邢 奕，張文伯，蘇 偉?，溫 維，趙秀娟，于敬校

1) 北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083 2) 河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系，河北 050091 3) 河鋼邯鋼環(huán)保能源部，河北 056000

鋼鐵行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱型產(chǎn)業(yè)，其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)范圍廣，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位.我國也是世界上最大的鋼鐵生產(chǎn)國，2018年粗鋼產(chǎn)量9.28億噸，占世界粗鋼總產(chǎn)量的51.3%.鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)90%以上為長工藝流程，包括焦化、燒結(jié)（球團(tuán)）、煉鐵、煉鋼等工藝在內(nèi)，產(chǎn)污環(huán)節(jié)多，污染物排放量大.盡管近年來，鋼鐵行業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)行改革，各企業(yè)實施了一系列的節(jié)能減排改造項目，但其排放總量仍然居高不下.2017年我國鋼鐵行業(yè)SO2、NOx以及粉塵的排放總量為106萬噸、172萬噸以及281萬噸，分別占全國主要污染物排放總量的7%、10%和20%左右[1].隨著大氣污染治理力度不斷加強，特別是火電行業(yè)實施超低排放以來，鋼鐵行業(yè)主要污染物排放量已超過電力行業(yè)，成為工業(yè)污染中最大的污染物排放來源.

“十三五”以來，從中央到地方出臺了一系列有力舉措，推動鋼鐵行業(yè)全流程超低排放.生態(tài)環(huán)境部2018年5月發(fā)布的《鋼鐵行業(yè)超低排放改造工作方案（征求意見稿）》，要求新建（含搬遷）鋼鐵項目要全部達(dá)到超低排放水平；其排放限值遠(yuǎn)低于2012年環(huán)保部發(fā)布的《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等特別排放限值標(biāo)準(zhǔn)[2].2019年4月生態(tài)環(huán)境部等五部委日前聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，到2020年底前，重點區(qū)域鋼鐵企業(yè)超低排放改造取得明顯進(jìn)展，力爭60%左右的鋼鐵產(chǎn)能企業(yè)完成超低排放改造；到2025年底前，重點區(qū)域鋼鐵企業(yè)基本完成環(huán)保改造，力爭80%以上比例的鋼鐵產(chǎn)能企業(yè)達(dá)到超低排放要求.超低排放是鋼鐵行業(yè)打贏污染防治攻堅戰(zhàn)的關(guān)鍵，鋼鐵行業(yè)超低排放的實施將會顯著改善空氣質(zhì)量.

1 實施鋼鐵行業(yè)超低排放的必要性

隨著我國供給側(cè)改革的推進(jìn)，我國鋼鐵行業(yè)戰(zhàn)略重點將由減少產(chǎn)能轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，打贏污染防治攻堅戰(zhàn)，鋼鐵行業(yè)超低排放的實施尤為重要.

黨的十九大以來，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)從數(shù)量時期向高質(zhì)量時期邁進(jìn)，我國鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩問題得到明顯的緩解，但由于鋼鐵行業(yè)總產(chǎn)量巨大，行業(yè)總排放量依然居高不下，環(huán)保不過關(guān)的產(chǎn)能仍然為數(shù)不少.部分鋼鐵企業(yè)環(huán)境保護(hù)理念導(dǎo)向存在偏差，企業(yè)環(huán)保管理存在嚴(yán)重缺陷，進(jìn)行低質(zhì)低價治理技術(shù)設(shè)施改造，這部分企業(yè)環(huán)保投入和運行成本不到先進(jìn)鋼鐵企業(yè)的一半，不利于建設(shè)公平競爭的市場環(huán)境，“劣幣驅(qū)逐良幣”問題將對整個行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展帶來不利影響.超低排放限制的實施可以進(jìn)一步營造公平競爭環(huán)境，有利于我國鋼鐵行業(yè)的整體進(jìn)步[3].

