《工程科学学报》：中国钢铁行业超低排放之路

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工程科学学报 Chinese Journal of Engineering 中国钢铁行业超低排放之路邢奕张文伯苏伟温维赵秀娟于敬校 Research of ultra-low emission technologies of the iron and steel industry in China XING Yi,ZHANG Wen-bo,SU Wei,WEN Wei,ZHAO Xiu-juan,YU Jing-xiao 引用本文：邢奕，张文伯，苏伟，温维，赵秀娟，于敬校.中国钢铁行业超低排放之路[J.工程科学学报，2021,43(1：1-9.doi: 10.13374j.issn2095-9389.2020.06.18.003 XING Yi,ZHANG Wen-bo,SU Wei,WEN Wei,ZHAO Xiu-juan,YU Jing-xiao.Research of ultra-low emission technologies of the iron and steel industry in China[J].Chinese Journal of Engineering,2021,43(1):1-9.doi:10.13374/j.issn2095- 9389.2020.06.18.003 在线阅读View online:https::/doi.org10.13374.issn2095-9389.2020.06.18.003 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 钢铁行业烧结烟气多污染物协同净化技术研究进展 A critical review on the research progress of multi-pollutant collaborative control technologies of sintering flue gas in the iron and steel industry 工程科学学报.2018.40(7)：767htps:doi.org10.13374.issn2095-9389.2018.07.001 磁场形式及参数对单纤维捕集钢铁行业粉尘中PM2性能影响 Performance of single fiber collection PM2s under different magnetic field forms in the iron and steel industry 工程科学学报.2020,42(2：154 https::/1doi.org10.13374.issn2095-9389.2019.02.24.004 SBA-15脱除超细颗粒的机制研究 Study of the mechanism of removing ultrafine particles using SBA-15 工程科学学报.2020,42(3：313 https:oi.org10.13374.issn2095-9389.2019.04.01.004 生物质锅炉氮氧化物排放控制技术研究进展 Overview of advances in emission control technologies for nitric oxides from biomass boilers 工程科学学报.2019.41(1：1htps:/doi.org10.13374j.issn2095-9389.2019.01.001 硫酸渣脱硫制备高品质铁精矿研究进展 Review of research progress on preparation of high-quality iron concentrate from pyrite cinder by desulphurization 工程科学学报.2018,40(1：1 https:/1doi.org/10.13374.issn2095-9389.2018.01.001 影响烧结工艺过程NO排放质量浓度的主要因素解析 Analysis of main factors affecting NO emissions in sintering process 工程科学学报.2017,395)：693htps:doi.org10.13374.issn2095-9389.2017.05.007

中国钢铁行业超低排放之路邢奕张文伯苏伟温维赵秀娟于敬校 Research of ultra-low emission technologies of the iron and steel industry in China XING Yi, ZHANG Wen-bo, SU Wei, WEN Wei, ZHAO Xiu-juan, YU Jing-xiao 引用本文: 邢奕, 张文伯, 苏伟, 温维, 赵秀娟, 于敬校. 中国钢铁行业超低排放之路[J]. 工程科学学报, 2021, 43(1): 1-9. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.003 XING Yi, ZHANG Wen-bo, SU Wei, WEN Wei, ZHAO Xiu-juan, YU Jing-xiao. Research of ultra-low emission technologies of the iron and steel industry in China[J]. Chinese Journal of Engineering, 2021, 43(1): 1-9. doi: 10.13374/j.issn2095- 9389.2020.06.18.003 在线阅读 View online: https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.003 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 钢铁行业烧结烟气多污染物协同净化技术研究进展 A critical review on the research progress of multi-pollutant collaborative control technologies of sintering flue gas in the iron and steel industry 工程科学学报. 2018, 40(7): 767 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.07.001 磁场形式及参数对单纤维捕集钢铁行业粉尘中PM2.5性能影响 Performance of single fiber collection PM2.5 under different magnetic field forms in the iron and steel industry 工程科学学报. 2020, 42(2): 154 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.24.004 SBA-15脱除超细颗粒的机制研究 Study of the mechanism of removing ultrafine particles using SBA-15 工程科学学报. 2020, 42(3): 313 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.04.01.004 生物质锅炉氮氧化物排放控制技术研究进展 Overview of advances in emission control technologies for nitric oxides from biomass boilers 工程科学学报. 2019, 41(1): 1 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.001 硫酸渣脱硫制备高品质铁精矿研究进展 Review of research progress on preparation of high-quality iron concentrate from pyrite cinder by desulphurization 工程科学学报. 2018, 40(1): 1 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.01.001 影响烧结工艺过程NOx排放质量浓度的主要因素解析 Analysis of main factors affecting NOx emissions in sintering process 工程科学学报. 2017, 39(5): 693 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.007

工程科学学报.第43卷，第1期：1-9.2021年1月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.1:1-9,January 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.003;http://cje.ustb.edu.cn 中国钢铁行业超低排放之路邢奕)，张文伯)，苏伟)区，温维)，赵秀娟，于敬校) 1)北京科技大学能源与环境工程学院，北京1000832)河北工业职业技术学院材料工程系，河北0500913)河钢邯钢环保能源部.河北 056000 ☒通信作者，E-mail:suwei@ustb.edu.cn 摘要随着中国钢铁行业超低排放的不断深入，钢铁行业的深度治理迫在眉睫.在对几种传统的多污染物控制技术进行综述的基础上，对“基于镁法的多污染物协同去除技术”、“烟气多污染物集并吸附脱除技术”、“多污染物中低温协同催化净化技术”以及“烧结烟气循环技术”四种新型钢铁行业超低排放技术进行了总结，同时阐述了钢铁行业超低排放的必要性、难点以及推动超低排放的合理化建议，并对下一步深化钢铁行业超低排放进行展望（源头治理）.有利于推动和促进钢铁行业多工序多污染物协同控制和治理. 关键词钢铁行业：超低排放；协同治理；脱硫：脱硝分类号X511 Research of ultra-low emission technologies of the iron and steel industry in China XING Yi,ZHANG Wen-bo,SU Wei,WEN Wei,ZHAO Xiu-juan,YU Jing-xiao 1)School of Energy and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Material Engineering Department,Hebei College of Industry and Technology,Hebei050091,China 3)Ministry of Environmental Protection and Energy,HBIS Handan Iron and Steel Company,Hebei056000,China Corresponding author,E-mail:suwei@ustb.edu.cn ABSTRACT In today's world,the overall output of China's steel industry accounts for more than 50%of the world's steel output; however,China's steel industry is dominated by lengthy processes featuring multiple steps,high energy consumption,wide variety of pollutants,and large amounts of pollutants.The steel industry is a pillar of China's national economy,and it involves a wide range of related industries,thus,it plays a pivotal role in the development of the national economy.With the continuous strengthening of air pollution control,especially since the implementation of ultra-low emissions in the thermal power industry,the main pollutant emissions of the iron and steel industry have exceeded that of the power industry.Thus,becoming the largest source of industrial pollutants. Unfortunately,the emission of huge amounts of pollutants greatly restricts the pace of economic and social progress.Since the 13th Five- Year Plan,a series of powerful measures have been introduced at the central to the local levels to promote ultra-low emissions throughout the steel industry.With the deepening of ultra-low emissions in China's iron and steel industry,in-depth governance of the iron and steel industry is imminent.This article summarized several traditional multi-pollutant control technologies and discussed "multi-pollutant synergistic removal technology based on the magnesium method".Four new types of ultra-low emission technologies in the iron and steel industry were summarized:"multi-pollutant collection and adsorption removal technology for flue gas","multi- 收稿日期：2020-06-18 基金项目：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0210300):国家自然科学基金资助项目(51770438)：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(21707007)：北京科技计划项目资助项目(Z191100009119008):北京市科技新星计划资助项目(Z171100001117084):国家移动污染源排放控制技术工程实验室开放资金资助项目(NELM2017A14):固废资源化利用与节能建材国家重点实验室开放基金资助项目(SWR- 2019-002)

