钢铁厂烧结VOCs废气处理案例

烧结废气来源、成分、处理工艺及案例解析

一、烧结废气来源与特征

烧结废气是钢铁生产中污染物最复杂的环节，其主要来源包括：

1. 燃料燃烧：烧结过程中使用的固体燃料（如焦粉、无烟煤）燃烧产生废气，占总废气量的 70% 以上。燃烧过程中释放的二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）和颗粒物是主要污染物。
2. 原料分解：铁矿石、石灰石等原料在高温下分解，释放二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）及挥发性有机物（VOCs）。例如，石灰石分解产生的 CO₂占废气总量的 15%-20%。
3. 工艺环节：
   • 混合料制备：破碎、筛分、混合过程产生粉尘，颗粒物浓度可达 500-1000mg/m³。
   • 点火与烧结：高温烧结层（1200-1400℃）释放二噁英、重金属（如铅、锌、汞）等剧毒物质。
   • 冷却与输送：环冷机和皮带运输过程中产生含尘废气，颗粒物浓度约 200-500mg/m³。

废气特征表现为：

• 高温高湿：温度范围 80-200℃，湿度可达 10%-15%。
• 成分复杂：包含 7 类主要污染物（见表 1）。
• 波动剧烈：SO₂浓度可从 500mg/m³ 骤升至 3000mg/m³，NOx 波动范围 100-500mg/m³。

二、核心处理工艺与技术路线

针对烧结废气的多污染物特性，需采用全流程协同治理技术，典型工艺组合如下：

1. 除尘系统

• 技术选择：
  • 电除尘器：处理风量可达 100 万 m³/h，除尘效率 99.5%，适用于高浓度粉尘预处理。
  • 布袋除尘器：采用 PTFE 覆膜滤料，可将颗粒物浓度降至 10mg/m³ 以下，投资成本较电除尘低 30%。
  • 湿式电除尘器（WESP）：深度去除亚微米级颗粒，出口浓度 < 5mg/m³，用于超低排放项目。

2. 脱硫系统

• 主流工艺对比：

  工艺	脱硫效率	副产物利用	投资成本（元 / 吨烧结矿）	适用场景
  石灰石 - 石膏法	95%	石膏建材	8-12	高硫原料、大规模机组
  氨法	98%	硫酸铵肥料	10-15	周边有化肥需求的企业
  活性炭法	95%	浓硫酸（98%）	15-20	多污染物协同治理

   
  • 活性炭法优势：在脱除 SO₂的同时，可吸附重金属和二噁英，副产物硫酸可回用于酸洗工序，实现资源循环。

3. 脱硝系统

• 技术路线：
  • SCR 脱硝：采用蜂窝式催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂），在 280-320℃下脱硝效率 > 85%，氨逃逸 < 3ppm。
  • SNCR 脱硝：在 850-1100℃喷入尿素，脱硝效率 50%-70%，适用于中小型烧结机。
  • 低温 SCR：采用锰基催化剂，在 180-220℃下运行，可与余热回收系统集成。

4. 深度净化

• 二噁英控制：
  • 活性炭吸附：投加量 5-10kg / 万 m³，去除率 > 90%。
  • 催化分解：在 300-400℃下通过贵金属催化剂分解二噁英。
• 重金属脱除：
  • 干法吸附：活性炭负载金属氧化物（如 Fe₂O₃），对汞的吸附效率 > 95%。
  • 湿法洗涤：采用络合吸收剂（如 EDTA），去除率 > 90%。

三、典型案例解析

1. 宝钢湛江钢铁 360m² 烧结机（2023 年）

• 工艺组合：
  • 烟气循环技术：将 30% 的废气返回烧结机，减少外排烟气量 25%。
  • 活性炭一体化脱硫脱硝：SO₂排放 < 35mg/m³，NOx<50mg/m³，二噁英 < 0.1ng TEQ/m³。
  • 副产物回收：年产 98% 浓硫酸 3 万吨，直接用于轧钢酸洗。
• 经济效益：年减排 SO₂ 1.2 万吨，节约燃煤 1.5 万吨，综合效益超 1.2 亿元。

2. 河钢邯钢 435m² 烧结机（2024 年）

• 创新技术：
  • 双循环脱硫塔：采用 “石灰石 - 石膏法 + 氨法” 双回路，SO₂排放 < 20mg/m³。
  • 低温 SCR 脱硝：在 180℃下运行，催化剂寿命延长至 3 年。
  • 余热回收：将废气温度从 180℃降至 120℃，年发电 3000 万度。
• 环保指标：颗粒物 < 5mg/m³，NOx<30mg/m³，二噁英 < 0.05ng TEQ/m³。

3. 方大九钢 180m² 烧结机（2025 年在建）

• 技术亮点：
  • 湿法脱硫 + 湿式束管除尘：颗粒物排放 < 5mg/m³。
  • 低温 SCR 脱硝：采用锰铈催化剂，在 160℃下脱硝效率 > 80%。
  • 废水零排放：脱硫废水经膜处理后回用，年节水 50 万吨。
• 预期效果：SO₂<35mg/m³，NOx<50mg/m³，吨钢运行成本降低 15 元。

四、技术发展趋势

1. 超低排放升级：颗粒物、SO₂、NOx 排放限值将分别降至 5mg/m³、35mg/m³、50mg/m³。
2. 多污染物协同治理：活性炭法、SCR-SNCR 联合脱硝等技术成为主流。
3. 智能化控制：通过大数据分析优化喷氨量、催化剂活性监测，降低运行成本。
4. 资源循环利用：副产物石膏制建材、硫酸回用、废催化剂再生等技术加速应用。

五、政策与标准

• 国内标准：《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB 28662-2012）要求特别排放限值为颗粒物 20mg/m³、SO₂ 50mg/m³、NOx 150mg/m³。
• 国际动态：欧盟 BAT 参考文件要求 SO₂<50mg/m³，NOx<200mg/m³，二噁英 < 0.1ng TEQ/m³。

通过上述技术组合与案例实践，钢铁企业可实现烧结废气的超低排放与资源循环利用，为行业绿色转型提供参考。