我國鋼鐵行業(yè)以長流程為主，但部分長流程工藝結(jié)構(gòu)不夠完備，獨立焦化數(shù)量較多，我國擁有的獨立焦化的焦?fàn)t數(shù)量占比接近80%[4]，另外，獨立軋鋼企業(yè)也達(dá)到了數(shù)百家，這些獨立焦化和軋鋼企業(yè)不利于整個鋼鐵行業(yè)的發(fā)展以及產(chǎn)能整合.通過全面實施超低排放，將會倒逼鋼鐵行業(yè)強化綠色發(fā)展，通過營造市場化環(huán)保調(diào)節(jié)機(jī)制，倒逼鋼鐵行業(yè)資源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、運輸結(jié)構(gòu)、區(qū)域布局結(jié)構(gòu)等向更高質(zhì)量的方向調(diào)整.

2 難點

2.1 全流程超低排放技術(shù)有待升級

鋼鐵行業(yè)涉及多個工序的組合，但缺乏成熟的技術(shù)路線，這樣會帶來許多新的挑戰(zhàn).以燒結(jié)為例，燒結(jié)煙氣脫硫主要以濕法和半干法為主，雖然這些技術(shù)經(jīng)過長時間證明在燒結(jié)脫硫污染物減排中有不錯的效果，但在其他工序（如焦?fàn)t煙氣）的減排中由于工況條件的不同，并不能穩(wěn)定達(dá)到超低排放要求.而現(xiàn)在行業(yè)中效果最好的脫硝技術(shù)SCR（選擇性催化還原）技術(shù)，雖然可以達(dá)到超低排放要求，但該技術(shù)產(chǎn)生的問題，如氨逃逸的控制問題也將是未來環(huán)保領(lǐng)域面臨的難題.另外，大部分企業(yè)現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)備在升級改造過程中，部分環(huán)保設(shè)備由于無法通過升級改造達(dá)標(biāo)，甚至面臨著環(huán)保設(shè)備的淘汰，這也大大增加了企業(yè)的環(huán)保成本，從另一個角度限制了超低排放的實施[5].

2.2 無組織排放難以管控

無組織排放管控在鋼鐵行業(yè)超低排放中占有很高的比重，無組織排放污染物具有數(shù)量大，分布廣等特點，且不具有連續(xù)性，與有組織排放相比，更難被發(fā)現(xiàn)及治理.典型的無組織排放節(jié)點包括料場揚塵、冶煉車間揚塵、物料車輛運輸揚塵、物料裝卸揚塵等，以年產(chǎn)量500萬噸的鋼鐵企業(yè)為例，一年的粉塵無組織排放量約為5000 t[6]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有組織排放的粉塵排放量，同時，與舊的標(biāo)準(zhǔn)相比，超低排放標(biāo)準(zhǔn)對無組織排放管控有了新的定義，對于新建企業(yè)來說，可以根據(jù)超低排放要求對相應(yīng)無組織排放點位進(jìn)行同步配套，而大部分鋼鐵企業(yè)為舊廠的環(huán)保改造工程，在正常生產(chǎn)的情況下進(jìn)行技術(shù)改造的難度較大.

2.3 清潔運輸環(huán)節(jié)基礎(chǔ)薄弱

隨著鋼鐵行業(yè)超低排放的不斷深入，在有組織排放、無組織排放等方面實施效果十分顯著，但在清潔運輸方面，我國鋼鐵行業(yè)仍存在許多不足之處.據(jù)統(tǒng)計，2019年鋼鐵行業(yè)外部運輸中，公路運輸占比50%以上[7].根據(jù)超低排放要求，鋼鐵企業(yè)清潔運輸比例不低于80%，而就實際情況來看，由于部分物料屬于短途運輸，建設(shè)時并未規(guī)劃鐵路運輸，因此，多數(shù)企業(yè)清潔運輸比例甚至達(dá)不到50%.另外，從新能源汽車使用的角度來看，新能源汽車載重較低，續(xù)航里程較短，充電時間長，在很大程度上難以滿足企業(yè)的外部運輸要求，所以鋼鐵行業(yè)在清潔運輸方面還面臨很大的挑戰(zhàn)[8].