中国钢铁行业超低排放之路邢奕1)，张文伯1)，苏伟1) 苣，温维1)，赵秀娟2)，于敬校3) 1) 北京科技大学能源与环境工程学院，北京 100083 2) 河北工业职业技术学院材料工程系，河北 050091 3) 河钢邯钢环保能源部，河北 056000 苣通信作者，E-mail：suwei@ustb.edu.cn 摘要随着中国钢铁行业超低排放的不断深入，钢铁行业的深度治理迫在眉睫. 在对几种传统的多污染物控制技术进行综述的基础上，对“基于镁法的多污染物协同去除技术”、“烟气多污染物集并吸附脱除技术”、“多污染物中低温协同催化净化技术”以及“烧结烟气循环技术”四种新型钢铁行业超低排放技术进行了总结，同时阐述了钢铁行业超低排放的必要性、难点以及推动超低排放的合理化建议，并对下一步深化钢铁行业超低排放进行展望（源头治理）. 有利于推动和促进钢铁行业多工序多污染物协同控制和治理. 关键词钢铁行业；超低排放；协同治理；脱硫；脱硝分类号 X511 Research of ultra-low emission technologies of the iron and steel industry in China XING Yi1) ，ZHANG Wen-bo1) ，SU Wei1) 苣，WEN Wei1) ，ZHAO Xiu-juan2) ，YU Jing-xiao3) 1) School of Energy and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Material Engineering Department, Hebei College of Industry and Technology, Hebei 050091, China 3) Ministry of Environmental Protection and Energy, HBIS Handan Iron and Steel Company, Hebei 056000, China 苣 Corresponding author, E-mail: suwei@ustb.edu.cn ABSTRACT In today ’s world, the overall output of China ’s steel industry accounts for more than 50% of the world ’s steel output; however, China ’s steel industry is dominated by lengthy processes featuring multiple steps, high energy consumption, wide variety of pollutants, and large amounts of pollutants. The steel industry is a pillar of China’s national economy, and it involves a wide range of related industries; thus, it plays a pivotal role in the development of the national economy. With the continuous strengthening of air pollution control, especially since the implementation of ultra-low emissions in the thermal power industry, the main pollutant emissions of the iron and steel industry have exceeded that of the power industry. Thus, becoming the largest source of industrial pollutants. Unfortunately, the emission of huge amounts of pollutants greatly restricts the pace of economic and social progress. Since the 13th FiveYear Plan, a series of powerful measures have been introduced at the central to the local levels to promote ultra-low emissions throughout the steel industry. With the deepening of ultra-low emissions in China’s iron and steel industry, in-depth governance of the iron and steel industry is imminent. This article summarized several traditional multi-pollutant control technologies and discussed “multi-pollutant synergistic removal technology based on the magnesium method”. Four new types of ultra-low emission technologies in the iron and steel industry were summarized: “multi-pollutant collection and adsorption removal technology for flue gas”, “multi- 收稿日期: 2020−06−18 基金项目: 国家重点研发计划资助项目（2017YFC0210300）；国家自然科学基金资助项目（51770438）；国家自然科学基金青年科学基金资助项目（21707007）；北京科技计划项目资助项目（Z191100009119008）；北京市科技新星计划资助项目（Z171100001117084）；国家移动污染源排放控制技术工程实验室开放资金资助项目（NELM2017A14）；固废资源化利用与节能建材国家重点实验室开放基金资助项目（SWR- 2019-002）工程科学学报，第 43 卷，第 1 期：1−9，2021 年 1 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 1: 1−9, January 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.003; http://cje.ustb.edu.cn

2 工程科学学报，第43卷，第1期 pollutant mid-low temperature synergistic catalytic purification technology",and "sintering flue gas circulation technology".The necessity and difficulties of ultra-low emissions in the industry,the rationalization of recommendations for promoting ultra-low emissions,and the prospects for the next step in deepening ultra-low emissions in the steel industry (source governance)were discussed. It is beneficial to promote the coordinated control and treatment of multiple processes and multiple pollutants in the steel industry. KEY WORDS iron and steel industry;ultra-low emissions;coordinated management;desulfurization;denitration 钢铁行业是我国国民经济的支柱型产业，其党的十九大以来，我国钢铁产业从数量时期关联产业范围广，在国民经济发展中具有举足轻向高质量时期迈进，我国钢铁产能严重过剩问题重的地位.我国也是世界上最大的钢铁生产国，得到明显的缓解，但由于钢铁行业总产量巨大，行 2018年粗钢产量928亿吨，占世界粗钢总产量的业总排放量依然居高不下，环保不过关的产能仍 51.3%.钢铁行业生产90%以上为长工艺流程，包然为数不少.部分钢铁企业环境保护理念导向存括焦化、烧结（球团）、炼铁、炼钢等工艺在内，产在偏差，企业环保管理存在严重缺陷，进行低质低污环节多，污染物排放量大.尽管近年来，钢铁行价治理技术设施改造，这部分企业环保投入和运业已经开始进行改革，各企业实施了一系列的节行成本不到先进钢铁企业的一半，不利于建设公能减排改造项目，但其排放总量仍然居高不下平竞争的市场环境，“劣币驱逐良币”问题将对整 2017年我国钢铁行业SO2、NO,以及粉尘的排放总个行业高质量发展带来不利影响.超低排放限制量为106万吨、172万吨以及281万吨，分别占全的实施可以进一步营造公平竞争环境，有利于我国主要污染物排放总量的7%、10%和20%左右川国钢铁行业的整体进步) 随着大气污染治理力度不断加强，特别是火电行我国钢铁行业以长流程为主，但部分长流程业实施超低排放以来，钢铁行业主要污染物排放工艺结构不够完备，独立焦化数量较多，我国拥有量已超过电力行业，成为工业污染中最大的污染的独立焦化的焦炉数量占比接近80%，另外，独物排放来源立轧钢企业也达到了数百家，这些独立焦化和轧 “十三五”以来，从中央到地方出台了一系列有钢企业不利于整个钢铁行业的发展以及产能整力举措，推动钢铁行业全流程超低排放.生态环境合.通过全面实施超低排放，将会倒逼钢铁行业强部2018年5月发布的《钢铁行业超低排放改造工化绿色发展，通过营造市场化环保调节机制，倒逼作方案（征求意见稿）》，要求新建（含搬迁）钢铁项钢铁行业资源结构、产业结构、运输结构、区域布目要全部达到超低排放水平：其排放限值远低于局结构等向更高质量的方向调整 2012年环保部发布的《钢铁烧结、球团工业大气 2难点污染物排放标准》等特别排放限值标准四.2019年 4月生态环境部等五部委日前联合印发《关于推进 2.1全流程超低排放技术有待升级实施钢铁行业超低排放的意见》，到2020年底前，钢铁行业涉及多个工序的组合，但缺乏成熟重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展，的技术路线，这样会带来许多新的挑战.以烧结为力争60%左右的钢铁产能企业完成超低排放改例，烧结烟气脱硫主要以湿法和半干法为主，虽然造：到2025年底前，重点区域钢铁企业基本完成这些技术经过长时间证明在烧结脱硫污染物减排环保改造，力争80%以上比例的钢铁产能企业达中有不错的效果，但在其他工序（如焦炉烟气）的到超低排放要求.超低排放是钢铁行业打赢污染减排中由于工况条件的不同，并不能稳定达到超防治攻坚战的关键，钢铁行业超低排放的实施将低排放要求.而现在行业中效果最好的脱硝技术会显著改善空气质量 SCR(选择性催化还原)技术，虽然可以达到超低排放要求，但该技术产生的问题，如氨逃逸的控制问 1实施钢铁行业超低排放的必要性题也将是未来环保领域面临的难题.另外，大部分随着我国供给侧改革的推进，我国钢铁行业战企业现有的环保设备在升级改造过程中，部分环略重点将由减少产能转向产业结构优化升级，为满保设备由于无法通过升级改造达标，甚至面临着足日益严格的环境污染物排放标准要求，打赢污染环保设备的淘汰，这也大大增加了企业的环保成防治攻坚战，钢铁行业超低排放的实施尤为重要本，从另一个角度限制了超低排放的实施阿

