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    鋼鐵燒結排放的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、二口惡英等廢氣污染物分別占其鋼鐵企業排放總量的35%、85%、40%、90%以上。因此，燒結工序是鋼鐵企業大氣污染防治的一個重點環節。2000年以來，先進的靜電除塵器逐步取代多管、旋風除塵器，在燒結機上得到廣泛應用，燒結機煙粉塵得到了有效治理。“十一五”以來，隨著燒結煙氣脫硫工作的全面實施，鋼鐵燒結二氧化硫排放量逐步下降。“十二五”以來，隨著國家將氮氧化物列為污染物總量控制的約束性指標，脫硝被認為是下一步鋼鐵燒結煙氣治理的方向。受此影響，一些政府文件中也提出了對鋼鐵燒結機脫硝的要求，部分鋼鐵企業也開始考慮煙氣脫硝的問題。但筆者認為，這種燒結脫硝的思路是掉進了慣性思維的“陷阱”，是在套用火電行業曾經走過的先除塵、后脫硫、再脫硝的大氣污染防治之路，并不完全符合鋼鐵行業的實際情況。

　　煙氣脫硝 行業各異

　　煙氣中二氧化硫主要由原燃料中的硫燃燒產生，而煙氣中氮氧化物的來源主要有兩個：一是熱力型氮氧化物，即空氣中的氮氣與氧氣在高溫下（大于1350℃）反應產生的氮氧化物；二是燃料型氮氧化物，即燃料中的氮經燃燒分解產生的氮氧化物。

　　火電廠消耗的動力煤中含有一定量的硫和氮，經燃燒會產生大量的二氧化硫和氮氧化物。同時，鍋爐燃燒溫度一般在1500℃以上，高溫下會產生大量熱力型氮氧化物。因此，火電廠煙氣中的二氧化硫和氮氧化物濃度較高，對大氣環境的影響也較大，需要通過實施煙氣脫硫、脫硝，減少污染物排放。

　　鋼鐵燒結煙氣中二氧化硫和氮氧化物的來源與火電廠截然不同。燒結最主要的原料是鐵精礦，鐵精礦中含有0.04%~0.6%左右的硫，是燒結煙氣中二氧化硫最主要的來源，燒結過程所需的少量（約50千克/噸燒結礦）煤粉、焦粉等固體燃料也帶入一定量的硫和氮。與燃煤不同，鐵精礦中不含氮元素，也就是說燒結煙氣中的燃料型氮氧化物主要由少量固體燃料帶入。而燒結機的反應溫度一般在1200℃以下，因此燒結煙氣中的熱力型氮氧化物量也極少。從上述分析可以推斷出：燒結煙氣中氮氧化物的產生量遠低于火電廠煙氣。

　　摸清煙氣規律 判斷是否達標

　　新的《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》（GB28662-2012）中規定：燒結煙氣氮氧化物排放濃度限值為300毫克/立方米。雖然燒結煙氣中氮氧化物產生量遠低于火電廠煙氣，但是否必須實施脫硝還要看是否能夠實現達標排放。

　　目前鋼鐵行業關于燒結煙氣氮氧化物濃度的監測數據較少，但也可以根據一些數據資料進行初步判斷。根據《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準（編制說明）》，標準編制小組對寶鋼、鞍鋼、首鋼等企業共采集了10個氮氧化物濃度樣品，平均氮氧化物排放濃度為196.8毫克/立方米，最低濃度為117毫克/立方米，最高濃度為292毫克/立方米。據此可以看出，樣品數據均能夠滿足新排放標準300毫克/立方米的限值要求。但同樣也可以看出，不同樣品之間的氮氧化物濃度差別較大。根據氮氧化物的成因分析，這種差別主要是由于不同燒結機所使用的固體燃料的含氮量不同。

　　鞍山科技大學關于燒結煙氣氮氧化物與固體燃料成分相關性的試驗結果顯示：全焦燒結時煙氣中氮氧化物的排放量最低，隨著煤粉配比的增加，氮氧化物排放量增加。采用含氮0.71%的焦粉和含氮1.35%的煤粉進行不同配比，在全焦、30%煤+70%焦、50%煤+50%焦3種配比條件下，燒結時間為10分鐘時，煙氣中氮氧化物的濃度分別為308毫克/立方米、452毫克/立方米、493毫克/立方米。值得注意的是，燒結10分鐘時，煙氣中氮氧化物的濃度是整個燒結過程的峰值。試驗結果顯示，燒結初期和末期煙氣中的氮氧化物濃度較低。

　　德國某鋼鐵企業對其燒結機各風箱煙道中氮氧化物濃度和溫度的監測結果顯示：該燒結機各風箱中氮氧化物的濃度分布呈兩頭低、中間高的趨勢，濃度最高值位于7~12風箱，峰值接近600毫克/立方米，全煙道氮氧化物濃度平均值為314毫克/立方米，約為峰值濃度的一半。