3 鋼鐵行業(yè)超低排放路線

鋼鐵行業(yè)中污染物排放主要集中在燒結(jié)煙氣、焦?fàn)t煙氣等，此類煙氣具有煙氣量大，污染物復(fù)雜，常規(guī)污染物含量較高等特點，傳統(tǒng)技術(shù)中處理此類煙氣的主要技術(shù)包括“半干法耦合SCR協(xié)同脫硫脫硝技術(shù)”、“活性炭（焦）多污染物協(xié)同處理技術(shù)”、“氧化吸收同時脫硫脫硝技術(shù)”等，這些技術(shù)經(jīng)過較長時間的理論與實際考驗，具有成熟的工藝，但隨著技術(shù)的不斷更新，與環(huán)保指標(biāo)的不斷加嚴(yán)，在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上派生出一些新的超低排放技術(shù)，如“基于鎂法的多污染物協(xié)同去除技術(shù)”、“煙氣多污染物集并吸附脫除技術(shù)”、“多污染物中低溫協(xié)同催化凈化技術(shù)”以及“燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)”.

3.1 基于鎂法的多污染物協(xié)同去除與副產(chǎn)物資源化技術(shù)

基于鎂法的多污染物協(xié)同去除技術(shù)實際上是氧化吸收同時脫硫脫硝技術(shù)的一種，氧化吸收同時脫硫脫硝技術(shù)，就是先將煙氣中難溶于水的NO氧化為易溶于水的高價氮氧化物，在經(jīng)過強堿對SO2及NOx同步吸收脫除，達(dá)到同時脫硫脫硝的目的.

臭氧氧化協(xié)同脫硫脫硝技術(shù)基本原理是：首先通過臭氧發(fā)生器制備O3作為強氧化劑，然后將其噴入脫硫塔前段煙道，利用其強氧化性將NO氧化為高價的NOx，最后NOx與SO2在脫硫塔內(nèi)被吸收轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硝酸鹽[9].該技術(shù)特點為：O3與NO的反應(yīng)迅速，瞬間就能將NO氧化成NO2；O3與煙氣的均勻混合可以提高NO脫除率；脫硫塔溫度升高會導(dǎo)致NO脫除率的降低；脫硫效率高且不會產(chǎn)生二次污染[10]；副產(chǎn)物主要由CaSO4、CaSO3、Ca(NO3)2和Ca(NO2)2組成，可作水泥企業(yè)生產(chǎn)原料使用，具有一定經(jīng)濟(jì)效益[11].

3.1.1 基于鎂法的多污染物協(xié)同去除技術(shù)

“基于鎂法的多污染物協(xié)同去除技術(shù)”作為一種“濕式氧化吸收同時脫硫脫硝技術(shù)”，其優(yōu)勢在于可以通過臭氧氧化對二氧化硫和一氧化碳進(jìn)行同時脫除，其中脫硫脫硝副產(chǎn)物還可進(jìn)行資源化利用，在環(huán)保的同時還能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，可謂是一舉兩得.該技術(shù)的主要工藝流程為煙氣進(jìn)入系統(tǒng)后首先與臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧充分混合，對一氧化氮進(jìn)行充分氧化后進(jìn)入吸收塔與鎂基脫硫劑混合進(jìn)行同時脫硫脫硝.其技術(shù)流程包括：制漿、臭氧制備、氧化和吸收幾部分.

