钢铁行业节能减排技术发展现状

杨 柳 张富信

（北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京100029）

近年来，我国钢铁行业节能环保虽然取得了显著成效，但与国外先进水平相比，能源与环保绩效水平仍然存在明显差距。国内重点钢铁企业吨钢可比能耗与国外先进企业相比差距很大，CO2排放量在全球钢铁工业占比高达51%。环保治理深度远远不够，行之有效的节能降耗新技术还有待全面推广，企业间应用水平参差不齐。因此，我国钢铁企业只有知难而进，未雨绸缪，充分掌握应用节能环保新工艺、新技术、新成果，加快转变发展方式，才能迎头赶上，尽快缩小差距。

按照不同特质的污染物或二次能源，本文主要从废水回用、大气污染治理、冶金废渣回用以及低热值介质能源综合利用等方面介绍钢铁行业节能减排技术。

1 废水处理技术

1.1 焦化废水

焦化废水生物脱氮（A／O）技术自20 世纪80 年代末开发以来，已成功应用到上百个焦化项目中，对减少焦化废水污染物排放起到很好效果。目前较为成熟的工艺技术如：催化氧化、亚铁络合技术和两级A／O 技术进一步降低焦化污水的COD、酚、氰化物和总氮，解决了单项指标达标问题；中冶焦耐院最新开发的UF＋NF＋RO、UF＋Smart＋RO、高级氧化＋UF＋RO 等焦化污水深度处理、回用工艺的示范工程正在建设中，通过生产验证、改进完善后，将广泛推广应用于焦化行业。

1.2 轧钢废水［1］

1）稀土磁盘工艺将逐步用于热轧废水处理领域。稀土磁盘技术是最近几年我国新开发的热轧废水处理技术，主要是利用稀土永磁材料的磁场力作用，使热轧废水中的铁磁性物质微粒通过磁场力的作用吸附在稀土磁盘表面；对于非磁性物质微粒和乳化油，采用絮凝技术或预磁技术，使其与磁性物质粘合，一起吸附到磁盘表面去除。根据轧钢废水特性，稀土磁盘技术可以和其他技术组合，形成多种稀土磁盘工艺，如沉淀—稀土磁盘—过滤、沉淀—絮凝—稀土磁盘—过滤、沉淀—絮凝—稀土磁盘—气浮等工艺。

2）以超滤法为代表的膜分离法将广泛用于冷轧含油废水处理领域。膜分离法作为一种新型废水处理技术，具有其他废水处理方法不可比拟的优点。膜分离技术主要有微滤、超滤、反渗透和纳滤。超滤技术作为新的油水分离技术，已经广泛应用在冷轧含油废水处理领域。此外，MBR 将以其特有的优点成为21世纪最有发展前景的工业污水处理和中水回用技术。

3）生物法将用于冷轧含铬废水的处理。尽管目前生物法还没有用于冷轧含铬废水处理，但从宝钢的中试结果看，生物法处理冷轧含铬废水，工艺流程简单，系统具有较强的耐冲击负荷的能力，单位铬去除成本较低，铬去除效率高，污泥产生量少，适合未来的环保要求。但生物法处理含铬废水，出水中容易带有一定的色度，可以在生物法后增加活性炭吸附工艺对色度进行去除。

2 大气污染治理技术

2.1 转炉煤气净化技术

国内80%的转炉煤气除尘系统仍采用传统“两文三脱”的湿法工艺，粉尘排放浓度通常控制在100mg／m3以下，只有将设备升级到第四代OG 工艺或者转炉煤气干法除尘工艺，才能满足国家新标准的要求（50mg／m3以下）。

第四代OG 系统具有更高的除尘效率，这是与RSW（ringslitrwater）洗涤器的设置分不开的。除尘塔下部作为精除尘功能，塔内设有液压调节功能的环隙洗涤器（RSW），根据炉口微差压要求和煤气回收或放散的工艺操作要求，采用液压调节装置对煤气通过RSW 装置接触面积（缝隙）的大小进行煤气含尘浓度的控制，即煤气回收浓度低于80mg／m3（标态），煤气排放浓度低于50mg／m3（标态）。

与传统的转炉煤气湿法除尘工艺（OG）相比，转炉煤气干法除尘技术具有节水、节电、环境清洁等优势，而且除尘灰经压块后可以直接作为转炉原料回收利用。转炉煤气（1400℃～1600℃）由烟罩收集后导入汽化冷却烟道，并在进入蒸发冷却器前通过热交换将高温煤气热量回收，使转炉煤气温度降低到1000℃以下，进入蒸发冷却器进行转炉煤气的二次降温和粗除尘；经过蒸发冷却器冷却后的煤气温度降低到210～230℃，再进入到干式静电除尘器中进行煤气精除尘；经过静电电除尘器净化的转炉煤气由轴流风机加压后，合格煤气经煤气冷却器再次降温后进入转炉煤气柜中，作为二次能源回收利用。

2.2 烧结烟气治理技术

烧结烟气脱硫近年来发展较快，脱硫技术主要由电力行业移植而来，脱硫技术种类也比较多，目前我国烧结烟气脱硫应用的主要工艺有：石灰石膏法、氨法、旋转喷雾法和循环流化床法。

关于烧结烟气NOx减排的研究目前正大量开展，国内外关于烟气脱硝的研究大部分局限在电力行业，国外在脱硝技术方面，日本和欧洲普遍采用选择性催化还原系统（SCR），氮氧化物去除率已达60%～80%；美国则采用选择非催化还原系统（SNCR）的改进系统，使氮氧化物去除率提高到80%［2］。