pollutant mid-low temperature synergistic catalytic purification technology” , and “ sintering flue gas circulation technology” . The necessity and difficulties of ultra-low emissions in the industry, the rationalization of recommendations for promoting ultra-low emissions, and the prospects for the next step in deepening ultra-low emissions in the steel industry (source governance) were discussed. It is beneficial to promote the coordinated control and treatment of multiple processes and multiple pollutants in the steel industry. KEY WORDS iron and steel industry；ultra-low emissions；coordinated management；desulfurization；denitration 钢铁行业是我国国民经济的支柱型产业，其关联产业范围广，在国民经济发展中具有举足轻重的地位. 我国也是世界上最大的钢铁生产国， 2018 年粗钢产量 9.28 亿吨，占世界粗钢总产量的 51.3%. 钢铁行业生产 90% 以上为长工艺流程，包括焦化、烧结（球团）、炼铁、炼钢等工艺在内，产污环节多，污染物排放量大. 尽管近年来，钢铁行业已经开始进行改革，各企业实施了一系列的节能减排改造项目，但其排放总量仍然居高不下. 2017 年我国钢铁行业 SO2、NOx 以及粉尘的排放总量为 106 万吨、172 万吨以及 281 万吨，分别占全国主要污染物排放总量的 7%、10% 和 20% 左右[1] . 随着大气污染治理力度不断加强，特别是火电行业实施超低排放以来，钢铁行业主要污染物排放量已超过电力行业，成为工业污染中最大的污染物排放来源. “十三五”以来，从中央到地方出台了一系列有力举措，推动钢铁行业全流程超低排放. 生态环境部 2018 年 5 月发布的《钢铁行业超低排放改造工作方案（征求意见稿）》，要求新建（含搬迁）钢铁项目要全部达到超低排放水平；其排放限值远低于 2012 年环保部发布的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》等特别排放限值标准[2] . 2019 年 4 月生态环境部等五部委日前联合印发《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，到 2020 年底前，重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展，力争 60% 左右的钢铁产能企业完成超低排放改造；到 2025 年底前，重点区域钢铁企业基本完成环保改造，力争 80% 以上比例的钢铁产能企业达到超低排放要求. 超低排放是钢铁行业打赢污染防治攻坚战的关键，钢铁行业超低排放的实施将会显著改善空气质量. 1 实施钢铁行业超低排放的必要性随着我国供给侧改革的推进，我国钢铁行业战略重点将由减少产能转向产业结构优化升级，为满足日益严格的环境污染物排放标准要求，打赢污染防治攻坚战，钢铁行业超低排放的实施尤为重要. 党的十九大以来，我国钢铁产业从数量时期向高质量时期迈进，我国钢铁产能严重过剩问题得到明显的缓解，但由于钢铁行业总产量巨大，行业总排放量依然居高不下，环保不过关的产能仍然为数不少. 部分钢铁企业环境保护理念导向存在偏差，企业环保管理存在严重缺陷，进行低质低价治理技术设施改造，这部分企业环保投入和运行成本不到先进钢铁企业的一半，不利于建设公平竞争的市场环境，“劣币驱逐良币”问题将对整个行业高质量发展带来不利影响. 超低排放限制的实施可以进一步营造公平竞争环境，有利于我国钢铁行业的整体进步[3] . 我国钢铁行业以长流程为主，但部分长流程工艺结构不够完备，独立焦化数量较多，我国拥有的独立焦化的焦炉数量占比接近 80% [4] ，另外，独立轧钢企业也达到了数百家，这些独立焦化和轧钢企业不利于整个钢铁行业的发展以及产能整合. 通过全面实施超低排放，将会倒逼钢铁行业强化绿色发展，通过营造市场化环保调节机制，倒逼钢铁行业资源结构、产业结构、运输结构、区域布局结构等向更高质量的方向调整. 2 难点 2.1 全流程超低排放技术有待升级钢铁行业涉及多个工序的组合，但缺乏成熟的技术路线，这样会带来许多新的挑战. 以烧结为例，烧结烟气脱硫主要以湿法和半干法为主，虽然这些技术经过长时间证明在烧结脱硫污染物减排中有不错的效果，但在其他工序（如焦炉烟气）的减排中由于工况条件的不同，并不能稳定达到超低排放要求. 而现在行业中效果最好的脱硝技术 SCR（选择性催化还原）技术，虽然可以达到超低排放要求，但该技术产生的问题，如氨逃逸的控制问题也将是未来环保领域面临的难题. 另外，大部分企业现有的环保设备在升级改造过程中，部分环保设备由于无法通过升级改造达标，甚至面临着环保设备的淘汰，这也大大增加了企业的环保成本，从另一个角度限制了超低排放的实施[5] . · 2 · 工程科学学报，第 43 卷，第 1 期

邢奕等：中国钢铁行业超低排放之路 3 2.2无组织排放难以管控化吸收同时脱硫脱硝技术的一种，氧化吸收同时无组织排放管控在钢铁行业超低排放中占有脱硫脱硝技术，就是先将烟气中难溶于水的NO氧很高的比重，无组织排放污染物具有数量大，分布化为易溶于水的高价氨氧化物，在经过强碱对$O2 广等特点，且不具有连续性，与有组织排放相比，及NO,同步吸收脱除，达到同时脱硫脱硝的目的. 更难被发现及治理.典型的无组织排放节点包括臭氧氧化协同脱硫脱硝技术基本原理是：首料场扬尘、冶炼车间扬尘、物料车辆运输扬尘、物先通过臭氧发生器制备O3作为强氧化剂，然后将料装卸扬尘等，以年产量500万吨的钢铁企业为其喷入脱硫塔前段烟道，利用其强氧化性将NO氧例，一年的粉尘无组织排放量约为5000t阿，远远大化为高价的NOx,最后NO,与SO2在脱硫塔内被于有组织排放的粉尘排放量，同时，与旧的标准相吸收转化为硫酸盐和硝酸盐该技术特点为：比，超低排放标准对无组织排放管控有了新的定 O3与NO的反应迅速，瞬间就能将NO氧化成义，对于新建企业来说，可以根据超低排放要求对 NO2;O3与烟气的均匀混合可以提高NO脱除率；相应无组织排放点位进行同步配套，而大部分钢脱硫塔温度升高会导致NO脱除率的降低；脱硫效铁企业为旧厂的环保改造工程，在正常生产的情率高且不会产生二次污染o:副产物主要由CaSO4、况下进行技术改造的难度较大. CaSO,、Ca(NO,2和CaNO2h组成，可作水泥企业 2.3清洁运输环节基础薄弱生产原料使用，具有一定经济效益山随着钢铁行业超低排放的不断深入，在有组 3.1.1基于镁法的多污染物协同去除技术织排放、无组织排放等方面实施效果十分显著，但 “基于镁法的多污染物协同去除技术”作为一在清洁运输方面，我国钢铁行业仍存在许多不足种“湿式氧化吸收同时脱硫脱硝技术”，其优势在之处.据统计，2019年钢铁行业外部运输中，公路于可以通过臭氧氧化对二氧化硫和一氧化碳进行运输占比50%以上☑根据超低排放要求，钢铁企同时脱除，其中脱硫脱硝副产物还可进行资源化业清洁运输比例不低于80%，而就实际情况来看，利用，在环保的同时还能产生经济效益，可谓是一由于部分物料属于短途运输，建设时并未规划铁举两得.该技术的主要工艺流程为烟气进入系统路运输，因此，多数企业清洁运输比例甚至达不到后首先与臭氧发生器产生的臭氧充分混合，对一 50%.另外，从新能源汽车使用的角度来看，新能氧化氮进行充分氧化后进人吸收塔与镁基脱硫剂源汽车载重较低，续航里程较短，充电时间长，在混合进行同时脱硫脱硝.其技术流程包括：制浆、很大程度上难以满足企业的外部运输要求，所以臭氧制备、氧化和吸收几部分钢铁行业在清洁运输方面还面临很大的挑战⑧ 针对该技术，北京科技大学联合几家单位对 3 钢铁行业超低排放路线该技术进行了1000m3h烟气量的中试2，中试平台采用“引风机抽取空气源作为载流气体并与钢铁行业中污染物排放主要集中在烧结烟通过MFC(质量流量计)配比后的NO/SO2进行混气、焦炉烟气等，此类烟气具有烟气量大，污染物合→电加热→O3氧化→脱硫吸收塔→涡流除湿除复杂，常规污染物含量较高等特点，传统技术中处尘→排气筒”的工艺流程，如图1所示理此类烟气的主要技术包括“半干法耦合SCR协经过中试实验验证，该技术在稳定状态下脱同脱硫脱硝技术”、“活性炭（焦）多污染物协同处硫效率接近100%，脱硝效率也能达到90%以上，理技术”、“氧化吸收同时脱硫脱硝技术”等，这些并且此技术在脱硫及脱硝方面互不干扰，运行稳技术经过较长时间的理论与实际考验，具有成熟定，可以满足超低排放要求的工艺，但随着技术的不断更新，与环保指标的不 3.1.2副产物资源化利用断加严，在传统技术的基础上派生出一些新的超 “基于镁法的多污染物协同去除技术”的另一低排放技术，如“基于镁法的多污染物协同去除技大优势在于脱硫副产物的资源化利用方面，该技术”、“烟气多污染物集并吸附脱除技术”、“多污术的脱硫副产物为硫酸镁溶液，脱硫副产物经过染物中低温协同催化净化技术”以及“烧结烟气循过滤及去除杂质后溶液中所含硫酸镁的体积分数环技术” 约为12%，因此，分离硫酸镁溶液中的硫酸镁产品 3.1基于镁法的多污染物协同去除与副产物资源成为副产物资源化利用的关键化技术在硫酸镁溶液的分离过程中，主要的工艺为基于镁法的多污染物协同去除技术实际上是氧蒸发结晶.硫酸镁溶液的蒸发结晶工艺流程如图2

