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22.2    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 ·