針對該技術(shù)，北京科技大學(xué)聯(lián)合幾家單位對該技術(shù)進(jìn)行了 1000 m3·h?1煙氣量的中試[12]，中試平臺采用“引風(fēng)機(jī)抽取空氣源作為載流氣體并與通過MFC（質(zhì)量流量計）配比后的NO/SO2進(jìn)行混合→電加熱→O3氧化→脫硫吸收塔→渦流除濕除塵→排氣筒”的工藝流程，如圖1所示.

經(jīng)過中試實驗驗證，該技術(shù)在穩(wěn)定狀態(tài)下脫硫效率接近100%，脫硝效率也能達(dá)到90%以上，并且此技術(shù)在脫硫及脫硝方面互不干擾，運行穩(wěn)定，可以滿足超低排放要求.

3.1.2 副產(chǎn)物資源化利用

“基于鎂法的多污染物協(xié)同去除技術(shù)”的另一大優(yōu)勢在于脫硫副產(chǎn)物的資源化利用方面，該技術(shù)的脫硫副產(chǎn)物為硫酸鎂溶液，脫硫副產(chǎn)物經(jīng)過過濾及去除雜質(zhì)后溶液中所含硫酸鎂的體積分?jǐn)?shù)約為12%，因此，分離硫酸鎂溶液中的硫酸鎂產(chǎn)品成為副產(chǎn)物資源化利用的關(guān)鍵.

圖1 1000 m3·h?1 煙氣量中試平臺工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of a 1000 m3·h?1 smoke volume pilot test platform

在硫酸鎂溶液的分離過程中，主要的工藝為蒸發(fā)結(jié)晶.硫酸鎂溶液的蒸發(fā)結(jié)晶工藝流程如圖2所示，硫酸鎂溶液經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮至飽和溶液.硫酸鎂飽和溶液由料漿泵輸送至結(jié)晶器，在結(jié)晶器內(nèi)降溫結(jié)晶形成七水硫酸鎂晶體.結(jié)晶溶液經(jīng)離心分離后，母液返回蒸發(fā)器繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，分離出的結(jié)晶體送入干燥器，經(jīng)干燥脫水制備得到七水硫酸鎂產(chǎn)品.蒸發(fā)結(jié)晶所得到的七水硫酸鎂可以應(yīng)用于建材行業(yè)，形成副產(chǎn)物的資源化利用.

圖2 蒸發(fā)結(jié)晶工藝流程圖Fig.2 Evaporative crystallization process flow chart

3.2 煙氣多污染物集并吸附脫除技術(shù)

“煙氣多污染物集并吸附脫除技術(shù)”是一種在“活性炭（焦）吸附多污染物協(xié)同處理技術(shù)”下衍生出的一種新型多污染物協(xié)同處理技術(shù)，傳統(tǒng)的活性炭（焦）吸附技術(shù)是公認(rèn)最適用于鋼鐵燒結(jié)煙氣多污染物的協(xié)同處理技術(shù).其技術(shù)原理在于利用活性炭（焦）的吸附、催化性質(zhì)，吸附煙氣中的SO2、NOx、HF、重金屬和二噁英等污染物，隨后在活性炭（焦）中通入NH3作為還原劑，使有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，最終實現(xiàn)多污染物的協(xié)同去除[13].

傳統(tǒng)的活性炭（焦）吸附技術(shù)從煙氣及活性炭運動方向可分為交叉流與逆流兩種.在國內(nèi)太鋼和日鋼較早應(yīng)用交叉流工藝[14?15]，而河鋼邯鋼最先將逆流式活性炭選擇性催化還原工藝（CSCR）應(yīng)用于燒結(jié)煙氣處理[16].在交叉流工藝中，活性炭與煙氣做垂直運動，這使得吸附塔煙氣入口污染物濃度高，因此活性炭吸附后飽和程度較高.而在煙氣出口一側(cè)污染物經(jīng)處理后濃度下降，活性炭吸附后飽和程度較低.由于塔內(nèi)污染物濃度分布不均勻，活性炭的吸附能力沒有得到完全發(fā)揮.而在逆流式工藝中活性炭由上而下、煙氣由下而上做相向運動，兩者可以實現(xiàn)均勻接觸，活性炭飽和程度一致，因此逆流式工藝具有更好的動力學(xué)優(yōu)勢[17].但是，活性炭（焦）吸附工藝雖然實現(xiàn)了多污染物協(xié)同凈化，卻普遍存在占地面積大、投資成本高、設(shè)備腐蝕、活性炭循環(huán)使用后吸附率降低、再生能耗高等問題.