2.2 无组织排放难以管控无组织排放管控在钢铁行业超低排放中占有很高的比重，无组织排放污染物具有数量大，分布广等特点，且不具有连续性，与有组织排放相比，更难被发现及治理. 典型的无组织排放节点包括料场扬尘、冶炼车间扬尘、物料车辆运输扬尘、物料装卸扬尘等，以年产量 500 万吨的钢铁企业为例，一年的粉尘无组织排放量约为 5000 t [6] ，远远大于有组织排放的粉尘排放量，同时，与旧的标准相比，超低排放标准对无组织排放管控有了新的定义，对于新建企业来说，可以根据超低排放要求对相应无组织排放点位进行同步配套，而大部分钢铁企业为旧厂的环保改造工程，在正常生产的情况下进行技术改造的难度较大. 2.3 清洁运输环节基础薄弱随着钢铁行业超低排放的不断深入，在有组织排放、无组织排放等方面实施效果十分显著，但在清洁运输方面，我国钢铁行业仍存在许多不足之处. 据统计，2019 年钢铁行业外部运输中，公路运输占比 50% 以上[7] . 根据超低排放要求，钢铁企业清洁运输比例不低于 80%，而就实际情况来看，由于部分物料属于短途运输，建设时并未规划铁路运输，因此，多数企业清洁运输比例甚至达不到 50%. 另外，从新能源汽车使用的角度来看，新能源汽车载重较低，续航里程较短，充电时间长，在很大程度上难以满足企业的外部运输要求，所以钢铁行业在清洁运输方面还面临很大的挑战[8] . 3 钢铁行业超低排放路线钢铁行业中污染物排放主要集中在烧结烟气、焦炉烟气等，此类烟气具有烟气量大，污染物复杂，常规污染物含量较高等特点，传统技术中处理此类烟气的主要技术包括“半干法耦合 SCR 协同脱硫脱硝技术”、“活性炭（焦）多污染物协同处理技术”、“氧化吸收同时脱硫脱硝技术”等，这些技术经过较长时间的理论与实际考验，具有成熟的工艺，但随着技术的不断更新，与环保指标的不断加严，在传统技术的基础上派生出一些新的超低排放技术，如“基于镁法的多污染物协同去除技术”、“烟气多污染物集并吸附脱除技术”、“多污染物中低温协同催化净化技术”以及“烧结烟气循环技术”. 3.1 基于镁法的多污染物协同去除与副产物资源化技术基于镁法的多污染物协同去除技术实际上是氧化吸收同时脱硫脱硝技术的一种，氧化吸收同时脱硫脱硝技术，就是先将烟气中难溶于水的 NO 氧化为易溶于水的高价氮氧化物，在经过强碱对 SO2 及 NOx 同步吸收脱除，达到同时脱硫脱硝的目的. 臭氧氧化协同脱硫脱硝技术基本原理是：首先通过臭氧发生器制备 O3 作为强氧化剂，然后将其喷入脱硫塔前段烟道，利用其强氧化性将 NO 氧化为高价的 NOx，最后 NOx 与 SO2 在脱硫塔内被吸收转化为硫酸盐和硝酸盐[9] . 该技术特点为： O3 与 NO 的反应迅速，瞬间就能将 NO 氧化成 NO2；O3 与烟气的均匀混合可以提高 NO 脱除率；脱硫塔温度升高会导致 NO 脱除率的降低；脱硫效率高且不会产生二次污染[10] ；副产物主要由 CaSO4、 CaSO3、Ca(NO3 )2 和 Ca(NO2 )2 组成，可作水泥企业生产原料使用，具有一定经济效益[11] . 3.1.1 基于镁法的多污染物协同去除技术 “基于镁法的多污染物协同去除技术”作为一种“湿式氧化吸收同时脱硫脱硝技术”，其优势在于可以通过臭氧氧化对二氧化硫和一氧化碳进行同时脱除，其中脱硫脱硝副产物还可进行资源化利用，在环保的同时还能产生经济效益，可谓是一举两得. 该技术的主要工艺流程为烟气进入系统后首先与臭氧发生器产生的臭氧充分混合，对一氧化氮进行充分氧化后进入吸收塔与镁基脱硫剂混合进行同时脱硫脱硝. 其技术流程包括：制浆、臭氧制备、氧化和吸收几部分. 针对该技术，北京科技大学联合几家单位对该技术进行了 1000 m 3 ·h−1 烟气量的中试[12] ，中试平台采用“引风机抽取空气源作为载流气体并与通过 MFC（质量流量计）配比后的 NO/SO2 进行混合→电加热→O3 氧化→脱硫吸收塔→涡流除湿除尘→排气筒”的工艺流程，如图 1 所示. 经过中试实验验证，该技术在稳定状态下脱硫效率接近 100%，脱硝效率也能达到 90% 以上，并且此技术在脱硫及脱硝方面互不干扰，运行稳定，可以满足超低排放要求. 3.1.2 副产物资源化利用 “基于镁法的多污染物协同去除技术”的另一大优势在于脱硫副产物的资源化利用方面，该技术的脱硫副产物为硫酸镁溶液，脱硫副产物经过过滤及去除杂质后溶液中所含硫酸镁的体积分数约为 12%，因此，分离硫酸镁溶液中的硫酸镁产品成为副产物资源化利用的关键. 在硫酸镁溶液的分离过程中，主要的工艺为蒸发结晶. 硫酸镁溶液的蒸发结晶工艺流程如图 2 邢奕等：中国钢铁行业超低排放之路 · 3 ·

工程科学学报，第43卷.第1期 Ozone detector Flue gas analyzer 02 好 Ozone generator 0@ Exhaust NO 00 MFC MFC S02 0 0 Heater Reacto MFC MFC Absorption Air Blower Flue gas chamber analyzer 图11000mh烟气量中试平台工艺流程图 Fig.1 Process flow chart of a 1000 m3.h smoke volume pilot test platform 所示，硫酸镁溶液经预热器预热后进入蒸发器进回蒸发器继续蒸发浓缩，分离出的结晶体送人干行蒸发浓缩，浓缩至饱和溶液.硫酸镁饱和溶液由燥器，经干燥脱水制备得到七水硫酸镁产品.蒸发料浆泵输送至结品器，在结晶器内降温结晶形成结晶所得到的七水硫酸镁可以应用于建材行业，七水硫酸镁晶体.结晶溶液经离心分离后，母液返形成副产物的资源化利用. Magnesium Purifying fluid Evaporative Cooling sulfate Centrifugal Mother liquor concentration supersaturated crystallization separation Magnesium sulfate heptahydrate crystals Dry Magnesium sulfate heptahydrate products 图2蒸发结品工艺流程图 Fig.2 Evaporative crystallization process flow chart 3.2烟气多污染物集并吸附脱除技术应用于烧结烟气处理，在交叉流工艺中，活性炭 “烟气多污染物集并吸附脱除技术”是一种在与烟气做垂直运动，这使得吸附塔烟气入口污染 “活性炭（焦）吸附多污染物协同处理技术”下衍生物浓度高，因此活性炭吸附后饱和程度较高.而在出的一种新型多污染物协同处理技术，传统的活烟气出口一侧污染物经处理后浓度下降，活性炭性炭（焦）吸附技术是公认最适用于钢铁烧结烟气吸附后饱和程度较低.由于塔内污染物浓度分布多污染物的协同处理技术，其技术原理在于利用不均匀，活性炭的吸附能力没有得到完全发挥.而活性炭（焦）的吸附、催化性质，吸附烟气中的在逆流式工艺中活性炭由上而下、烟气由下而上 SO2、NOx、HF、重金属和二嗯英等污染物，随后做相向运动，两者可以实现均匀接触，活性炭饱和在活性炭（焦）中通入NH作为还原剂，使有害物程度一致，因此逆流式工艺具有更好的动力学优质转化为无害物质，最终实现多污染物的协同势刀但是，活性炭（焦）吸附工艺虽然实现了多污去除] 染物协同净化，却普遍存在占地面积大、投资成本传统的活性炭（焦）吸附技术从烟气及活性炭高、设备腐蚀、活性炭循环使用后吸附率降低、再运动方向可分为交叉流与逆流两种.在国内太钢生能耗高等问题和日钢较早应用交叉流工艺，而河钢邯钢最而“烟气多污染物集并吸附脱除技术”改变了先将逆流式活性炭选择性催化还原工艺(CSCR) 原有活性炭吸附技术的炭基材料，选择了价格相

