鋼鐵行業(yè)SO2和氮氧化物的治理

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1引言

鋼鐵行業(yè)包括煉鋼、煉鐵、燒結(jié)、軋鋼等多項(xiàng)工藝，生產(chǎn)環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，有多個(gè)環(huán)節(jié)容易排放污染氣體，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境，因此，必須加強(qiáng)對(duì)鋼鐵行業(yè)so2與氮氧化物的治理與排放控制，做到變廢為寶，減少鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中造成的環(huán)境污染，使生產(chǎn)過程更加安全可靠，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定和發(fā)展。

2SO2與氮氧化物的危害

SO2是鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)與冶煉過程中產(chǎn)生的污染物質(zhì)之一，會(huì)嚴(yán)重威脅人們的生命健康，破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡，不利于可持續(xù)發(fā)展。SO2是我國(guó)大氣中主要的污染物質(zhì)之一，人類的上呼吸道被SO2刺激后，氣管與支氣管的管腔會(huì)縮小，增加氣道壓力，威脅人們呼吸道系統(tǒng)的健康。同時(shí)，一小部分進(jìn)入血液的SO2還可以利用血液循環(huán)進(jìn)入肺部，帶來較大的刺激。其次，SO2還可以滲透到血液中，產(chǎn)生全身性的毒副作用，甚至?xí)?duì)人體免疫系統(tǒng)帶來不可逆的損傷[1]。氮氧化物與SO2一樣是被排放到大氣中的有害氣體，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生損傷，并破壞生態(tài)環(huán)境，是造成大氣污染的主要成分之一。SO2和氮氧化物都可以形成光化學(xué)煙霧和酸雨，而且會(huì)對(duì)大氣臭氧層產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致環(huán)境問題不斷加重，嚴(yán)重威脅人們的生存環(huán)境。由于氮氧化物會(huì)破壞臭氧層，使臭氧層對(duì)地球的保護(hù)作用減弱，紫外光輻射增強(qiáng)，因此，還會(huì)威脅植物的生存，不利于生態(tài)平衡的維持。氮氧化物等酸性氣體還有可能在空氣中形成二次有機(jī)氣溶膠，嚴(yán)重影響氣候。因此，必須加強(qiáng)SO2與氮氧化物等污染物質(zhì)的治理與控制，減少大氣中污染物的含量，保證生態(tài)平衡[2]。

3鋼鐵行業(yè)SO2與氮氧化物的治理與排放控制措施

3.1SO2的治理與控制

目前，鋼鐵行業(yè)常見的SO2節(jié)能減排與控制方法主要包括高煙囪擴(kuò)散稀釋法、低硫原料配入法以及煙氣脫硫法。鋼鐵生產(chǎn)過程中，SO2的產(chǎn)生來源為原料煤和鐵礦石，原料與燃料的含硫量直接與其產(chǎn)地相關(guān)，因產(chǎn)地不同，含量上下浮動(dòng)能夠達(dá)到10倍。因此，減少鋼鐵原料中的硫含量是最為有效的SO2排放控制方法之一，能夠從源頭上減少污染物質(zhì)的排放，是首選的污染治理方法。選擇原料與燃料時(shí)，鋼鐵行業(yè)采購人員需要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)需求選擇適合的材料進(jìn)行購買，盡可能地減少原料中的硫含量，以有效減少生產(chǎn)過程中SO2與其他污染物的排放。但是由于原料供應(yīng)量以及成本的影響，普遍應(yīng)用含硫少的原料與燃料難度較大[3]。高煙囪擴(kuò)散稀釋法是當(dāng)前火電廠與鋼鐵企業(yè)普遍采取的一種減排方法，主要利用高煙囪進(jìn)行地面與低空中SO2濃度的稀釋，減少大氣中SO2的排放量。高煙囪擴(kuò)散稀釋法成本較低，技術(shù)要求不高，是我國(guó)較為常用的鋼鐵廢氣控制排放方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)技術(shù)的成熟，高煙囪擴(kuò)散稀釋法逐漸演變?yōu)闊煔饷摿蚣夹g(shù)，可以使SO2的排放得到更有效的控制。