　　綜合分析上述監測數據和試驗數據，對于鋼鐵燒結煙氣中氮氧化物濃度的規律可以得出如下結論：一是鋼鐵燒結機各風箱中的氮氧化物濃度呈頭尾低、中間高的分布特點，且氮氧化物濃度與煙氣溫度高低沒有明顯相關性，也說明了燒結煙氣中熱力型氮氧化物的含量極其有限；二是鋼鐵燒結煙氣中氮氧化物濃度與固體燃料含氮量關系密切，在配比一定焦粉的情況下，燒結煙氣中氮氧化物的濃度完全可以實現達標排放，在配比全焦的情況下，氮氧化物可以低于150毫克/立方米。

　　脫硝工藝的可行性分析

　　目前，國際上成熟的脫硝工藝主要有選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SNCR）和活性炭法，其中選擇性催化還原法的脫硝效率能達到90%以上，而非選擇性催化還原法和活性炭法脫硝效率相對較低，通常在40%左右。

　　選擇性催化還原法普遍應用于燃煤電廠，而非選擇性催化還原法主要應用于水泥廠。但這兩種脫硝工藝均不適用于燒結煙氣的工況。選擇性催化還原法的反應溫度需在300℃以上，非選擇性催化還原法的反應溫度更是超過800℃，而燒結煙氣的溫度通常在150℃左右。如采用選擇性催化還原法，則需要將燒結煙氣加熱至300℃以上。通常每生產1噸燒結礦產生約3000立方米廢氣，要將其加熱至300℃以上所需熱量相當于燃燒約50千克煤炭。50千克燃煤所排放的NOx將完全抵消燒結煙氣脫硝的減排效果。即使鋼鐵企業有其他熱源可用，不使用燃料來加熱廢氣，但這些熱源同樣可用于其他途徑，從而減少相應的燃料消耗。因此，從全社會角度綜合考慮減排效應，采用選擇性催化還原法實施燒結煙氣脫硝并不能減少大氣中氮氧化物的排放量。而采用非選擇性催化還原法需要加熱的溫度更高，更不具備可行性。

　　根據日本部分鋼鐵企業和太鋼活性炭裝置的實際運行情況，與非選擇性催化還原法和選擇性催化還原法相比，活性炭工藝最大的優勢有兩點：一是能同時去除二氧化硫、二口惡英等多種污染物；二是煙氣溫度能夠滿足脫硝反應要求，不需要外加熱源。但是由于活性炭裝置脫硝效率不高，燒結煙氣中氮氧化物濃度又較低，能形成的氮氧化物減排能力十分有限。再加上活性炭裝置建設費用和運行費用十分高昂，是其他燒結煙氣治理裝置的3倍~5倍，環保投入效益較低。

　　煙氣脫硝如何更合理

　　近年來，我國對多個行業排放標準進行了重新修訂，大幅收嚴了各污染因素排放濃度的限值，部分標準已經達到了世界領先水平。橫向對比近兩年最新發布的各行業氮氧化物排放標準，可以發現鋼鐵燒結機的排放濃度限值和水泥、燃煤鍋爐行業等已經基本保持一致(如附表），可以說該標準已經體現了目前非電行業氮氧化物控制的最高水平。

　　因此，在如此嚴格的排放標準要求下，對于能夠實現達標排放的鋼鐵燒結機，不建議用行政手段強制企業實施煙氣脫硝。可以參考日本的企業自主行動計劃，讓鋼鐵企業根據企業實際情況，選擇合適的氮氧化物削減路徑，推進我國鋼鐵行業氮氧化物科學減排。

　　首先，鋼鐵燒結煙氣中的氮氧化物90%以上來自于燃料，采用焦粉或者低含氮煤粉可以大幅減少氮氧化物排放量。從監測數據來看，完全使用焦粉作為燃料的燒結機，氮氧化物完全可以控制在150毫克/立方米以下。即使5年~10年以后氮氧化物排放標準進一步收嚴，采用全焦粉作為燃料的燒結機，其氮氧化物排放濃度仍然能夠滿足要求。該方法應作為鋼鐵企業燒結機氮氧化物減排最主要的途徑。

　　其次，鋼鐵企業燒結機不同風箱煙氣的氮氧化物濃度差別較大，高濃度氮氧化物主要集中在中部風箱。因此，鋼鐵企業燒結機要想通過建設脫硝設施實現氮氧化物減排的，建議采用選擇性脫硝工藝，抽取氮氧化物濃度相對較高的中部風箱煙氣進行脫硝，以減少投資和運行成本，實現環境投入效益比的最大化。

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