电炉炼钢中二噁英的排放现状及减排措施

费彦铭

（本钢集团北营炼钢厂，辽宁 本溪 117017）

现如今，随着我国经济发展速度防不断加快，工业生产以及人们日常生活中所产生的二噁英量也在逐渐增加，特别是炼钢工业中，所产生的二噁英污染物更是非常之多，给环境造成了极其严重的影响。炼钢工业生产中所产生的二噁英污染物，通常都是产生于钢产品预热时或者烟气冷却时。当前，随着我国废钢量的逐渐增多以及环境污染问题的不断严重，国家也加强了对电炉炼钢产业发展的重视，社会各界对电炉炼钢等行业的二噁英排放量也提出了更高的要求，二噁英减排势在必行[1-3]。

1 国内电炉炼钢中二噁英排放状况

当前，随着我我国环境污染问题的日益严重，国家也逐渐加强了对环境保护工作的重视，二噁英作为一种重要的环境污染物，也被列为了一个重点检测项目。2012年，我国环保部与国家发改委联合颁布了《全国主要行业持久性有机污染物防治“十二五”规划》，在该规划中要求，2016年1月1日之后，生活垃圾焚烧所产生的二噁英排放量必须要低于以下标准：0.1ng-TEQ/m3(TEQ指的就是国际毒性当量），而随着标准排放量要求的提高，相关企业中所具有的二噁英排放控制技术也必须要进行不断的改进。相较于传统的炼钢工艺，短流程电炉炼钢本身具有着环境污染性低、能源消耗量以及占地面积少等一系列优势，所以，短流程电炉炼钢受到了非常广泛的应用。同时，该炼钢方法在实际使用过程中所产生的二噁英排放问题也受到了越来越广泛的关注。电炉炼钢过程中，需要炼制的废钢中通常都含有大量的有机化合物以及氯化物，在炼制过程中所排放出的烟气中，会含有大量的二噁英成分，如果没有采取有效的减排措施，那么将会给环境带来非常严重的污染。目前，虽然我国已经将二噁英排放标准提高到了0.5ng-TEQ/m3，但是与国外一些发达国家的标准0.1ng-TEQ/m3仍然有着不小的差距。随着二噁英污染问题的愈发严重，国家对二噁英排放量的监测也加强了重视，陕西省、甘肃省以及青海省都对本省范围内的二噁英排放量展开了调查，通过调查发现，当地很多钢铁企业的二噁英排放量都远高于标准要求的0.5ng-TEQ/m3，二噁英污染问题非常严重。

2 电炉炼钢中二噁英生成机理

（1）经由前驱体化合反应生成。废钢中含有大量的含氯前驱体，在对废钢进行预热的时候，会产生一定量的二噁英。此外，废钢中所含有的Cu、Fe以及Ni等成分，对二噁英排放也有一定的催化作用。

（2）“从头合成”。在电炉炼钢过程中，电炉烟气从第四孔排出后，一般采用二次燃烧使废钢预热过程中产生的二噁英热分解，而在烟气水冷过程中(250℃～500℃)碳、氢、氧、氯等元素会发生“从头合成”反应，主要步骤如下：①Deacon金属催化反应产生氯气；Deacon反应：2HCl+1/2O2→H2O+Cl2；②氯气与芳香环发生取代反应；③单环结构经催化反应生成双环结构。

（3）废钢在预热过程中，往往会出现苯环结构高分子化合物分解，据相关研究表明，在氯含量相同的情况下，废钢预热过程中所产生的废气中，有等量的氯化有机物以及二噁英；如果废钢中没有氯成分，那么所排放出的废气中，二噁英含量将会大幅下降。不管废钢中有没有氯成分，其在预热过程中，都会出现一定量的二噁英排放。据相关试验表明，在对废钢进行预热的时候，因为预热温度符合二噁英的产生温度，给二噁英的产生提供了支持，所以，在废钢预热过程中，二噁英排放量是最大的。

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（1）进行二次燃烧处理，据相关资料表明，在废钢预热处理过程中，如果烟气的温度大于800℃且氧气浓度大于6%的话，那么所排放出的二噁英将会被氧化分解。所以，当烟气从第四个排烟孔排出之后，可以对其进行二次燃烧处理，从而实现对二噁英的分解，减少二噁英排放量。

3 电炉炼钢中二噁英减排措施

3.1 入炉前处理

（1）高效过滤技术。低温条件下，在开展电炉炼钢作业的时候，所产生的二噁英一般都是以固态形式吸附在灰尘上，只要清除掉这些灰尘，就能够实现对二噁英排放量的控制。在废钢处理过程中，可以采用布袋除尘器来对灰尘进行清除净化，但是，单一的布袋除尘器除尘方式，很难起到特别好的二噁英排除效果，只能排除50%左右的二噁英。