而“煙氣多污染物集并吸附脫除技術(shù)”改變了原有活性炭吸附技術(shù)的炭基材料，選擇了價格相對低廉的γ-Al2O3作為吸附劑，改性后的γ-Al2O3具有選擇吸附性，可以有效地吸附煙氣中的二氧化硫，另外系統(tǒng)保留了原來的活性炭對氮氧化物的吸附，而后吸附飽和的吸附材料還可以對二氧化硫和氮氧化物進(jìn)行脫附，以此來回收煙氣中的兩種有害物質(zhì)，這種技術(shù)不僅實現(xiàn)了技術(shù)的革新，降低了運行成本，同時也在污染物回收利用方面取得了成績，可以說是在達(dá)到環(huán)保要求的同時產(chǎn)生了二次經(jīng)濟(jì)效益.

3.3 多污染物中低溫協(xié)同催化凈化技術(shù)

現(xiàn)階段，半干法脫硫耦合SCR協(xié)同技術(shù)主要包括“SDA半干法脫硫耦合SCR脫硝技術(shù)”、“密相干塔脫硫耦合SCR脫硝一體化技術(shù)”.“SDA半干法脫硫耦合SCR脫硝技術(shù)”工藝中主要包括引風(fēng)機(jī)、脫硫塔、噴氨裝置和除塵脫銷一體化系統(tǒng).該技術(shù)應(yīng)用Na2O3作為脫硫劑，通過旋轉(zhuǎn)噴霧干燥塔（SDA）對煙氣進(jìn)行脫硫，脫硫煙氣通過袋式除塵器除塵后，在經(jīng)短暫升溫后進(jìn)行NH3-SCR脫硝，凈化煙氣由煙道口排出[18].

世界上首例焦?fàn)t廢氣脫硫脫硝工程的實際應(yīng)用為寶鋼湛江鋼鐵煉鐵廠的“旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫硫+低溫選擇性催化還原法(NH3-SCR)脫硝除塵”技術(shù).它的工藝脫硫效率達(dá)80%以上，低溫脫硝效率也在80%以上，SDA法在脫硫的同時還能吸附煙道中的黏性物質(zhì)，使得后續(xù)的除塵步驟更穩(wěn)定地運行，提前脫硫也可預(yù)防脫銷過程中硫酸銨的生成，而且布袋除塵器與脫硝反應(yīng)器整合使得反應(yīng)表面布?xì)飧泳鶆?，同時經(jīng)除塵后的煙氣在SCR反應(yīng)過程中也能減少對催化劑的磨損.但是由于本工藝中各反應(yīng)步驟都對煙氣溫度有嚴(yán)格要求，存在多次降溫升溫的過程，對能源的利用效率低，增加外部成本[19].