所示，硫酸镁溶液经预热器预热后进入蒸发器进行蒸发浓缩，浓缩至饱和溶液. 硫酸镁饱和溶液由料浆泵输送至结晶器，在结晶器内降温结晶形成七水硫酸镁晶体. 结晶溶液经离心分离后，母液返回蒸发器继续蒸发浓缩，分离出的结晶体送入干燥器，经干燥脱水制备得到七水硫酸镁产品. 蒸发结晶所得到的七水硫酸镁可以应用于建材行业，形成副产物的资源化利用. Purifying fluid Mother liquor Dry Evaporative concentration Magnesium sulfate supersaturated Cooling crystallization Centrifugal separation Magnesium sulfate heptahydrate crystals Magnesium sulfate heptahydrate products 图 2 蒸发结晶工艺流程图 Fig.2 Evaporative crystallization process flow chart 3.2 烟气多污染物集并吸附脱除技术 “烟气多污染物集并吸附脱除技术”是一种在 “活性炭（焦）吸附多污染物协同处理技术”下衍生出的一种新型多污染物协同处理技术，传统的活性炭（焦）吸附技术是公认最适用于钢铁烧结烟气多污染物的协同处理技术. 其技术原理在于利用活性炭（焦）的吸附、催化性质，吸附烟气中的 SO2、NOx、HF、重金属和二噁英等污染物，随后在活性炭（焦）中通入 NH3 作为还原剂，使有害物质转化为无害物质，最终实现多污染物的协同去除[13] . 传统的活性炭（焦）吸附技术从烟气及活性炭运动方向可分为交叉流与逆流两种. 在国内太钢和日钢较早应用交叉流工艺[14−15] ，而河钢邯钢最先将逆流式活性炭选择性催化还原工艺（CSCR）应用于烧结烟气处理[16] . 在交叉流工艺中，活性炭与烟气做垂直运动，这使得吸附塔烟气入口污染物浓度高，因此活性炭吸附后饱和程度较高. 而在烟气出口一侧污染物经处理后浓度下降，活性炭吸附后饱和程度较低. 由于塔内污染物浓度分布不均匀，活性炭的吸附能力没有得到完全发挥. 而在逆流式工艺中活性炭由上而下、烟气由下而上做相向运动，两者可以实现均匀接触，活性炭饱和程度一致，因此逆流式工艺具有更好的动力学优势[17] . 但是，活性炭（焦）吸附工艺虽然实现了多污染物协同净化，却普遍存在占地面积大、投资成本高、设备腐蚀、活性炭循环使用后吸附率降低、再生能耗高等问题. 而“烟气多污染物集并吸附脱除技术”改变了原有活性炭吸附技术的炭基材料，选择了价格相 O2 NO Air Blower SO2 Ozone generator Ozone detector Heater Flue gas analyzer Reacto Absorption chamber MFC MFC MFC MFC Exhaust Flue gas analyzer 图 1 1000 m 3 ·h−1 烟气量中试平台工艺流程图 Fig.1 Process flow chart of a 1000 m 3 ·h−1 smoke volume pilot test platform · 4 · 工程科学学报，第 43 卷，第 1 期

邢奕等：中国钢铁行业超低排放之路 5 对低廉的Y-Al2O3作为吸附剂，改性后的Y-A12O3 生成，而且布袋除尘器与脱硝反应器整合使得反具有选择吸附性，可以有效地吸附烟气中的二氧应表面布气更加均匀，同时经除尘后的烟气在化硫，另外系统保留了原来的活性炭对氨氧化物 SCR反应过程中也能减少对催化剂的磨损.但是的吸附，而后吸附饱和的吸附材料还可以对二氧由于本工艺中各反应步骤都对烟气温度有严格要化硫和氨氧化物进行脱附，以此来回收烟气中的求，存在多次降温升温的过程，对能源的利用效率两种有害物质，这种技术不仅实现了技术的革新，低，增加外部成本降低了运行成本，同时也在污染物回收利用方面 “多污染物中低温协同催化净化技术”（图3）取得了成绩，可以说是在达到环保要求的同时产也是“半干法脱硫耦合SC℉脱硝一体化技术”的生了二次经济效益一种，同时也是“密相干塔脱硫耦合SCR脱硝一 3.3多污染物中低温协同催化净化技术体化技术”与现场实际相结合派生出的一种同时现阶段，半干法脱硫耦合SCR协同技术主要脱硫脱硝技术，它的主要工艺设备包括热风炉、脱包括“SDA半干法脱硫耦合SCR脱硝技术”、“密硝塔、余热锅炉、脱硫塔、引风机等，其工艺流程相干塔脱硫耦合SCR脱硝一体化技术”.“SDA半为：焦炉烟气经过热风炉加热后进入SCR脱硝工干法脱硫耦合SCR脱硝技术”工艺中主要包括引艺，之后通过余热锅炉进行余热回收，余热回收过风机、脱硫塔、喷氨装置和除尘脱销一体化系统. 程中产生的高压蒸汽进入蒸汽管网进行利用，回该技术应用Na,O3作为脱硫剂，通过旋转喷雾干收余热后的烟气进入密相干塔，在塔内经链式搅燥塔(SDA)对烟气进行脱硫，脱硫烟气通过袋式拌器与脱硫剂充分混合实现脱硫.带有颗粒物的除尘器除尘后，在经短暂升温后进行NH-SCR脱烟气从塔下部出口排出，进入除尘器进行气固分硝，净化烟气由烟道口排出离，净化后的烟气通过烟囱排出.除尘器底部颗粒世界上首例焦炉废气脱硫脱硝工程的实际应再次进入密相干塔继续参加反应，而少量反应后用为宝钢湛江钢铁炼铁厂的“旋转喷雾半干法脱的脱硫剂排入废料仓.通过SCR脱硝工艺与半干硫+低温选择性催化还原法(NH,-SCR)脱硝除尘” 法脱硫相结合，可以实现烟气超低排放.该工艺优技术.它的工艺脱硫效率达80%以上，低温脱硝效点在于反应速度快，脱硫效率高，缩短系统流程，率也在80%以上，SDA法在脱硫的同时还能吸附实现气固两相流完全“同向”、“逆向”整合，大幅烟道中的黏性物质，使得后续的除尘步骤更稳定降低投资，减少占地面积，使设备布置更加灵活紧地运行，提前脱硫也可预防脱销过程中硫酸铵的凑、物料循环更加合理 Waste heat Steam pipe Coke oven gas steam network Coke oven Denitrification Waste heat Hot stove Desulfurization Main induced flue gas tower boiler tower draft fan Chimney Blast furnace gas Desulfurizer 图3。多污染物中低温协同催化净化技术工艺流程图 Fig.3 Process flow chart of multi-pollutant medium-and low-temperature cooperative catalytic purification technologies 该技术首先利用在河钢邯钢焦化厂1#、2#焦浓度远低于超低排放要求，这也为焦炉烟气脱硫炉烟气处理项目上，该项目是全国首套焦炉烟气脱硝开辟了一条新的技术路线密相干塔脱硫耦合SCR脱硝工程，其中热风炉燃 3.4烧结烟气循环技术料采用焦炉煤气与高炉煤气相结合的供热模式，烧结烟气循环技术是20世纪80年代初由日本烟气余热回收产生的高压蒸汽可以输送到蒸汽使公司住友工业公司首先进行工业试验并于1983年用节点进行利用，另外，脱硫出口烟气中SO2质量顺利投产应用的一项节能减排技术，该工艺技术浓度小于30mgm3,粉尘质量浓度小于10mgm3, 的典型工艺过程是将烧结机后端烟气重新引入烧 NO,质量浓度小于100mgm3,能够达到设计要求结机混风系统，这样不仅能够进行能源的回收利的同时也达到了超低排放要求，尤其是氨氧化物用，还能降低烟气中污染物的排放量.在世界上，烧

