钢铁冶金行业烧结与球团烟气新型超低排放耦合技术研究与应用

引言：

钢铁行业烧结与球团工序产生的烟气中含有大量颗粒物、二氧化硫、氮氧化物及二噁英等有害物质，对环境与健康构成严重威胁，单一技术难以实现多污染物协同控制，且存在运行成本高、二次污染等问题。传统技术面临严峻挑战，碳减排压力的增加进一步推动了清洁生产技术的革新需求，研发高效、经济、低碳的新型耦合技术，成为钢铁冶金行业实现超低排放的关键突破口，具有重要的科学价值与工程意义。

1. 采用活性炭吸附- 脱附技术协同脱除烧结烟气二噁英和重金属

钢铁冶金行业烧结与球团烟气治理是环保领域的重要课题，其中二噁英和重金属的协同脱除尤为关键，活性炭吸附 - 脱附技术利用活性炭巨大的比表面积和丰富的孔隙结构，通过物理吸附和化学吸附双重作用，有效捕获烟气中的二噁英分子和重金属颗粒物。活性炭床层可实现对多种污染物的同步截留，尤其对极低浓度的二噁英表现出优异的选择性吸附能力，脱附环节则通过温度调控或惰性气体吹扫实现活性炭再生，将富集污染物导入后续处理单元，技术将传统吸附工艺与热再生系统耦合，既解决了单一吸附技术饱和后的处置难题，又通过物料循环降低了运行成本。活性炭吸附 - 脱附技术的耦合应用需要重点解决床层设计、气流分布和热能回收等工程问题，采用多级吸附塔串联布置，显著延长活性炭与烟气的接触时间，提升污染物扩散传质效率，针对烧结烟气温度波动的特性，开发了自适应温控系统，确保吸附段维持在最佳操作温度区间，脱附过程产生的浓缩废气采用催化燃烧技术进行彻底分解，有效避免二次污染，技术体系还创新性地整合了余热回收装置，将脱附阶段的高温余热用于预热进气或厂区供热，实现能源梯级利用。

2. 应用循环流化床半干法脱硫耦合布袋除尘实现球团烟气超低排放

循环流化床半干法脱硫耦合布袋除尘技术将高效脱硫与深度除尘相结合，能够稳定满足 S0₂ 和颗粒物的超低排放要求，循环流化床半干法脱硫的核心在于利用消石灰作为吸收剂，在流化状态下与烟气充分接触反应，不仅脱硫效率高，而且系统适应性强，可应对球团生产过程中烟气量和 S0₂ 浓度的波动 [1]。流化床内强烈的湍流混合显著提升了气固传质效率，使吸收剂利用率大幅提高，反应产物以干态形式排出，避免了湿法脱硫产生的废水处理问题，脱硫后的烟气进入布袋除尘系统，实现对亚微米级颗粒物的高效捕集。

应用重点解决系统阻力平衡、反应温度控制和滤袋寿命管理等关键问题，采用预除尘和流化床结构优化设计，有效降低了系统运行能耗，温度调控方面，利用喷水调温技术精确控制反应区温度窗口，既保证了脱硫反应的最佳条件，又避免了滤袋因高温或结露而受损。采用表面覆膜的高性能滤袋，显著提升了过滤精度和清灰效果，智能化控制系统的引入实现了运行参数的动态调节，确保排放指标长期稳定达标，这种技术路线为球团工序提供了一种经济、高效的超低排放解决方案，对推动钢铁行业清洁生产具有重要示范作用。

3. 利用选择性催化还原（SCR）技术处理烧结机头烟气氮氧化物

机头烟气氮氧化物（NOx）的治理是超低排放改造的重点难点，选择性催化还原（SCR）技术因其高效稳定的脱硝性能成为首选方案，SCR 技术通过在催化剂作用下，利用氨或尿素作为还原剂，将烟气中的 NOx 选择性还原为无害的氮气和水。针对烧结烟气的特性，该技术的关键在于催化剂配方的优化和反应温度的精准控制，烧结烟气具有成分复杂、含尘量高、温度波动大等特点，需要开发具有高抗中毒能力和宽温度窗口的专用催化剂，钒钨钛系催化剂经过特殊改性后，可在中低温区间保持较高活性，有效适应烧结烟气的工况变化。

