钢铁企业大气污染物及治理措施

摘要：随着各钢铁项目的建成投运，钢铁项目产生的大气污染问题随之显现。钢铁项目的大气污染是主要污染之一，无组织排放的烟尘、氮氧化物、二氧化硫、氨气等，已经严重影响周边生态环境和民众的健康生活。

关键词：大气污染；治理措施

引言

近几年，经济和社会的发展速度不断提升，随之而来的问题就是雾霾天气变得越来越严重，与之前相比，不仅持续的时间更长，影响范围和污染物浓度都具有明显的增加。随着雾霾天气发生频率的提高，人们出现呼吸过敏、呼吸道感染等疾病的几率，也呈现出了较为明显的增加趋势，可以说，人们的生活和生命安全，均在不同程度上受到了化工污染所导致的雾霾天气的影响，因此，控制化工污染并对大气雾霾加以防治，成为了研究的重点。

1、钢铁项目大气污染物来源及特征

1.1固体颗粒污染物

固体污染物主要来自钢铁制备、燃烧和煤气净化过程。钢铁制备过程产生的污染来自原煤的堆放、破碎和输送过程产生的粉尘。钢铁燃烧过程产生的污染是煤在燃煤锅炉、气化炉、焦炉等设备燃烧过程排出的微小灰粒，粒径在1μm~100μm。煤气净化过程产生的污染主要来自烘干物料，如生产硫酸铵过程中，湿硫铵由热风加热干燥，部分硫铵颗粒随废气排出，形成固体颗粒污染物。

1.2氮氧化物

钢铁生产中排放的氮氧化物主要是NO和NO2，主要来自煤的燃烧。煤作为燃料燃烧时，氮氧化物的排放系数均在2.70kg/t以上，而原料煤在利用过程中，最大排放系数是0.17kg/t，说明煤在作为原料时的大气污染物排放量要远小于煤的燃烧过程。煤燃烧过程产生的氮氧化物中，NO占90%以上，其余为NO2。钢铁项目氮氧化物排放途径：一是原煤燃烧产生，如气化炉、燃煤锅炉等；二是煤气燃烧产生，如焦炉加热煤气燃烧，管式炉煤气燃烧等。

1.3二氧化硫

钢铁项目二氧化硫排放途径主要来自原煤燃烧和煤气燃烧，占二氧化硫排放总量的80%~90%，如燃煤锅炉、焦炉、加热炉等。还有一部分来自生产过程和开停车、事故状态下的排放，如煤制天然气硫磺回收单元的尾气排放及非正常情况下的排放；煤制油工艺中硫磺回收装置的尾气焚烧排放；煤制甲醇工艺硫磺回收装置、低温甲醇洗尾气洗涤塔尾气和气化炉开车升温废气、气化炉停车排气等非正常排放。

1.4挥发性有机化合物

挥发性有机化合物主要来源于焦炉、焦油槽、甲醇合成塔、甲醇储槽、污水处理池等，多为无组织排放。研究表明，无组织排放占到化工企业排放的50%以上。其中储槽排放的包含苯并芘、氰化氢、酚类、非甲烷总烃、氨、硫化氢等。粗苯储槽排放的包含苯族烃、非甲烷总烃、二硫化碳等。甲醇储槽排放的为甲醇挥发气体。污水处理池产生的包含烷烃、卤代烃、烯烃、芳香烃、含氧有机物和硫醚等化合物。

1.5氨气

钢铁项目氨气污染主要来源有：一是煤气净化单元的各类含氨物料挥发，如氨水槽、焦油槽、氨法脱硫溶液槽、煤气冷凝液槽等；二是氨回收过程排放的氨气，如蒸氨塔蒸氨、无水氨生产过程产生的氨气等；三是合成氨生产单元产生的弛放气，据统计，1t液氨释放的弛放气中含氨量达19kg，是氨气污染的重要来源。

2、钢铁项目大气污染物处理技术现状

2.1固体颗粒物处理技术

固体颗粒污染物的处理技术主要有沉降法、湿法和过滤法。沉降法是利用颗粒自身的重力和离心力，使气体中的颗粒物沉降收集的方法，广泛应用于初级除尘。锥顶进气重力除尘器除尘效率最高可达72.1%。