（2）在对有机物含量较高的废钢进行处理的时候，应缓慢加入废钢材料，这样的缓慢入料方式，可以使废气的温度以及苯产生量得到有效提高，从而减少二噁英排放量。特诺恩公司所研发的Consteel电炉就是因为下料缓慢，才比其他类型的电炉二噁英排放量低，所以，在对废钢进行预热的时候，必须要缓慢加入废钢材料，尽可能的降低二噁英排放量。

（2）烟气急冷。为了避免二次燃烧分解完成后的二噁英在250℃到500℃之间区域出现重新组合，需要将处理完成后的烟气快速降低到250℃以下，冷却速度必须要超过300℃每秒，从而保证二噁英减排处理效果，防止二噁英再次出现。为了保证烟气的冷却速度，在焚烧炉出口部位应设置两个烟气冷却旁路，从而实现烟气的快速冷却，使二噁英排放量得到有效控制。

3.2 烟气处理

和上文(1)(2)例不同，例(4)是话剧《北京人》前面的布景交代(话剧每幕前的场景交代，属于典型的描写语体)，其交际意图是描写场景，话题(出发点)都是处所词，如“屋内”、“屋外”、“这间小花厅”、“门前”等，和叙事语体不同之处是，由于没有时间连续性的制约，描写语体中的前后语序可以调换，如可以将例(4)转换为：

（3）在废钢入炉处理过程中，加入适量的碱性吸附剂，可以有效实现二噁英排放量的减少。比如，在废钢处理过程中，往预热炉中加入适量的石灰石以及生石灰等，这些具有吸附能力的碱性物体，可以吸收掉废钢中所含有的氯成分，而氯成分含量一旦降低，那么排放出的二噁英也会大幅减少。万旦对高温下氧化钙对氯化氢脱除现象进行了深入研究，通过研究发现，在高温情况下，氧化钙与氯化氢之间会产生相互作用，从而生成Ca2SiO3Cl2，可以有效抑制二噁英的排放。

采用SPSS 21.0统计学软件对数据进行处理，计数资料以百分数（%）表示，采用x2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

3.3 末端处理

（1）需要对电炉炼钢排放源预处理进行强化。首先，需要对废钢进行种类划分，不同种类的废钢不能同时入炉处理，并尽可能的避免含有大量氯成分的废钢入炉。其次，需要对氯含量较高的废钢进行加工，在氯含量未降至入炉标准之前，坚决不准入炉处理。德国巴登钢厂在对废钢进行处理处理的时候，虽然采用了电炉炼钢方式，但是其二噁英排放量却远远低于国外排放标准0.1ng-TEQ/m3。这主要是因为该钢厂对废钢进行了合理的分类与堆放，制定了完善的废钢日常检验制度，而我国很多钢厂都没有做到这一点，所以在对废钢进行处理的时候，会产生大量的二噁英排放。因此，在废钢处理中，必须要对废钢进行合理的分类，从而减少污染形废钢进入到处理系统中。

（2）物理吸附技术。由于活性炭本身具有着非常大的比表面积，因此，其吸附能力也是非常强的，不仅能够有效吸附NOx、SO2以及各种重金属化合物，还可以实现对二噁英的有效吸附，二噁英吸附量能够达到60%。现如今，布袋除尘器与物理吸附技术相结合的二噁英处理技术已经得到了广泛的应用，且应用效果非常好，通过两者的结合，可以使二噁英清除率达到90%以上，能够有效实现二噁英排放量的减少。通过相关研究表明，应与物理吸附技术，能够使二噁英浓度从0.1ng-TEQ/m3～0.7ng-TEQ/m3降低到0.04ng-TEQ/m3～0.06ng-TEQ/m3。

（3）催化分解技术。催化分解技术是美国的一家公司研发出来的，该技术的主要特点就是将表面过滤技术、催化过滤技术结合到一起，并集中到一个滤袋中，这样可以使二噁英成分在低温条件下，分解为二氧化碳、水以及氯化氢，可以实现二噁英排放量的有效减少。同时，通过对该技术的应用，可以更加彻底的清除掉二噁英，不会出现二噁英重组现象，从而有效避免二次污染问题，使二噁英排放量能够与相关标准符合。

2.4 两组咳嗽缓解及消失时间比较 治疗后，B组的咳嗽缓解时间与咳嗽消失时间均短于A组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

4 结语和展望

目前，随着我国环境污染问题的日益严重，二噁英减排问题也变得愈发重要，电炉炼钢企业在开展二噁英减排工作的时候，必须根据自身原料以及工艺特点，来对废钢材料进行合理的分类处理，并积极开发先进的烟气急冷以及二噁英催化分解技术，从而实现对二噁英的控制，尽可能的减少二噁英排放量，为我国环境的改善提供有力支持，进一步促进我国电炉炼钢行业的稳定发展。