鋼鐵冶煉廢氣處理技術(shù)及設(shè)備選型一、引言鋼鐵冶煉作為高耗能、高排放的典型行業(yè)，其生產(chǎn)全流程（高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、軋鋼加熱等工序）會(huì)產(chǎn)生大量含塵、含硫、含氮及揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣。這些廢氣若未經(jīng)有效處理直接排放，不僅會(huì)引發(fā)PM2.5污染、酸雨、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題，還會(huì)通過(guò)呼吸道刺激、重金屬富集等途徑威脅人體健康。隨著環(huán)保政策趨嚴(yán)（如超低排放標(biāo)準(zhǔn)），鋼鐵企業(yè)需結(jié)合廢氣特性，科學(xué)選擇處理技術(shù)與設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展。二、鋼鐵冶煉廢氣的成分與危害鋼鐵冶煉廢氣的污染物類型復(fù)雜，需針對(duì)性處理：（一）顆粒物（粉塵）包括總懸浮顆粒物（TSP）、PM10、PM2.5，主要來(lái)源于原料裝卸、高爐噴煤、轉(zhuǎn)爐吹煉等工序。粉塵長(zhǎng)期排放會(huì)加劇霧霾天氣，吸入后沉積于呼吸道，誘發(fā)塵肺病；含鉛、鎘等重金屬的粉塵還會(huì)通過(guò)食物鏈富集，危害人體神經(jīng)系統(tǒng)。（二）氣態(tài)污染物1.二氧化硫（SO?）：主要來(lái)自燒結(jié)、球團(tuán)工序的含硫原料燃燒，是酸雨的主要成因，會(huì)腐蝕建筑、酸化土壤，刺激人體呼吸道。2.氮氧化物（NO?）：源于高溫燃燒（如焦?fàn)t、加熱爐），參與光化學(xué)煙霧形成，引發(fā)呼吸道炎癥，破壞臭氧層。3.一氧化碳（CO）：轉(zhuǎn)爐煉鋼、高爐煤氣泄漏產(chǎn)生，無(wú)色無(wú)味但毒性強(qiáng)，易導(dǎo)致人員中毒。4.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）：焦?fàn)t、冷軋工序產(chǎn)生，部分具有致癌性（如苯系物），且與NO?協(xié)同形成臭氧污染。（三）特殊污染物二噁英：燒結(jié)、垃圾焚燒協(xié)同處置工序高溫生成，是強(qiáng)致癌物質(zhì)，可通過(guò)大氣沉降污染土壤和水體，長(zhǎng)期積累威脅生態(tài)系統(tǒng)。三、主流廢氣處理技術(shù)解析需根據(jù)污染物類型、濃度、溫度等特性，選擇適配技術(shù)：（一）除塵技術(shù)1.干法除塵布袋除塵：通過(guò)濾袋（如PPS、PTFE濾料）過(guò)濾粉塵，對(duì)PM2.5捕集效率＞99%，適用于高溫（≤260℃）、高塵（入口濃度≤100g/m3）工況（如轉(zhuǎn)爐一次煙氣、高爐煤氣凈化）。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)二次污染，粉塵可回收煉鋼；缺點(diǎn)：濾袋易受高溫、高濕腐蝕，需定期更換。電除塵：利用電場(chǎng)力使粉塵荷電后被捕集，適用于大流量、高溫（≤350℃）、低比電阻粉塵（如燒結(jié)機(jī)頭煙氣）。優(yōu)點(diǎn)：處理風(fēng)量大，運(yùn)行阻力??；缺點(diǎn)：對(duì)PM2.5效率略低（約95%），高比電阻粉塵易反電暈。2.濕法除塵噴淋塔/文丘里洗滌：通過(guò)水或堿性液洗滌，同時(shí)降溫、脫除部分SO?，適用于高濕、含黏性粉塵工況（如轉(zhuǎn)爐二次煙氣、軋鋼油煙）。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，降溫效果好；缺點(diǎn)：產(chǎn)生含塵廢水，需配套水處理，且對(duì)PM2.5效率＜90%。3.半干法除塵噴霧干燥法（SDA）：向煙氣噴入石灰漿，同時(shí)干燥脫除粉塵與SO?，適用于燒結(jié)機(jī)尾、球團(tuán)煙氣。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)廢水，脫硫除塵一體化；缺點(diǎn)：對(duì)高濃度SO?處理能力有限，需配套石灰制備系統(tǒng)。（二）脫硫技術(shù)1.鈣基脫硫（石灰石-石膏法）原理：CaCO?/Ca(OH)?與SO?反應(yīng)生成CaSO?，適用于燒結(jié)、球團(tuán)高硫煙氣（入口SO?濃度＞2000mg/m3）。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，脫硫效率＞95%；缺點(diǎn)：石膏處置難（易產(chǎn)生固廢），系統(tǒng)阻力大。2.氨法脫硫原理：NH?與SO?反應(yīng)生成(NH?)?SO?，經(jīng)氧化為(NH?)?SO?（化肥原料），適用于有氨源（如焦化廠）或需資源化的場(chǎng)景。優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率＞98%，副產(chǎn)物可銷售；缺點(diǎn)：氨逃逸需控制，設(shè)備防腐要求高。