钢铁行业SO2和氮氧化物的治理

1引言

钢铁行业包括炼钢、炼铁、烧结、轧钢等多项工艺，生产环节相对复杂，在实际生产过程中，有多个环节容易排放污染气体，严重影响了生态环境，因此，必须加强对钢铁行业SO2与氮氧化物的治理与排放控制，做到变废为宝，减少钢铁企业生产过程中造成的环境污染，使生产过程更加安全可靠，促进钢铁行业的持续稳定和发展。

2SO2与氮氧化物的危害

SO2是钢铁行业生产与冶炼过程中产生的污染物质之一，会严重威胁人们的生命健康，破坏当地的生态平衡，不利于可持续发展。SO2是我国大气中主要的污染物质之一，人类的上呼吸道被SO2刺激后，气管与支气管的管腔会缩小，增加气道压力，威胁人们呼吸道系统的健康。同时，一小部分进入血液的SO2还可以利用血液循环进入肺部，带来较大的刺激。其次，SO2还可以渗透到血液中，产生全身性的毒副作用，甚至会对人体免疫系统带来不可逆的损伤[1]。氮氧化物与SO2一样是被排放到大气中的有害气体，会对人体健康产生损伤，并破坏生态环境，是造成大气污染的主要成分之一。SO2和氮氧化物都可以形成光化学烟雾和酸雨，而且会对大气臭氧层产生破坏，导致环境问题不断加重，严重威胁人们的生存环境。由于氮氧化物会破坏臭氧层，使臭氧层对地球的保护作用减弱，紫外光辐射增强，因此，还会威胁植物的生存，不利于生态平衡的维持。氮氧化物等酸性气体还有可能在空气中形成二次有机气溶胶，严重影响气候。因此，必须加强SO2与氮氧化物等污染物质的治理与控制，减少大气中污染物的含量，保证生态平衡[2]。

3钢铁行业SO2与氮氧化物的治理与排放控制措施

3.1SO2的治理与控制

目前，钢铁行业常见的SO2节能减排与控制方法主要包括高烟囱扩散稀释法、低硫原料配入法以及烟气脱硫法。钢铁生产过程中，SO2的产生来源为原料煤和铁矿石，原料与燃料的含硫量直接与其产地相关，因产地不同，含量上下浮动能够达到10倍。因此，减少钢铁原料中的硫含量是最为有效的SO2排放控制方法之一，能够从源头上减少污染物质的排放，是首选的污染治理方法。选择原料与燃料时，钢铁行业采购人员需要结合企业生产需求选择适合的材料进行购买，尽可能地减少原料中的硫含量，以有效减少生产过程中SO2与其他污染物的排放。但是由于原料供应量以及成本的影响，普遍应用含硫少的原料与燃料难度较大[3]。高烟囱扩散稀释法是当前火电厂与钢铁企业普遍采取的一种减排方法，主要利用高烟囱进行地面与低空中SO2浓度的稀释，减少大气中SO2的排放量。高烟囱扩散稀释法成本较低，技术要求不高，是我国较为常用的钢铁废气控制排放方法。随着科学技术的发展以及各项环境保护技术的成熟，高烟囱扩散稀释法逐渐演变为烟气脱硫技术，可以使SO2的排放得到更有效的控制。