“多污染物中低溫協(xié)同催化凈化技術(shù)”（圖3）也是“半干法脫硫耦合SCR脫硝一體化技術(shù)”的一種，同時也是“密相干塔脫硫耦合SCR脫硝一體化技術(shù)”與現(xiàn)場實際相結(jié)合派生出的一種同時脫硫脫硝技術(shù)，它的主要工藝設(shè)備包括熱風(fēng)爐、脫硝塔、余熱鍋爐、脫硫塔、引風(fēng)機(jī)等，其工藝流程為：焦?fàn)t煙氣經(jīng)過熱風(fēng)爐加熱后進(jìn)入SCR脫硝工藝，之后通過余熱鍋爐進(jìn)行余熱回收，余熱回收過程中產(chǎn)生的高壓蒸汽進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行利用，回收余熱后的煙氣進(jìn)入密相干塔，在塔內(nèi)經(jīng)鏈?zhǔn)綌嚢杵髋c脫硫劑充分混合實現(xiàn)脫硫.帶有顆粒物的煙氣從塔下部出口排出，進(jìn)入除塵器進(jìn)行氣固分離，凈化后的煙氣通過煙囪排出.除塵器底部顆粒再次進(jìn)入密相干塔繼續(xù)參加反應(yīng)，而少量反應(yīng)后的脫硫劑排入廢料倉.通過SCR脫硝工藝與半干法脫硫相結(jié)合，可以實現(xiàn)煙氣超低排放.該工藝優(yōu)點在于反應(yīng)速度快，脫硫效率高，縮短系統(tǒng)流程，實現(xiàn)氣固兩相流完全“同向”、“逆向”整合，大幅降低投資，減少占地面積，使設(shè)備布置更加靈活緊湊、物料循環(huán)更加合理.

圖3 多污染物中低溫協(xié)同催化凈化技術(shù)工藝流程圖Fig.3 Process flow chart of multi-pollutant medium- and low-temperature cooperative catalytic purification technologies

該技術(shù)首先利用在河鋼邯鋼焦化廠1#、2#焦?fàn)t煙氣處理項目上，該項目是全國首套焦?fàn)t煙氣密相干塔脫硫耦合SCR脫硝工程，其中熱風(fēng)爐燃料采用焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣相結(jié)合的供熱模式，煙氣余熱回收產(chǎn)生的高壓蒸汽可以輸送到蒸汽使用節(jié)點進(jìn)行利用，另外，脫硫出口煙氣中SO2質(zhì)量濃度小于 30 mg·m?3，粉塵質(zhì)量濃度小于 10 mg·m?3，NOx質(zhì)量濃度小于 100 mg·m?3，能夠達(dá)到設(shè)計要求的同時也達(dá)到了超低排放要求，尤其是氮氧化物濃度遠(yuǎn)低于超低排放要求，這也為焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝開辟了一條新的技術(shù)路線.

3.4 燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)

燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)是20世紀(jì)80年代初由日本公司住友工業(yè)公司首先進(jìn)行工業(yè)試驗并于1983年順利投產(chǎn)應(yīng)用的一項節(jié)能減排技術(shù)，該工藝技術(shù)的典型工藝過程是將燒結(jié)機(jī)后端煙氣重新引入燒結(jié)機(jī)混風(fēng)系統(tǒng)，這樣不僅能夠進(jìn)行能源的回收利用，還能降低煙氣中污染物的排放量.在世界上，燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)[20]主要包括荷蘭艾默伊登的EOS[21]（Emission optimized sintering）技術(shù)，德國 HKM 公司開發(fā)的 LEEP[22]（Low emission and energy optimized sinter process）工藝以及中科院過程所研發(fā)的基于煙氣參與模擬發(fā)展的燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)?燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)[23]等.

隨著燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸形成了兩種主流循環(huán)模式，分別是燒結(jié)煙氣外循環(huán)模式（圖4）和燒結(jié)煙氣內(nèi)循環(huán)模式（圖5）[22,24].兩種煙氣循環(huán)模式主要的區(qū)別在于取風(fēng)的點位有所不同，外循環(huán)模式循環(huán)風(fēng)取自主引風(fēng)機(jī)后，而內(nèi)循環(huán)模式循環(huán)風(fēng)取自燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱，現(xiàn)在世界大多數(shù)燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)都屬于內(nèi)循環(huán)模式，主要原因是內(nèi)循環(huán)模式跟外循環(huán)模式相比有更好的可操作性，在風(fēng)箱處取風(fēng)可以根據(jù)不同工況條件對取風(fēng)風(fēng)箱位置進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合現(xiàn)場工程實際對燒結(jié)煙氣循環(huán)進(jìn)行最優(yōu)化，以獲得最大的能源回收率和污染物去除效果.