SCR 技术要重点解决催化剂寿命管理、系统阻力控制和运行成本优化等问题，针对烧结烟气高粉尘特性，采用前置除尘装置可有效降低催化剂堵塞风险，延长其使用寿命。将模块化结构和可拆卸催化剂层的组合，便于后期维护和催化剂更换，温度调控方面，结合烟气余热回收系统，将 SCR 反应器布置在适宜温区，必要时采用烟气再热技术确保反应温度稳定，智能喷氨控制系统的应用实现了还原剂用量的精准调节，既保证了脱硝效率，又避免了氨的过量消耗。

4. 通过湿式静电除尘器深度净化烧结机尾烟气细颗粒物

相较于传统干式电除尘，WESP 通过高压静电场与液相捕集的协同作用，能够有效克服高比电阻粉尘带来的反电晕问题，对亚微米级颗粒物的捕集效率显著提升，其工作原理是在高压直流电场中使烟气中的颗粒物荷电，随后被集尘极表面的水膜捕获并冲洗排出，针对烧结机尾烟气温度高、湿度大且含有腐蚀性成分的特点，WESP 采用耐腐蚀合金材料制作极板极线，并配备自动冲洗系统防止结垢，技术既解决了传统电除尘对微细颗粒捕集效率不足的缺陷。

WESP 系统的优化运行需要重点关注防腐设计、水循环管理和能耗控制等关键技术问题，采用玻璃钢或 2205 双相不锈钢等耐腐材料制作关键部件，并结合阴极保护技术延长设备寿命 [2]。水循环系统通过添加中和剂和絮凝剂，大幅减少废水排放量，智能控制系统的应用实现了根据烟气工况自动调节电压和冲洗频率，确保系统稳定高效运行，WESP 与前置干法除尘、脱硫等工艺组合使用使烧结机尾烟气中的各类污染物得到分级高效去除。

5. 应用金属纤维毡过滤技术捕集球团焙烧烟气中超细粉尘

金属纤维毡过滤技术利用特殊编织的金属纤维毡作为过滤介质，通过表面过滤与深层过滤的复合机制，可高效捕集 PM1.0 以下的超细颗粒物，金属纤维毡具有三维网状多孔结构，在保持较低气流阻力的同时，对亚微米级粉尘表现出优异的截留能力。针对球团焙烧烟气高温（通常 150-250^∘C ）、高腐蚀性的特点，采用耐高温合金材料（如 316L 或哈氏合金）制成的纤维毡，既保证了过滤效率，又具备良好的抗热震性和耐腐蚀性能。

金属纤维毡过滤系统的工程应用需要重点解决清灰再生、结构优化和能效管理等关键技术问题，采用脉冲反吹与机械振动相结合的复合清灰方式，可有效清除滤饼层而避免纤维损伤。系统设计上采用模块化结构，便于安装维护和滤料更换，延长滤料使用寿命，开发了智能压差控制系统，根据运行阻力自动调节清灰频率，显著降低压缩空气消耗，金属纤维毡过滤技术不仅解决了传统布袋除尘器在高温烟气工况下的应用局限，其长寿命特性更大幅降低了运行维护成本。

结语：

本研究系统探讨了新型超低排放耦合技术的研发与应用，借助多技术协同优化，初步实现了污染物的高效协同去除与资源回收，为行业绿色低碳发展提供了可行路径。随着技术的进一步迭代与政策支持的强化，超低排放耦合技术有望在更广范围内推广，推动钢铁行业迈向清洁化、智能化生产新阶段，本研究的成果不仅有助于提升企业环保绩效，也为全球钢铁行业减排提供了中国方案，具有显著的生态与社会效益。

参考文献：

[1] 史志伟 , 白凤荣 . 钢铁冶金流程及节能技术研究 [J]. 山西冶金 ,2024,47(03):107-108.

[2] 刘引锋 , 张建平 . 我国钢铁冶金设备国产化问题探讨 [J]. 中国金属通报 ,2023,(12):186-188.