国内某公司研制出烧结烟气活性炭法净化技术，该技术是一种可资源化的干法烟气处理技术，主要通过吸附、催化反应、解吸等工序一次性完成烧结烟气的脱硫、脱硝、脱二恶英、脱重金属、除尘及除去其他微量有害烟气成分（如HCl、HF、SO3等），同时可回收硫资源。相对于传统的湿法烟气净化技术，活性炭法具有同时脱硝、脱二恶英、脱重金属及除去其他微量有害烟气成分的功能；相对于传统的半干法（SDA、CFB）＋SCR 脱硫脱硝技术，活性炭法主要能源（高炉煤气、焦炉煤气）的消耗不到其25%，烟气净化后的活性炭粉可直接进入高炉喷煤系统，解吸产生的SO2可直接生产成硫酸，回用于企业后续生产工序，实现副产物的“零”排放。活性炭法烟气净化技术是一种真正意义上的低炭净化工艺，也是目前国际脱硫市场的发展方向。

3 冶金废渣处理技术

3.1 高炉渣处理

高炉渣是高炉炼铁产生的主要废物，对它的处理和再利用是实现钢铁工业循环经济的重要途径之一。

国内外处理高炉渣基本采用水淬法和干渣法，后者因环境污染较严重、资源利用率低已很少使用。现在高炉渣处理工艺主要有：底滤法、拉萨法、因巴法、图拉法、明特法。就目前来看，以上几种高炉渣处理工艺中图拉法安全性能最高；具有国内自主知识产权的明特法投资与占地面积相对较小；而投资费用最大的环保型因巴法在技术上最为成熟，多用于大型高炉上［3］。

近年来，中冶某公司在吸收国内外熔渣处理技术经验的基础上，结合国内冶金工厂实际需求，先后研究开发了一系列熔渣处理新工艺——BT 型熔渣粒化工艺：整体式转鼓法高炉熔渣粒化工艺、分离式转鼓法高炉熔渣粒化工艺、环保型圆盘法高炉熔渣粒化工艺等。多年来该系列熔渣粒化装置已在国内外许多钢铁企业成功应用并得到广泛推广。

3.2 钢渣处理

转炉钢渣的主要处理方法为热闷、炉前热泼、破碎、磁选后，渣粉送烧结配料或作水泥原料外卖；另外还有风淬、水淬法。

针对钢渣的资源化处理，北京中冶设备研究设计总院有限公司开发的新型粒化轮法加带压热闷法处理钢渣技术，可使钢渣实现全部处理，获得f－CaO 含量低的高质量成品渣，同时回收部分熔渣余热。经处理后的钢渣采用综合利用专利技术，可直接用于生产免烧透水砖和泡沫混凝土砌块，性能符合相关国家标准，且生产成本比市场现有透水砖和传统泡沫混凝土砌块均低30%左右。另外，中冶某公司研发的第三代熔融钢渣热闷处理及金属回收技术，于2012年荣获国家科学技术进步奖二等奖。最近该公司在此基础上创新升级的第四代钢渣辊压破碎－余热有压热闷技术与装备，整体水平达到国际领先，实现了钢渣处理过程的高效化、装备化、自动化和洁净化，可进一步利用钢渣余热。

4 低热值介质能源综合利用技术

4.1 LHVG 安全高效清洁发电技术

针对我国冶金行业生产过程中产生的大量低热值燃气，基于冶金行业资源综合利用和清洁生产要求，中冶某公司研发了包括第三代LHVG 燃气蒸汽联合循环技术，第四代LHVG 高温超高压发电技术等，实现热电收益，减少环境污染，改善人居环境，具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。

4.2 蒸汽稳压与连续调控技术

通过蒸汽蓄热器稳压与系统优化控制，将转炉、加热炉、球团竖炉、石灰窑等产生的波动性饱和蒸汽转化为连续、稳定的蒸汽源，配套新型螺杆或饱和蒸汽汽轮机发电机组，实现低品质蒸汽高效利用。螺杆膨胀机适用于低压饱和蒸汽（0.4～1.0MPa），负荷适应性强；饱和蒸汽汽轮机适用于大型转炉产生（0.8MPa以上）的饱和蒸汽发电。同时，从全局角度构建蒸汽网络，提供系统性的蒸汽综合利用方案及产品，针对不同品质的蒸汽分别采用了汽轮机发电技术、螺杆机发电技术、饱和蒸汽发电技术和前置机发电技术等。

4.3 烟气余热梯级回收技术

根据钢铁厂废气的不同温度等级，采用多种余热回收技术，梯级回收烟气余热，实现节能。

中冶某公司研发了加热炉组合式余热回收技术。该技术已成功应用于烟宝环形炉烟气余热锅炉工程。以单座加热炉为例，实现余热回收利润约5.5元／t钢，每吨钢减少CO2排放约9.1kg。以年产500万t规模钢铁厂为例，若全部烟气余热采用梯级回收技术，回收到的余热进行发电，预计年增加效益5000万元以上。

5 结论

钢铁行业末端治理的空间会越来越小，节能减排还应该从工艺入手，重视污染物源头控制技术的研发，大力推广二次能源回收新技术，继续推进成熟的节能环保技术的应用。

［1］曲余玲，毛艳丽，张东丽，王泳.轧钢废水处理工艺及发展趋势［C］.2013年全国冶金能源环保生产技术会论文集：473－478.

［2］魏淑娟，王爽，周然.我国烧结烟气脱硫现状及脱硝技术研究［J］.环境工程，2014（2）：95－98.

［3］冯会玲，孙宸，贾利军.高炉渣处理技术的现状及发展趋势［J］.工业炉，2012，Vol.34（4）：16－18.