圖4 燒結(jié)煙氣外循環(huán)模式Fig.4 Sintering flue gas external circulation mode

圖5 燒結(jié)煙氣內(nèi)循環(huán)模式Fig.5 Sintering flue gas internal circulation mode

燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)（圖6）[23,25?26]是中科院過程所經(jīng)過八年努力研發(fā)出的一種能夠同現(xiàn)場燒結(jié)工況高度融合的一種燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)，該技術(shù)利用煙氣模擬仿真對不同風(fēng)箱的溫度反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，最終可以給出最佳的燒結(jié)煙氣內(nèi)循環(huán)方案.2018 年，國內(nèi)某鋼廠 360 m2（燒結(jié)機(jī)臺車可裝燒結(jié)原料面積）燒結(jié)機(jī)正式應(yīng)用此技術(shù)，項目自投產(chǎn)運行以來每噸燒結(jié)礦的煙氣量下降21.5%，每噸燒結(jié)礦燃料消耗降低10.8%，煙氣循環(huán)率提升至25%～30%，取得了驕人的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益.

4 推進(jìn)超低排放的建議

4.1 優(yōu)化全流程多污染物協(xié)同控制技術(shù)研究

鋼鐵行業(yè)現(xiàn)行的污染物減排技術(shù)，大部分還是以燒結(jié)（球團(tuán)）及焦?fàn)t煙氣處理為主，其他工序的超低排放技術(shù)還不夠成熟，并且現(xiàn)行的工藝技術(shù)存在單一工序針對性較強，沒有成熟的全流程控制技術(shù)的問題.針對這一問題，應(yīng)優(yōu)化現(xiàn)有工藝技術(shù)，如增加SCR脫硝效率的同時降低氨逃逸對污染物排放的影響，并將現(xiàn)有工藝技術(shù)路線進(jìn)行科學(xué)合理的融合，形成切實可行的全流程多污染物協(xié)同控制技術(shù)路線.另外，在專注于常規(guī)污染物減排的同時，也應(yīng)該加強對非常規(guī)污染物的關(guān)注程度，這樣才能更好地推動鋼鐵行業(yè)超低排放的落實，實現(xiàn)全流程多污染物協(xié)同控制治理的最終目標(biāo).

4.2 調(diào)整優(yōu)化鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)推動綠色發(fā)展

我國鋼鐵行業(yè)大多以長流程為主，產(chǎn)污環(huán)節(jié)多，產(chǎn)污量大，而在高產(chǎn)能的背后又伴隨著產(chǎn)品附加值相對較低等問題.我國鋼鐵行業(yè)應(yīng)有序化解產(chǎn)能過剩問題，將低產(chǎn)能、技術(shù)條件差的小型鋼鐵企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)能合并，集中解決污染物排放問題，這樣可以大大減少同等產(chǎn)能條件下的環(huán)保投入.另外，各企業(yè)應(yīng)就自身優(yōu)勢對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，如進(jìn)行部分短流程改造來消化廢鋼，加強產(chǎn)品品質(zhì)，生產(chǎn)特種鋼等，以此來推動鋼鐵行業(yè)的綠色快速穩(wěn)定發(fā)展.