湿法是利用水和其他液体使颗粒湿润并加以捕集的方法，常用的设备为水浴除尘器。对硫铵水浴除尘器进行改造，使周围大气和操作岗位空气中的硫铵颗粒质量浓度均小于2mg/m3。过滤法是使含有颗粒污染物的气体经过有许多毛细孔的滤料，将颗粒污染物滞留下来的方法，比如布袋过滤、填充层过滤等，其中布袋过滤除尘广泛用于焦炉烟气除尘和电厂飞灰除尘，能够使排放质量浓度小于10mg/m3。

2.2氮氧化物处理技术

钢铁项目产生的氮氧化物主要采用过程控制、尾气脱硝或二者组合处理的方式。焦炉氮氧化物的排放控制，主要采取过程控制和尾气脱硝工艺。过程控制包括降低燃烧室温度、废气再循环、控制阶段燃烧技术。研究表明，应用过程控制技术后，焦炉中氮氧化物的排放质量浓度由1300g/t~1900g/t（以焦炭计）降为450g/t~700g/t（以焦炭计）。尾气脱硝工艺主流技术是选择性催化还原法（SCR）。该法是在操作温度300℃~400℃的条件下，利用负载于TiO2的V2O5、WO3作催化剂，用氨作还原剂进行氮氧化物脱除的过程，氮氧化物减排可达90%以上。该技术采用模块化的催化剂，便于催化剂更换，在燃煤锅炉、焦炉废气的氮氧化物去除方面，应用较为广泛。

2.3二氧化硫处理技术

常见的二氧化硫处理方法主要有物理法、化学法以及生物法等几种。首先，物理法。物理法可以详细的划分为干式吸附法、膜分离法、溶剂吸收法等。干式吸附法实际上就是充分利用吸附剂吸附、分离以及再生的过程，达到脱除二氧化硫的目的。比如，钢铁企业常用的活性炭烟气脱硫装置，实际上就是借助活性炭的催化作用以及烟气中的氧，先将SO2氧化为SO3，然后再用水吸附SO3，使其转变为硫酸，从而达到从活性炭中去除与回收的目的，经过长期的实践应用，使用这种方法脱硫率达到了85%以上。膜分离法就是利用微孔膜在一定压力下，只允许废气中二氧化硫气体穿过微孔的特点，分离废气中存在的二氧化硫气体。随着低浓度烟气脱硫γ-Al2O3复合膜脱硫工艺的推广和应用，这一工艺与膜分离技术的紧密融合，促进了低浓度烟气脱硫效果的有效提升。其次，化学法。石灰石法与氨法是最常用的化学脱硫方法。氨法就是将氨水溶液作为吸收剂，与废气中的二氧化硫反应生成硫酸溶液，完成二氧化硫的分离。由于这一方法具有操作简便且经过净化的烟气溶胶少、硫酸铵产品回收率高等特点，所以被广泛的应用于钢铁企业低浓度烟气脱硫作业中。最后，微生物法。微生物法就是利用微生物对无机硫化物产生的还原作用，代谢废气中存在的二氧化硫，从而达到去除二氧化硫的目的。微生物法作为一种新型的钢铁企业烟气脱硫方法，该方法不仅设备简单，而且化学脱硫剂使用量少，回收效果优良，降低了二次污染问题发生的几率。

2.4 VOCs处理技术

VOCs处理技术主要包括能力催化燃烧法、冷凝法、吸附回收法等几种。（1）吸附回收法。这一方法主要是借助固体吸附剂的吸附作用，通过将VOCs中的各组分选择性吸附的方式，去除废气中的二氧化硫。这一方法因为具有设备简单、操作灵活且去除效率高等特点得到了广泛的应用。但是，这一方法在实际应用过程中，存在着投资费用高、且容易出现二次污染等缺点。（2）催化燃烧法。这一方法实际上就是烟气在燃烧的过程中，在低温环境下合理的利用催化剂分解VOCs的一种方法。这一方法虽然能够高效、彻底的处理复杂的VOCs气体，但是，由于使用这一方法前期的投资较大，且对催化剂的要求较高，钢铁企业应该根据实际的情况运用这一方法。（3）冷凝法。冷凝法就是通过加压降温的方式，促使废气中的VOCs发生凝结现象，以达到彻底净化和回收废气的目的。经过长期的实践应用，使用这一方法去除80%~90%沸点为60℃的VOCs效果非常的显著。由于该方法在实际应用过程中，对相关设备的要求较高，所以大多与吸附法、催化燃烧法等方法结合在一起使用。

参考文献

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