对低廉的 γ-Al2O3 作为吸附剂，改性后的 γ-Al2O3 具有选择吸附性，可以有效地吸附烟气中的二氧化硫，另外系统保留了原来的活性炭对氮氧化物的吸附，而后吸附饱和的吸附材料还可以对二氧化硫和氮氧化物进行脱附，以此来回收烟气中的两种有害物质，这种技术不仅实现了技术的革新，降低了运行成本，同时也在污染物回收利用方面取得了成绩，可以说是在达到环保要求的同时产生了二次经济效益. 3.3 多污染物中低温协同催化净化技术现阶段，半干法脱硫耦合 SCR 协同技术主要包括“SDA 半干法脱硫耦合 SCR 脱硝技术”、“密相干塔脱硫耦合 SCR 脱硝一体化技术”. “SDA 半干法脱硫耦合 SCR 脱硝技术”工艺中主要包括引风机、脱硫塔、喷氨装置和除尘脱销一体化系统. 该技术应用 Na2O3 作为脱硫剂，通过旋转喷雾干燥塔（SDA）对烟气进行脱硫，脱硫烟气通过袋式除尘器除尘后，在经短暂升温后进行 NH3 -SCR 脱硝，净化烟气由烟道口排出[18] . 世界上首例焦炉废气脱硫脱硝工程的实际应用为宝钢湛江钢铁炼铁厂的“旋转喷雾半干法脱硫+低温选择性催化还原法 (NH3 -SCR) 脱硝除尘” 技术. 它的工艺脱硫效率达 80% 以上，低温脱硝效率也在 80% 以上，SDA 法在脱硫的同时还能吸附烟道中的黏性物质，使得后续的除尘步骤更稳定地运行，提前脱硫也可预防脱销过程中硫酸铵的生成，而且布袋除尘器与脱硝反应器整合使得反应表面布气更加均匀，同时经除尘后的烟气在 SCR 反应过程中也能减少对催化剂的磨损. 但是由于本工艺中各反应步骤都对烟气温度有严格要求，存在多次降温升温的过程，对能源的利用效率低，增加外部成本[19] . “多污染物中低温协同催化净化技术”（图 3）也是“半干法脱硫耦合 SCR 脱硝一体化技术”的一种，同时也是“密相干塔脱硫耦合 SCR 脱硝一体化技术”与现场实际相结合派生出的一种同时脱硫脱硝技术，它的主要工艺设备包括热风炉、脱硝塔、余热锅炉、脱硫塔、引风机等，其工艺流程为：焦炉烟气经过热风炉加热后进入 SCR 脱硝工艺，之后通过余热锅炉进行余热回收，余热回收过程中产生的高压蒸汽进入蒸汽管网进行利用，回收余热后的烟气进入密相干塔，在塔内经链式搅拌器与脱硫剂充分混合实现脱硫. 带有颗粒物的烟气从塔下部出口排出，进入除尘器进行气固分离，净化后的烟气通过烟囱排出. 除尘器底部颗粒再次进入密相干塔继续参加反应，而少量反应后的脱硫剂排入废料仓. 通过 SCR 脱硝工艺与半干法脱硫相结合，可以实现烟气超低排放. 该工艺优点在于反应速度快，脱硫效率高，缩短系统流程，实现气固两相流完全“同向”、“逆向”整合，大幅降低投资，减少占地面积，使设备布置更加灵活紧凑、物料循环更加合理. Coke oven flue gas Denitrification tower Waste heat boiler Waste heat steam Steam pipe network Desulfurization tower Main induced draft fan Hot stove Chimney Coke oven gas Blast furnace gas Desulfurizer 图 3 多污染物中低温协同催化净化技术工艺流程图 Fig.3 Process flow chart of multi-pollutant medium- and low-temperature cooperative catalytic purification technologies 该技术首先利用在河钢邯钢焦化厂 1#、2#焦炉烟气处理项目上，该项目是全国首套焦炉烟气密相干塔脱硫耦合 SCR 脱硝工程，其中热风炉燃料采用焦炉煤气与高炉煤气相结合的供热模式，烟气余热回收产生的高压蒸汽可以输送到蒸汽使用节点进行利用，另外，脱硫出口烟气中 SO2 质量浓度小于 30 mg·m−3，粉尘质量浓度小于 10 mg·m−3 ， NOx 质量浓度小于 100 mg·m−3，能够达到设计要求的同时也达到了超低排放要求，尤其是氮氧化物浓度远低于超低排放要求，这也为焦炉烟气脱硫脱硝开辟了一条新的技术路线. 3.4 烧结烟气循环技术烧结烟气循环技术是 20 世纪 80 年代初由日本公司住友工业公司首先进行工业试验并于 1983 年顺利投产应用的一项节能减排技术，该工艺技术的典型工艺过程是将烧结机后端烟气重新引入烧结机混风系统，这样不仅能够进行能源的回收利用，还能降低烟气中污染物的排放量. 在世界上，烧邢奕等：中国钢铁行业超低排放之路 · 5 ·

工程科学学报，第43卷，第1期结烟气循环技术P主要包括荷兰艾默伊登的EOSP四种烟气循环模式主要的区别在于取风的点位有所 (Emission optimized sintering)技术，德国HKM公司不同，外循环模式循环风取自主引风机后，而内循开发的LEEp2(Low emission and energy optimized 环模式循环风取自烧结机风箱，现在世界大多数 sinter process)工艺以及中科院过程所研发的基于烧结烟气循环技术都属于内循环模式，主要原因烟气参与模拟发展的烧结烟气循环技术-烧结烟是内循环模式跟外循环模式相比有更好的可操作气选择性循环节能减排技术]等性，在风箱处取风可以根据不同工况条件对取风随着烧结烟气循环技术的不断发展，逐渐形风箱位置进行调整，并结合现场工程实际对烧结成了两种主流循环模式，分别是烧结烟气外循环烟气循环进行最优化，以获得最大的能源回收率模式（图4）和烧结烟气内循环模式（图5）2,2两和污染物去除效果 Cold wind Dust collector Electric dus Flue gas treatmen collector and emission 图4烧结烟气外循环模式 Fig.4 Sintering flue gas external circulation mode Cold wind Flue gas treatment and emission Dust collector Electric dust collector 图5烧结烟气内循环模式 Fig.5 Sintering flue gas internal circulation mode 烧结烟气选择性循环节能减排技术（图6）23,25-2 术存在单一工序针对性较强，没有成熟的全流程是中科院过程所经过八年努力研发出的一种能够控制技术的问题.针对这一问题，应优化现有工艺同现场烧结工况高度融合的一种烧结烟气循环技技术，如增加SC℉脱硝效率的同时降低氨逃逸对术，该技术利用烟气模拟仿真对不同风箱的温度污染物排放的影响，并将现有工艺技术路线进行反馈数据进行整合，最终可以给出最佳的烧结烟科学合理的融合，形成切实可行的全流程多污染气内循环方案.2018年，国内某钢厂360m2(烧结物协同控制技术路线.另外，在专注于常规污染物机台车可装烧结原料面积)烧结机正式应用此技减排的同时，也应该加强对非常规污染物的关注术，项目自投产运行以来每吨烧结矿的烟气量下程度，这样才能更好地推动钢铁行业超低排放的降21.5%，每吨烧结矿燃料消耗降低10.8%，烟气循落实，实现全流程多污染物协同控制治理的最终环率提升至25%~30%，取得了骄人的环境和经济目标效益 4.2调整优化钢铁产业结构推动绿色发展 4推进超低排放的建议我国钢铁行业大多以长流程为主，产污环节多，产污量大，而在高产能的背后又伴随着产品附 4.1优化全流程多污染物协同控制技术研究加值相对较低等问题.我国钢铁行业应有序化解钢铁行业现行的污染物减排技术，大部分还产能过剩问题，将低产能、技术条件差的小型钢铁是以烧结（球团）及焦炉烟气处理为主，其他工序企业进行产能合并，集中解决污染物排放问题，这的超低排放技术还不够成熟，并且现行的工艺技样可以大大减少同等产能条件下的环保投入.另