3.2氮氧化物的治理与控制

当前氮氧化物排放的控制方法主要包括预防法和燃烧后处理法。预防法主要通过改善燃料源或燃烧方式减少氮氧化物的生成，可以从源头控制污染物排放；燃烧后处理法通过脱除烟气中的氮氧化物达到治理效果。燃烧后处理法主要包括烟气多次循环法和空气分段式燃烧法。随着科学技术的不断发展，流化床燃烧技术以及氮氧化物生成量更少的燃烧器不断升级与优化，极大地提高了燃烧效率，减少了氮氧化物的产生。燃烧后处理技术又被称为烟气脱硝技术，包括干法脱销与湿法脱硝。干法脱硝主要包括分解法、固体吸附法以及还原法，湿法脱硝利用溶液进行氮氧化物的捕捉。2种方法都可以显著减少气体中氮氧化物的浓度[4]。低氮氧化物技术通过改变燃烧工艺以及燃烧条件显著减少燃烧产物中氮氧化物的生产量。空气分级燃烧技术是当前应用最为成熟的一种燃烧技术，将燃烧所需要的空气分两级送入燃烧腔中，第一级燃烧区的燃料在缺氧的环境下燃烧，然后把空气以二次风的方式送入，使燃料在空气充足的条件下充分燃烧，这种分级燃烧技术可以明显减少废气中的氮氧化物含量，燃料分级燃烧技术可以将氮氧化物的排放量降低约50%，使燃料可以充分燃烧，又被称为再燃烧技术。低过量空气燃烧技术通过科学合理的计算空气与燃料的分配比，能够使燃料在最接近理论空气量的条件下进行燃烧，又被称为低氧燃烧，可以显著减少氮氧化物排放量。烟气再循环技术在空气预热之前会抽取一部分低温烟气直接送入炉膛或渗入二次与一次风中，烟气对氧气的稀释作用以及烟气的吸热作用会降低炉内温度以及燃烧速度，根据相关研究表明，烟气再循环比例达到一定数值时，可以将煤粉炉中的氮氧化物的排放量减少约25%。富氧燃烧技术是一项高效节能的燃烧技术，在多个工业领域均有十分广泛的应用，极限为纯氧燃烧，通常指的是用比空气含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，显著降低空气中氮气的含量，从而减少氮氧化物的排放量。

3.3加强环境监察监督与管理

环境监察监督与管理是环保工作中的重要组成部分，通过严格执行环保法律法规与环保标准，使企业重视环保工作，降低污染排放。以实际案例进行分析：唐山是重工业城市，环境空气质量在全国位居后列，唐山钢铁、水泥企业众多，SO2和氮氧化物排放所占比重很大。唐山市通过采用先进与适用的SO2和氮氧化物治理措施，加之采取超低排放标准要求，使唐山的SO2和氮氧化物排放浓度与排放量明显下降，环境空气质量大幅改善。唐山2017年均浓度值情况：SO2的年均浓度值为40μg/m3，达到国家标准，比上年下降13.0%；SO2的年均浓度值为59μg/m3，超过国家标准47.5%，比上年上升1.7%；唐山2018年均浓度值情况：SO2浓度34μg/m3，同比下降15%；NO2浓度56μg/m3，同比下降5.1%；唐钢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平均排放浓度71.16mg/Nm3，2018年SO2平均排放浓度38.66mg/Nm3，下降45.67%；2017年氮氧化物平均排放浓度142.99mg/Nm3，2018年氮氧化物平均排放浓度114.38mg/Nm3，下降20.01%。

4结语

综上所述，钢铁行业的SO2与氮氧化物治理问题一直以来都是钢铁行业生产的关键问题，严重影响了钢铁行业的可持续发展。本文主要针对钢铁行业SO2与氮氧化物的治理以及排放控制进行探讨，希望能减少钢铁行业的污染，促进钢铁行业持续稳定的发展。

【参考文献】

【1】张同文.钢铁联合企业二氧化硫减排与控制[J].工业安全与环保,2004,30(7):37-38.

【2】刘锟,杨晓东,肖莹,等.钢铁生产颗粒物PM2.5排放特性及污染控制对策[C]//中国环境科学学会,四川大学.2014中国环境科学学会学术年会,2014.

【3】梁利生,周琦.宝钢湛江钢铁炼铁厂环保新工艺技术的应用[C]//中国金属学会,宝钢集团有限公司.“第十届中国钢铁年会”暨“第六届宝钢学术年会”论文集.北京:冶金工业出版社,2015.

【4】刘涛.推进钢铁烧结氮氧化物科学减排[J].中国钢铁业,2014(10):24-26.

作者：靳长国 单位：唐山德安科技有限公司