鋼鐵超低排放已經有全流程示范企業可以借鑒，超低排放改造有多種技術和組合可供選擇，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丁或旁路的實用技術，包括煙氣循環利用、噴霧蒸發冷卻調質、噴霧干燥和多功能噴淋洗滌技術，探討在鋼鐵各工序超低排放改造中“打補丁”的應用。
1、鋼鐵超低排放技術
1.1煙氣循環利用
煙氣循環利用源頭減量技術就是將不處理或簡單處理后的煙氣返回工序循環利用，從而實現煙氣的源頭減量。目前，燒結機煙氣循環利用已經成為行業推薦采用的技術，正在迅速推廣應用，實際應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有煙氣處理設施，通過選擇氮氧化物濃度高的部分循環，還可以降低入口濃度，有可能就不用上脫硝項目，既使上，投資和運行成本都會降低。
根據現場考察的研究成果，鋼鐵長流程噸鋼排放煙氣量平均34650Nm3（折合43.7t，采用煙氣循環利用，至少可以減少50%，煙氣循環源頭減量應該作為保護大氣環境的首選技術，通過此技術，最終實現噸鋼外排煙氣量減少到現狀的10%以下，這對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噴霧蒸發冷卻調質、噴霧干燥技術
噴霧蒸發冷卻調質與噴霧干燥系統由液體管線、壓縮氣體管線、控制器、殼體和卸灰等部分組成，工藝原理和設備組成是相同的，只是用途不同。噴霧蒸發冷卻調質主要是用于煙氣的冷卻、調質、抑塵等預處理，比如轉爐干法電除塵前的蒸發冷卻塔、燒結機頭煙氣半干法的蒸發加濕。
噴霧蒸發冷卻調質技術的主要特點：1、可以實現煙氣快速冷卻，將煙氣從1000℃冷卻到260℃所需時間不到1s，特別適合鋼鐵行業瞬時性煙氣量、溫度大幅、頻繁、快速變化的工況；2、可以實現煙氣大幅減量，比如800℃煙氣冷卻到130℃，采用混風冷卻后的煙氣體積是標況煙氣體積的10倍以上，而采用噴霧蒸發冷卻只有1.1倍；3、蒸發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備的效率。
噴霧干燥技術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有機污染物等。
1.3煙氣多功能高效噴淋洗滌技術
管道式多功能高效噴淋洗滌技術具有除塵、脫硫、脫硝、脫白、脫酸、脫有機污染物、脫重金屬、高效低阻換熱等多功能，既可用作煙氣循環利用的簡單處理，又是超低排放改造的終端技術。作為精除塵器，出口顆粒物濃度小于20mg/Nm3，與濕電結合，可以確保達到10、5mg/Nm3的超低水平，甚至低到微克級，即小于1mg/Nm3。
該技術的主要特點：1、精除塵：對于旋風除塵、電除塵、布袋除塵不能達到超低排放的煙氣，可以對超細顆粒進行兩級相變和沖擊吸收，實現除塵超低排放。與濕電結合，可以更高效地精除塵、除霧。2、脫硫、脫硝：對于能溶于水的二氧化硫、氮氧化物，可以在煙氣溫度50℃左右實現超低排放，與噴霧干燥結合，還可以處理脫硫脫硝濃縮液，回收產物。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、在主要工序的應用
鋼鐵長流程通常包括原料、燒結、球團、焦化、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、熱軋、輔助等眾多工序，在充分利用原有設施基礎上，都可以“打補丁”方式采用上述技術實現超低排放。下面分別探討上述技術在燒結、高爐、轉爐等工序的應用。
2.1燒結
燒結煙氣包括機頭、冷卻、原料、混料等工序煙氣，是鋼鐵超低排放改造的重點，投資成本增加較多，特別是機頭煙氣脫硝。
1、脫硝：首選煙氣循環，與燒結漏風治理結合，大幅減少40%以上的煙氣量，選擇NO濃度高的煙氣循環，使超低排放改造進口煙氣氮氧化物濃度降低，排放要求不高時不必上脫硝項目，既使上，投資和成本都會減少。在脫硝工藝選擇上，在現有濕法脫硫的基礎上，補丁或旁路增加次氯酸鈉、臭氧、等離子等氧化脫硝技術，在脫硫塔頂部或外部，采用多功能高效噴淋洗滌技術，實現排煙脫硝、除濕脫白，還有二惡英、硫酸、鹽酸、氫氟酸等酸霧、重金屬等多污染物的協同去除。低溫氧化脫硝的副產物是硝酸鈉、亞硝酸鈉，提純后為化工產品。
2、脫硫：利用原有濕法脫硫系統，改用鈉法、鎂法、氨法脫硫，結合采用煙氣噴霧干燥技術，處理零排脫硫廢水，提高脫硫產物附加值。
3、除塵：機頭煙氣在脫硫脫硝過程中就可以實現超低排放，冷卻、原料、混料等工序的補丁式組合采用多功能高效噴淋洗滌和煙氣循環利用技術，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
高爐區域超低排放改造涉及出鐵場除塵、上料除塵、水沖渣、熱風爐煙氣脫硫脫硝、高爐煤氣除塵脫硫脫氯等。