3.2氮氧化物的治理與控制

當(dāng)前氮氧化物排放的控制方法主要包括預(yù)防法和燃燒后處理法。預(yù)防法主要通過改善燃料源或燃燒方式減少氮氧化物的生成，可以從源頭控制污染物排放；燃燒后處理法通過脫除煙氣中的氮氧化物達(dá)到治理效果。燃燒后處理法主要包括煙氣多次循環(huán)法和空氣分段式燃燒法。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，流化床燃燒技術(shù)以及氮氧化物生成量更少的燃燒器不斷升級(jí)與優(yōu)化，極大地提高了燃燒效率，減少了氮氧化物的產(chǎn)生。燃燒后處理技術(shù)又被稱為煙氣脫硝技術(shù)，包括干法脫銷與濕法脫硝。干法脫硝主要包括分解法、固體吸附法以及還原法，濕法脫硝利用溶液進(jìn)行氮氧化物的捕捉。2種方法都可以顯著減少氣體中氮氧化物的濃度[4]。低氮氧化物技術(shù)通過改變?nèi)紵に囈约叭紵龡l件顯著減少燃燒產(chǎn)物中氮氧化物的生產(chǎn)量。空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最為成熟的一種燃燒技術(shù)，將燃燒所需要的空氣分兩級(jí)送入燃燒腔中，第一級(jí)燃燒區(qū)的燃料在缺氧的環(huán)境下燃燒，然后把空氣以二次風(fēng)的方式送入，使燃料在空氣充足的條件下充分燃燒，這種分級(jí)燃燒技術(shù)可以明顯減少廢氣中的氮氧化物含量，燃料分級(jí)燃燒技術(shù)可以將氮氧化物的排放量降低約50%，使燃料可以充分燃燒，又被稱為再燃燒技術(shù)。低過量空氣燃燒技術(shù)通過科學(xué)合理的計(jì)算空氣與燃料的分配比，能夠使燃料在最接近理論空氣量的條件下進(jìn)行燃燒，又被稱為低氧燃燒，可以顯著減少氮氧化物排放量。煙氣再循環(huán)技術(shù)在空氣預(yù)熱之前會(huì)抽取一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛或滲入二次與一次風(fēng)中，煙氣對(duì)氧氣的稀釋作用以及煙氣的吸熱作用會(huì)降低爐內(nèi)溫度以及燃燒速度，根據(jù)相關(guān)研究表明，煙氣再循環(huán)比例達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，可以將煤粉爐中的氮氧化物的排放量減少約25%。富氧燃燒技術(shù)是一項(xiàng)高效節(jié)能的燃燒技術(shù)，在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域均有十分廣泛的應(yīng)用，極限為純氧燃燒，通常指的是用比空氣含氧濃度高的富氧空氣進(jìn)行燃燒，顯著降低空氣中氮?dú)獾暮?，從而減少氮氧化物的排放量。

3.3加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)察監(jiān)督與管理

環(huán)境監(jiān)察監(jiān)督與管理是環(huán)保工作中的重要組成部分，通過嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保法律法規(guī)與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，使企業(yè)重視環(huán)保工作，降低污染排放。以實(shí)際案例進(jìn)行分析：唐山是重工業(yè)城市，環(huán)境空氣質(zhì)量在全國(guó)位居后列，唐山鋼鐵、水泥企業(yè)眾多，SO2和氮氧化物排放所占比重很大。唐山市通過采用先進(jìn)與適用的SO2和氮氧化物治理措施，加之采取超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，使唐山的SO2和氮氧化物排放濃度與排放量明顯下降，環(huán)境空氣質(zhì)量大幅改善。唐山2017年均濃度值情況：SO2的年均濃度值為40μg/m3，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，比上年下降13.0%；SO2的年均濃度值為59μg/m3，超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)47.5%，比上年上升1.7%；唐山2018年均濃度值情況：SO2濃度34μg/m3，同比下降15%；NO2濃度56μg/m3，同比下降5.1%；唐鋼2017年SO2排放1367.57t，2018年排放961.6t，下降44.94%；2017年氮氧化物排放3757.57t，2018年排放3332.67t，下降11.3%。2017年SO2平均排放濃度71.16mg/Nm3，2018年SO2平均排放濃度38.66mg/Nm3，下降45.67%；2017年氮氧化物平均排放濃度142.99mg/Nm3，2018年氮氧化物平均排放濃度114.38mg/Nm3，下降20.01%。

4結(jié)語

綜上所述，鋼鐵行業(yè)的SO2與氮氧化物治理問題一直以來都是鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵問題，嚴(yán)重影響了鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要針對(duì)鋼鐵行業(yè)SO2與氮氧化物的治理以及排放控制進(jìn)行探討，希望能減少鋼鐵行業(yè)的污染，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張同文.鋼鐵聯(lián)合企業(yè)二氧化硫減排與控制[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2004,30(7):37-38.

【2】劉錕,楊曉東,肖瑩,等.鋼鐵生產(chǎn)顆粒物PM2.5排放特性及污染控制對(duì)策[C]//中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì),四川大學(xué).2014中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì),2014.

【3】梁利生,周琦.寶鋼湛江鋼鐵煉鐵廠環(huán)保新工藝技術(shù)的應(yīng)用[C]//中國(guó)金屬學(xué)會(huì),寶鋼集團(tuán)有限公司.“第十屆中國(guó)鋼鐵年會(huì)”暨“第六屆寶鋼學(xué)術(shù)年會(huì)”論文集.北京:冶金工業(yè)出版社,2015.

【4】劉濤.推進(jìn)鋼鐵燒結(jié)氮氧化物科學(xué)減排[J].中國(guó)鋼鐵業(yè),2014(10):24-26.

作者：靳長(zhǎng)國(guó) 單位：唐山德安科技有限公司