圖6 燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)工藝流程Fig.6 Sintered flue gas selective cycle energy saving and emission reduction technology process flow

4.3 實行企業(yè)的差異化管理與獎懲制度

面對鋼鐵行業(yè)超低排放政策，不同的企業(yè)采取不同的態(tài)度，已經(jīng)達(dá)到鋼鐵行業(yè)超低排放要求的企業(yè)，其不管從環(huán)保成本還是管理成本上都遠(yuǎn)高于未達(dá)標(biāo)的企業(yè).在這樣一個背景下，如果仍然簡單地遵循相同的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，實行“一刀切”的政策，必然會影響企業(yè)對環(huán)保治理的積極性，影響推進(jìn)鋼鐵行業(yè)超低排放的進(jìn)程[27].因此，在不同環(huán)保等級企業(yè)中實施差異化的環(huán)保政策，建立好的獎懲制度，既可以讓達(dá)到超低排放的企業(yè)得到應(yīng)有的生存空間，又能督促未達(dá)到超低排放的企業(yè)，進(jìn)行環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級改造，推進(jìn)整個鋼鐵行業(yè)的綠色產(chǎn)業(yè)升級，使超低排放得以快速實現(xiàn).

4.4 加強地方的引導(dǎo)

在鋼鐵行業(yè)超低排放的進(jìn)程中，地方環(huán)保部門扮演著十分重要的角色，地方環(huán)保部門應(yīng)將當(dāng)?shù)貙嶋H情況與國家政策相結(jié)合，主動幫助本地企業(yè)尋找合適的能夠符合超低排放要求的技術(shù)，因地制宜，因時制宜，制定適合本地鋼鐵企業(yè)的超低排放改造計劃，并加強對企業(yè)的監(jiān)督作用，營造良好的環(huán)保升級氛圍，促進(jìn)超低排放的切實推進(jìn)[28].

5 總結(jié)與展望

在現(xiàn)階段，雖然我國鋼鐵行業(yè)超低排放在各方面取得了不錯的成績，但我國鋼鐵行業(yè)環(huán)保工作主要集中在末端治理上，這樣不僅耗資巨大，也存在副產(chǎn)物難以處理等問題，再加之國家對污染物排放指標(biāo)的不斷加嚴(yán)，一些傳統(tǒng)工藝已經(jīng)難以滿足環(huán)保要求.在煙氣治理方面，我國鋼鐵行業(yè)已經(jīng)取得了不錯的成果，諸如“半干法耦合SCR協(xié)同脫硫脫硝技術(shù)”、“活性炭（焦）多污染物協(xié)同處理技術(shù)”等技術(shù)經(jīng)過時間的考驗已具有一定規(guī)模；而新興的諸如“基于鎂法的多污染物協(xié)同去除技術(shù)”、“煙氣多污染物集并吸附脫除技術(shù)”、“多污染物中低溫協(xié)同催化凈化技術(shù)”以及“燒結(jié)煙氣循環(huán)技術(shù)”等基于傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)場實際相結(jié)合的新興技術(shù)也不斷問世，鋼鐵行業(yè)超低排放勢在必行，這些技術(shù)是否能長期穩(wěn)定達(dá)到超低排放要求，還是需要歲月的考證的.

綜上所述，當(dāng)前我國鋼鐵行業(yè)為保證超低排放的進(jìn)一步實施，深化超低排放改革，在加強過程減排與末端治理的基礎(chǔ)上，源頭減排的理念與技術(shù)創(chuàng)新也應(yīng)該齊頭并進(jìn)，源頭減排能夠從鋼鐵行業(yè)全流程的源頭對污染物的產(chǎn)生進(jìn)行控制、消除，是一種從根本上降低污染物生成的污染治理手段，常見的源頭減排技術(shù)包括“焦?fàn)t低氮燃燒技術(shù)[29]”、“厚料層燒結(jié)技術(shù)[30]”、“高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化[31]”等，發(fā)展和應(yīng)用源頭減排技術(shù)，一方面可以降低過程控制與末端治理的難度與壓力，另一方面，隨著源頭減排技術(shù)的不斷成熟，過程控制和末端治理可能會被源頭減排技術(shù)完全替代，這樣可以大大降低我國的環(huán)保投入，使我國鋼鐵行業(yè)真正走上可持續(xù)發(fā)展之路.