结烟气循环技术[20] 主要包括荷兰艾默伊登的 EOS[21] （Emission optimized sintering）技术，德国 HKM 公司开发的 LEEP[22] （Low emission and energy optimized sinter process）工艺以及中科院过程所研发的基于烟气参与模拟发展的烧结烟气循环技术−烧结烟气选择性循环节能减排技术[23] 等. 随着烧结烟气循环技术的不断发展，逐渐形成了两种主流循环模式，分别是烧结烟气外循环模式（图 4）和烧结烟气内循环模式（图 5） [22,24] . 两种烟气循环模式主要的区别在于取风的点位有所不同，外循环模式循环风取自主引风机后，而内循环模式循环风取自烧结机风箱，现在世界大多数烧结烟气循环技术都属于内循环模式，主要原因是内循环模式跟外循环模式相比有更好的可操作性，在风箱处取风可以根据不同工况条件对取风风箱位置进行调整，并结合现场工程实际对烧结烟气循环进行最优化，以获得最大的能源回收率和污染物去除效果. Cold wind Dust collector Flue gas treatment and emission Electric dust collector 图 4 烧结烟气外循环模式 Fig.4 Sintering flue gas external circulation mode Dust collector Cold wind Electric dust collector Flue gas treatment and emission 图 5 烧结烟气内循环模式 Fig.5 Sintering flue gas internal circulation mode 烧结烟气选择性循环节能减排技术（图 6） [23,25−26] 是中科院过程所经过八年努力研发出的一种能够同现场烧结工况高度融合的一种烧结烟气循环技术，该技术利用烟气模拟仿真对不同风箱的温度反馈数据进行整合，最终可以给出最佳的烧结烟气内循环方案. 2018 年，国内某钢厂 360 m2 （烧结机台车可装烧结原料面积）烧结机正式应用此技术，项目自投产运行以来每吨烧结矿的烟气量下降 21.5%，每吨烧结矿燃料消耗降低 10.8%，烟气循环率提升至 25%～30%，取得了骄人的环境和经济效益. 4 推进超低排放的建议 4.1 优化全流程多污染物协同控制技术研究钢铁行业现行的污染物减排技术，大部分还是以烧结（球团）及焦炉烟气处理为主，其他工序的超低排放技术还不够成熟，并且现行的工艺技术存在单一工序针对性较强，没有成熟的全流程控制技术的问题. 针对这一问题，应优化现有工艺技术，如增加 SCR 脱硝效率的同时降低氨逃逸对污染物排放的影响，并将现有工艺技术路线进行科学合理的融合，形成切实可行的全流程多污染物协同控制技术路线. 另外，在专注于常规污染物减排的同时，也应该加强对非常规污染物的关注程度，这样才能更好地推动钢铁行业超低排放的落实，实现全流程多污染物协同控制治理的最终目标. 4.2 调整优化钢铁产业结构推动绿色发展我国钢铁行业大多以长流程为主，产污环节多，产污量大，而在高产能的背后又伴随着产品附加值相对较低等问题. 我国钢铁行业应有序化解产能过剩问题，将低产能、技术条件差的小型钢铁企业进行产能合并，集中解决污染物排放问题，这样可以大大减少同等产能条件下的环保投入. 另 · 6 · 工程科学学报，第 43 卷，第 1 期

邢奕等：中国钢铁行业超低排放之路 7 Flue gas sealing cover Fabric ignition T23g36789101m21341316178192021222324 Fan Fan V Dust collector Sintering Chimney Desulfurization machine W Dust collector and denitrification 图6烧结烟气选择性循环节能减排技术工艺流程 Fig.6 Sintered flue gas selective cycle energy saving and emission reduction technology process flow 外，各企业应就自身优势对产业结构进行调整，如满足环保要求.在烟气治理方面，我国钢铁行业已进行部分短流程改造来消化废钢，加强产品品质，经取得了不错的成果，诸如“半干法耦合SCR协生产特种钢等，以此来推动钢铁行业的绿色快速同脱硫脱硝技术”、“活性炭（焦）多污染物协同处稳定发展理技术”等技术经过时间的考验已具有一定规模： 4.3实行企业的差异化管理与奖惩制度而新兴的诸如“基于镁法的多污染物协同去除技面对钢铁行业超低排放政策，不同的企业采术”、“烟气多污染物集并吸附脱除技术”、“多污取不同的态度，已经达到钢铁行业超低排放要求染物中低温协同催化净化技术”以及“烧结烟气循的企业，其不管从环保成本还是管理成本上都远环技术”等基于传统技术与现场实际相结合的新高于未达标的企业.在这样一个背景下，如果仍然兴技术也不断问世，钢铁行业超低排放势在必行，简单地遵循相同的环保标准，实行“一刀切”的政这些技术是否能长期稳定达到超低排放要求，还策，必然会影响企业对环保治理的积极性，影响推是需要岁月的考证的. 进钢铁行业超低排放的进程可因此，在不同环保综上所述，当前我国钢铁行业为保证超低排等级企业中实施差异化的环保政策，建立好的奖放的进一步实施，深化超低排放改革，在加强过程惩制度，既可以让达到超低排放的企业得到应有减排与末端治理的基础上，源头减排的理念与技的生存空间.又能督促未达到超低排放的企业，进术创新也应该齐头并进，源头减排能够从钢铁行行环保产业升级改造，推进整个钢铁行业的绿色业全流程的源头对污染物的产生进行控制、消除，产业升级，使超低排放得以快速实现是一种从根本上降低污染物生成的污染治理手段， 4.4加强地方的引导常见的源头减排技术包括“焦炉低氨燃烧技术” 在钢铁行业超低排放的进程中，地方环保部 “厚料层烧结技术B0”、“高炉炉料结构优化B” 门扮演着十分重要的角色，地方环保部门应将当等，发展和应用源头减排技术，一方面可以降低过地实际情况与国家政策相结合，主动帮助本地企程控制与末端治理的难度与压力，另一方面，随着业寻找合适的能够符合超低排放要求的技术，因源头减排技术的不断成熟，过程控制和末端治理地制宜，因时制宜，制定适合本地钢铁企业的超低可能会被源头减排技术完全替代，这样可以大大排放改造计划，并加强对企业的监督作用，营造良降低我国的环保投入，使我国钢铁行业真正走上好的环保升级氛围，促进超低排放的切实推进，可持续发展之路 5总结与展望参考文献在现阶段，虽然我国钢铁行业超低排放在各 [1]He K B.Winning the defense of the blue sky needs to accelerate the ultra-low emission transformation of the steel industry.China 方面取得了不错的成绩，但我国钢铁行业环保工 Environ News,2019-05-06 作主要集中在末端治理上，这样不仅耗资巨大，也 (贺克斌.打赢蓝天保卫战需要加快钢铁行业超低排放改造.中存在副产物难以处理等问题，再加之国家对污染国环境报，2019-05-06) 物排放指标的不断加严，一些传统工艺已经难以 [2]Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of