1、出鐵場除塵：高爐出鐵場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入大布袋除塵器除塵后，由集中的引風機抽引對空排放。多數用戶原設計排放粉塵濃度都是20mg/m3，與超低排放差距不大。可以嘗試組合采用噴霧蒸發冷卻干霧抑塵、多功能噴淋洗滌和煙氣循環利用，將個別塵源或部分煙氣簡單處理后循環利用，原布袋除塵器由于風速降低就可以實現超低排放，風機工況風量減少到額定風量的60%時，風機電耗就可以減半，低投入實現超低排放的同時，還具有顯著的節電效益，比如高爐出鐵場除塵風機額定電機功率2500kW，小時節電超過1000kWh。
2、高爐上料除塵：高爐上料除塵多采用電除塵，設計排放粉塵濃度約50mg/m3，實際會更高。可以在現有風機出口后、排放前，增加多功能噴淋洗滌、煙氣循環利用實現超低排放，原有電除塵器檢修后保留作為粗除塵設備，或停止供電僅作為粗除塵設備節電。
3、高爐水沖渣：高爐水沖渣主要需要脫白和回收余熱。目前多采用風冷卻冷凝+混風脫白，余熱回收一般是通過循環水余熱回收供暖。由于沖水后蒸汽溫度、循環水溫都只有90℃，回收利用余熱難度大、效率低，冒蒸汽的源點很多，很難密封收集干凈。可以嘗試改用噴霧干燥粒化，可以在干燥坑一側單獨另做一套，改造不影響生產，可回收高品質余熱，還可以處理廢水。
4、熱風爐脫硫：熱風爐煙氣中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，行業趨向于采用高爐煤氣源頭脫硫，通過高比例煙氣循環利用來脫硝。
2.3轉爐
轉爐區域除塵超低排放改造，可以嘗試在現有除塵系統基礎上，選擇表1推薦的實用技術通過“打補丁”實現，同時降低電耗和設備維修成本。
1、轉爐一次除塵：轉爐一次除塵是轉爐區域超低排放改造的重點和難點，主要是因為一次除塵涉及煤氣凈化，存在爆炸隱患。對于現在采用的干法、半干法、濕法，都可以通過補丁或旁路增加多功能直接噴淋洗滌系統實現超低排放，噴淋洗滌系統與濕電相結合，可以更穩定地達到超低、微克排放水平，還有除濕脫白。
2、轉爐二次三次除塵、鐵水處理除塵：塵源點多，采用集中大型布袋除塵器，設計排放濃度與超低排放水平差距小，結合采用煙氣循環利用、多功能噴淋洗滌、蒸發冷卻技術，都可以實現低投入低成本超低排放，循環利用率超過40%，還能取得節電效益。
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利用，可以在回收冷凝水和余熱的同時，實現超低近零排放。
3、參考案例
3.1三座120t轉爐干法除塵局部優化改造
用戶干法電除塵器設計尺寸小、運行時間長、性能下降、存在瞬時性冒煙，三座轉爐擴容到120t，煙氣量增加。在保留利用原工藝設備的前提下，組合采用補丁方案，蒸發冷卻器噴槍改用氮氣霧化，并提高出口溫度100℃，減少了工況煙氣量，增加旋風除塵器，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，對實現超低排放和減少電除塵器積灰維修量十分有利。改造達到了預期目標，解決了瞬時冒煙，并具備實現超低排放和脫白的條件，投資減少一半，最快一座轉爐僅施工兩周時間。轉爐半干法、濕法超低排放改造都可以參考。
3.2兩臺210m2燒結機尾煙氣除塵
用戶兩臺燒結機機尾除塵采用電除塵，出口實際粉塵濃度在80-150mg/m3，在引風機與煙囪之間，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。方案主要優點：投資少，只有其他方案的一半，設備新增阻損不超過500Pa，系統總阻損降低，改造只有管道對接需要停產，車間內吸風口的負壓增大，車間環境衛生好。沉淀泥漿回原料，不需要循環水處理，沒有二次污染。下步增加煙氣循環利用，噴淋出口凈濕煙氣送環冷可以節電，可以處理濃鹽水。高爐出鐵場、鐵水處理、原料除塵等原采用電除塵器的場合，都可以考慮增加多功能直接噴淋洗滌實現超低排放，同時節電。
3.3 2000m3高爐出鐵場除塵
用戶2000m3高爐出鐵場除塵為側吸，開、堵鐵口會有瞬時性的煙氣抽吸不到，出鐵場當時沒做密封，時常會有煙氣冒出車間，環保壓力大、改造難度大。采用了現場噴霧蒸發干霧抑除改造，投資很少，改造不需要停產，圓滿解決了問題，車間環境衛生好，實測崗位粉塵濃度2mg/m3。下步打算與多功能噴淋洗滌、煙氣循環利用減量結合，實現超低排放和節電。
4、結論與建議
鋼鐵超低排放改造時間緊、任務重，在確保完成全流程超低排放目標的過程中，在參考示范企業改造方法的同時，需要不斷嘗試采用可行、可靠的新技術，以降低成本、減少投資。在現有工藝設備的基礎上通過“打補丁”實現超低排放，與節電、節水、節省設備維修相結合，能實現不增加成本甚至有效益，這就為采用環保管家、合同節能、合同節水等方式改造創造了條件，緩解企業的資金壓力和技術風險。更多鋼材相關信息敬請關注福建晨升鋼鐵！
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