3.鎂法脫硫原理：MgO與SO?反應(yīng)生成MgSO?，經(jīng)氧化為MgSO?（可用于建材），適用于中低硫煙氣（入口SO?＜1500mg/m3）。優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率高（＞97%），系統(tǒng)阻力小，副產(chǎn)物附加值高；缺點(diǎn)：MgO原料成本高于石灰石。（三）脫硝技術(shù)1.選擇性催化還原（SCR）原理：在催化劑（如V?O?-TiO?）作用下，NH?將NO?還原為N?，適用于低溫段（300-400℃，如焦?fàn)t煙氣、加熱爐）。優(yōu)點(diǎn)：脫硝效率＞90%，運(yùn)行穩(wěn)定；缺點(diǎn)：催化劑易中毒（砷、堿金屬），需定期更換。2.選擇性非催化還原（SNCR）原理：高溫（850-1100℃）下噴入尿素/氨，直接還原NO?，適用于轉(zhuǎn)爐、高爐煤氣等高溫?zé)煔?。?yōu)點(diǎn)：投資低，無(wú)催化劑；缺點(diǎn)：脫硝效率＜70%，氨逃逸風(fēng)險(xiǎn)高。3.協(xié)同脫硝（活性炭/焦法）原理：活性炭吸附NO?后，通過(guò)NH?還原或O?氧化實(shí)現(xiàn)脫硝，同時(shí)脫除二噁英、重金屬，適用于燒結(jié)煙氣多污染物協(xié)同治理。優(yōu)點(diǎn)：一體化處理多污染物，副產(chǎn)物可再生；缺點(diǎn)：活性炭損耗大，運(yùn)行成本高。（四）多污染物協(xié)同控制技術(shù)活性炭（焦）吸附-脫附技術(shù)：通過(guò)活性炭吸附SO?、NO?、二噁英、重金屬，再通過(guò)熱解/水洗實(shí)現(xiàn)污染物脫附與資源化（如SO?制酸、NO?制硝、重金屬回收）。該技術(shù)適用于超低排放改造（如燒結(jié)機(jī)頭煙氣），可實(shí)現(xiàn)“一塔多脫”，但需平衡吸附容量與再生成本。四、設(shè)備選型的核心要點(diǎn)需結(jié)合工藝需求、經(jīng)濟(jì)性、政策要求綜合決策：（一）廢氣特性匹配成分與濃度：高濃度粉塵（＞50g/m3）選布袋/電除塵；高SO?（＞2000mg/m3）選鈣基/氨法脫硫；高NO?（＞500mg/m3）選SCR+SNCR聯(lián)合脫硝。溫度與濕度：高溫（＞250℃）煙氣優(yōu)先選干法除塵（如轉(zhuǎn)爐OG法改LT法）；高濕（濕度＞80%）煙氣避免布袋結(jié)露，選濕法或半干法。（二）處理效率要求超低排放（粉塵≤10mg/m3、SO?≤35mg/m3、NO?≤50mg/m3）需組合技術(shù)：如“電除塵+布袋除塵”（粉塵）、“氨法脫硫+SCR脫硝”（氣態(tài)污染物）。（三）運(yùn)行成本控制能耗：電除塵比布袋除塵節(jié)電30%，但除塵效率略低；氨法脫硫副產(chǎn)物收益可覆蓋30%運(yùn)行成本。維護(hù)：布袋除塵需定期換濾袋（年成本約5%投資額），電除塵需定期清灰（年成本約3%投資額）。（四）場(chǎng)地與政策限制老廠改造受場(chǎng)地限制，優(yōu)先選緊湊設(shè)備（如一體化協(xié)同處理裝置）；沿海地區(qū)環(huán)保要求高，需配套廢水零排放系統(tǒng)。五、工程案例：某大型鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐煙氣處理升級(jí)某千萬(wàn)噸級(jí)鋼廠轉(zhuǎn)爐煙氣原采用OG濕法除塵（文丘里+噴淋塔），存在以下問(wèn)題：粉塵排放＞50mg/m3，不滿足超低要求；廢水含油、含塵，處理成本高；余熱未回收，能源浪費(fèi)。改造方案：采用LT干法除塵+余熱鍋爐技術(shù)：1.轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)汽化冷卻煙道降溫至180℃，進(jìn)入LT干法除塵（布袋過(guò)濾），粉塵排放降至10mg/m3以下；2.余熱鍋爐回收煙氣余熱，產(chǎn)汽量約60t/h，年節(jié)約標(biāo)煤約兩萬(wàn)噸；3.干灰直接回收煉鋼，無(wú)廢水產(chǎn)生。效果：投資回收期約3年，粉塵、SO?、NO?排放分別降至8mg/m3、25mg/m3、30mg/m3，滿足超低標(biāo)準(zhǔn)，年減排CO?約五萬(wàn)噸。六、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)（一）智能化升級(jí)在線監(jiān)測(cè)（如激光雷達(dá)測(cè)塵、紅外測(cè)硫）與自動(dòng)控制結(jié)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自適應(yīng)調(diào)節(jié)（如濾袋壓差聯(lián)動(dòng)清灰）。（二）資源化利用粉塵回收煉鋼（含鐵粉塵回用率＞95%）、SO?制酸（純度＞98%）、NO?制硝（硝酸銨化肥），提升副產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（三）低碳化技術(shù)余熱回收（如轉(zhuǎn)爐煙氣余熱發(fā)電）、低能耗脫硝（如臭氧氧化-堿吸收法），降低噸鋼碳排放。（四）多污染物協(xié)同治理開發(fā)“除塵-脫