要求。总体工艺布置为SCR反应器布置在脱硫、除尘系统、GGH和燃烧器之后。在催化剂和氧气存在的条件下，在300 ℃～350 ℃范围内，还原剂NH3选择性的将烟气中的NOx还原成N2和H2O。

2 高炉煤气精脱硫工艺

高炉煤气精脱硫是钢铁企业内燃烧设施烟气超低排放最有效的方法，也是燃烧烟气二氧化硫达标排放的重要保证。近两年，高炉煤气的精脱硫才刚开始起步，精脱硫工艺的运行效果还有待进一步验证。本文以山西省某钢铁厂于2019年12月投运的“有机硫水解转化+湿法脱硫”为例，探讨高炉煤气精脱硫的工艺技术路线。

高炉煤气精脱硫拟采用“水解转化+湿法脱硫”工艺。高炉煤气中硫的存在主要形式为有机硫和无机硫，有机硫主要为羟基硫、二硫化碳，无机硫主要为硫化氢。该工艺的前段水解酸化主要是利用催化剂将有机硫转化为无机硫，后端的湿法脱硫借鉴了焦炉煤气的PDS栲胶湿法脱硫工艺。根据目前的实际运行情况，脱硫效率可达到90%。煤气精脱硫净化系统技术参数见表2。

表2 煤气精脱硫净化系统技术参数表 mg/m3

从实际运行效果来看，为了保证脱硫效率，水解催化剂更换频率较高，导致运行成本较大，另外湿法脱硫产生的废液，废液如何处理还存在一定的困难。脱硫后产生的硫膏和脱硫废液的属性还需要进一步调查，按《危险废物鉴别技术规范》(HJ/T298)、《危险废物鉴别标准 通则》(GB5085.7-2019)等国家规定的标准和方法对所产生的固体废物开展危险特性鉴别，并根据其主要有害成分和危险特性确定所属废物类别并按要求进行管理。

3 无组织超低排放技术要点

由于钢铁联合企业无组织排放源众多，可以说无组织排放的治理是钢铁超低改造的重中之重，也是实施超低排放的重要保证。目前，钢铁企业普遍花费巨资正在建立管控治一体化系统，可以实现产尘点、视频监控、治理设施、生产设施的联动。同时建立无组织源排放清单是实现联动系统的基础工作，详细认真的现场调查，上千个无组织源的确定，需要付出艰辛的劳动。

4 清洁运输技术要点

清洁运输方式主要包括铁路、管道或者管状带式输送机，清洁方式运输比例应大于80%。对于较大规模的钢铁联合企业，具备经济实力和条件建设铁路专用线运输大宗物料和产品，但对于大多数独立的钢铁企业，必须在汽车运输(包括厂内非道路移动机械)上制定严格的标准，从外部运输、内部运输(包括厂内物料转运)、车辆监管系统平台、门禁系统制定方案。

5 结语

钢铁超低排放改造工作是一个大的系统性工程，涉及内容广，内涵丰富，需要统筹的工作基本涵盖了钢铁厂所有的生产、管理部门及岗位，而且钢铁超低排放刚进入起步阶段，在不断摸索中前行，从目前来看已经取得了较好的治理效果。实施钢铁工业的全面超低排放，应首先着手经济可行、可靠的污染治理工艺技术，其次再以点带面，形成管控治一体化平台，建立洁净物流运输体系，实现全流程、系统性的钢铁超低排放。