外，各企业应就自身优势对产业结构进行调整，如进行部分短流程改造来消化废钢，加强产品品质，生产特种钢等，以此来推动钢铁行业的绿色快速稳定发展. 4.3 实行企业的差异化管理与奖惩制度面对钢铁行业超低排放政策，不同的企业采取不同的态度，已经达到钢铁行业超低排放要求的企业，其不管从环保成本还是管理成本上都远高于未达标的企业. 在这样一个背景下，如果仍然简单地遵循相同的环保标准，实行“一刀切”的政策，必然会影响企业对环保治理的积极性，影响推进钢铁行业超低排放的进程[27] . 因此，在不同环保等级企业中实施差异化的环保政策，建立好的奖惩制度，既可以让达到超低排放的企业得到应有的生存空间，又能督促未达到超低排放的企业，进行环保产业升级改造，推进整个钢铁行业的绿色产业升级，使超低排放得以快速实现. 4.4 加强地方的引导在钢铁行业超低排放的进程中，地方环保部门扮演着十分重要的角色，地方环保部门应将当地实际情况与国家政策相结合，主动帮助本地企业寻找合适的能够符合超低排放要求的技术，因地制宜，因时制宜，制定适合本地钢铁企业的超低排放改造计划，并加强对企业的监督作用，营造良好的环保升级氛围，促进超低排放的切实推进[28] . 5 总结与展望在现阶段，虽然我国钢铁行业超低排放在各方面取得了不错的成绩，但我国钢铁行业环保工作主要集中在末端治理上，这样不仅耗资巨大，也存在副产物难以处理等问题，再加之国家对污染物排放指标的不断加严，一些传统工艺已经难以满足环保要求. 在烟气治理方面，我国钢铁行业已经取得了不错的成果，诸如“半干法耦合 SCR 协同脱硫脱硝技术”、“活性炭（焦）多污染物协同处理技术”等技术经过时间的考验已具有一定规模；而新兴的诸如“基于镁法的多污染物协同去除技术”、“烟气多污染物集并吸附脱除技术”、“多污染物中低温协同催化净化技术”以及“烧结烟气循环技术”等基于传统技术与现场实际相结合的新兴技术也不断问世，钢铁行业超低排放势在必行，这些技术是否能长期稳定达到超低排放要求，还是需要岁月的考证的. 综上所述，当前我国钢铁行业为保证超低排放的进一步实施，深化超低排放改革，在加强过程减排与末端治理的基础上，源头减排的理念与技术创新也应该齐头并进，源头减排能够从钢铁行业全流程的源头对污染物的产生进行控制、消除，是一种从根本上降低污染物生成的污染治理手段，常见的源头减排技术包括“焦炉低氮燃烧技术[29] ”、 “厚料层烧结技术[30] ” 、 “高炉炉料结构优化[31] ” 等，发展和应用源头减排技术，一方面可以降低过程控制与末端治理的难度与压力，另一方面，随着源头减排技术的不断成熟，过程控制和末端治理可能会被源头减排技术完全替代，这样可以大大降低我国的环保投入，使我国钢铁行业真正走上可持续发展之路. 参考文献 He K B. Winning the defense of the blue sky needs to accelerate the ultra-low emission transformation of the steel industry. China Environ News, 2019-05-06 （贺克斌. 打赢蓝天保卫战需要加快钢铁行业超低排放改造. 中国环境报, 2019-05-06） [1] [2] Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of Chimney Desulfurization and denitrification Fan Dust collector Fabric ignition Flue gas sealing cover Sintering machine Fan Dust collector 10987654321 11 24232221201918171615141312 图 6 烧结烟气选择性循环节能减排技术工艺流程 Fig.6 Sintered flue gas selective cycle energy saving and emission reduction technology process flow 邢奕等：中国钢铁行业超低排放之路 · 7 ·

工程科学学报，第43卷，第1期 China,General Administration of Quality Supervision,Inspection [12]Hu S D,Su W,Xing Y,et al.Pilot-scale test on removal of NO and Quarantine of the People's Republic of China.GB 28662- and SO2 from sintering flue gas by ozone oxidation combined with 2012 Emission Standard of Air Pollutants for Sintering and magnesium wet absorption.Environ Eng,2020,38(5):102 Pelletizing of Iron and Steel Industry.Beijing:China (胡沈达，苏伟，邢奕，等.O,氧化-湿式镁法同步脱除烧结烟气 Environmental Science Press,2012 NO,和SO,的中试研究.环境工程，2020,38(5)：102) (中华人民共和国环境保护部，国家质量监督检验检疫总局，GB [13]ZhangQ,WanLY,Liu X,et al.The development of sintering flue 28662一2012钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准.北京：中 gas purification in new situation.Min Eng,2019,17(1):30 国环境科学出版社，2012) (张奇，万利远，刘新，等.新形势下烧结烟气净化技术的发展 [3]Li X C.Road map to high-quality development of iron and steel 矿业工程，2019,17(1)：30) industry in new age.Iron Steel,2019,54(1):1 [14]Wan L Y,Zhang Q,Ding Z W.The selection and application of (李新创.新时代钢铁工业高质量发展之路.钢铁，2019,54(1)： flue gas cleaning process of No.2600 m sintering machine of 1) Rizhao Steel.Min Eng,.2016,14(4上：38 [4]Zhao CL Qiao J.Environmental dilemma and green trans- (万利远，张奇，丁志伟.日钢2号600m烧结机烟气净化工艺的 formation strategy for coking industry in China.Emviron Pror 选择及应用.矿业工程，2016,14(4)：38) Chem Ind2019,39(3):321 [15]Li Q.Application analysis of dioxin emissions reduction tec- (赵春丽，乔皎.我国焦化行业面临的环境困境及绿色转型策略 hnology of TISCO sinter flue gas.Emviron Eng,2013,31(4):93 化工环保，2019,39(3)：321) (李强.太钢烧结烟气二恶英减排技术应用及分析.环境工程， [5]Ding Y,Liu D J.Clean transportation in the steel industry is a 2013,31(4):93) problem.China Emviron News,2020-02-03 [16]Li F M.Practice of sintering flue gas activated carbon desul- (丁焰，刘大钧.钢铁业清洁运输是雅题.中国环境报，2020-02- furization and denitration technology in Hangang//Proceedings of 03) the 2017 Beijing-Tianjin-Hebei and Surrounding Areas Iron and [6] Shen W L.Iron and steel enterprises to carry out dust reduction Steel Industry Exhaust Gas Treatment and Utilization.Tangshan, standards work comprehensive prevention and control of dust 2017:18 emissions.Environ Dev,2017,29(4):70 (李风民.邯钢烧结烟气活性炭法脱硫脱硝技术应用实践∥ (沈伟亮.钢铁企业开展降尘达标攻关工作综合防治粉尘无组 2017京津冀及周边地区钢铁行业废气排放深度治理和利用技织排放.环境与发展，2017,29(4)：70) 术交流会论文集.唐山，2017：18) [7]Li J M.Analysis on the problems and measures of green logistics [17]Han J,Yan Z H,Shao J G.Technical characteristics of counter in iron and steel enterprises.Metall Manage,019(18):45 flow active carbon-flue gas desulphurization and denitrification (李建旻.关于钢铁企业开展绿色物流的问题和措施浅析，治金 process and its application.Sinter Pelleri=,2018,43(6):13 管理，2019(18)：45) (韩健，阁占海，邵久刚.逆流式活性炭烟气脱硫脱硝技术特点 [8]Li X C.Fully implement ultra-low emission requirements,acce. 及应用.烧结球团，2018.43(6)：13) lerate the green transformation of the steel industry.World Mer [18]Sun G M,Yin H,Huo Y Z,et al.Study on coke oven flue gas de- Herald,.2018-12-11 SO,de-NO,technology.Fuel Chem Processes,2017,48(6):41 (李新创.全面落实超低排放要求加快钢铁行业绿色转型.世界 (孙广明，尹华，蛋延中，等.焦炉烟道气脱硫脱硝工艺探讨.燃金属导报，2018-12-11) 料与化工，2017,48(6)：41) [9]Chu K.Research and application on denitrification technology of [19]Dong Y P.Discussion on the status and process of desulfurization circulating oxidation and absorption in iron and steel industry.J and denitrification of coke oven flue gas.China Market Marketing, Fuging Branch Fujian Normal Univ,2019(5):10 2016(28):97 (初琨循环氧化吸收脱硝技术在钢铁行业的研究与应用.福建 (董艳苹.焦炉烟道气脱硫脱硝现状和工艺路线探讨.中国市场，师大福清分校学报，2019(5)：10) 2016(28):97) [10]Zhao J.The principle of ozone oxidative denitrification and its [20]Fan X H,Wong G J,Gan M,et al.Establishment of refined impact on ozone pollution.J Green Sci Technol,2018(12):121 sintering flue gas recirculation patterns for gas pollutant reduction (赵品.臭氧氧化脱硝原理及对臭氧污染的影响分析.绿色科技 and waste heat recycling.JClean Prod,2019,235:1549 2018(12):121) [21]Liu W Q.Technical innovation and application of sintering flue [11]Han J Y,Shi Z C,Huang L H.Application study on simultaneous gas circulation.Shandong Metall,2014(3):5 removal of NO,and SOz by ozonation combined with semi-dry (刘文权.烧结烟气循环技术创新和应用.山东冶金，2014(3)：5) process in sintering machine flue gas industry.Chem Eng Oil Gas [22]Wang T,Xie C S.Research progress and prospect of sintering flue 2019.48(5):19 gas circulation technology.Metall Energy,2020,39(2):55 (韩加友，石振仓，黄利华.臭氧氧化协同半干法同时脱硫脱硝 (王涛，谢春帅.烧结烟气循环技术研究进展与展望.治金能源，在烧结机烟气工业的应用.石油与天然气化工，2019,48(5)： 2020,39(2):55) 19) [23]Li C Q,Xu W Q,Zhu T Y.Recent advances and development

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