鋼鐵燒結(jié)機(jī)排放的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、二口惡英等廢氣污染物分別占其鋼鐵企業(yè)排放總量的35%、85%、40%、90%以上。因此，燒結(jié)工序是鋼鐵企業(yè)大氣污染防治的一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。2000年以來，先進(jìn)的靜電除塵器逐步取代多管、旋風(fēng)除塵器，在燒結(jié)機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，燒結(jié)機(jī)煙粉塵得到了有效治理。“十一五”以來，隨著燒結(jié)煙氣脫硫工作的全面實(shí)施，鋼鐵燒結(jié)二氧化硫排放量逐步下降。“十二五”以來，隨著國家將氮氧化物列為污染物總量控制的約束性指標(biāo)，脫硝被認(rèn)為是下一步鋼鐵燒結(jié)煙氣治理的方向。受此影響，一些政府文件中也提出了對(duì)鋼鐵燒結(jié)機(jī)脫硝的要求，部分鋼鐵企業(yè)也開始考慮煙氣脫硝的問題。但筆者認(rèn)為，這種燒結(jié)脫硝的思路是掉進(jìn)了慣性思維的“陷阱”，是在套用火電行業(yè)曾經(jīng)走過的先除塵、后脫硫、再脫硝的大氣污染防治之路，并不完全符合鋼鐵行業(yè)的實(shí)際情況。 

　　煙氣脫硝 行業(yè)各異

　　煙氣中二氧化硫主要由原燃料中的硫燃燒產(chǎn)生，而煙氣中氮氧化物的來源主要有兩個(gè)：一是熱力型氮氧化物，即空氣中的氮?dú)馀c氧氣在高溫下（大于1350℃）反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物；二是燃料型氮氧化物，即燃料中的氮經(jīng)燃燒分解產(chǎn)生的氮氧化物。

　　火電廠消耗的動(dòng)力煤中含有一定量的硫和氮，經(jīng)燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫和氮氧化物。同時(shí)，鍋爐燃燒溫度一般在1500℃以上，高溫下會(huì)產(chǎn)生大量熱力型氮氧化物。因此，火電廠煙氣中的二氧化硫和氮氧化物濃度較高，對(duì)大氣環(huán)境的影響也較大，需要通過實(shí)施煙氣脫硫、脫硝，減少污染物排放。

　　鋼鐵燒結(jié)煙氣中二氧化硫和氮氧化物的來源與火電廠截然不同。燒結(jié)最主要的原料是鐵精礦，鐵精礦中含有0.04%~0.6%左右的硫，是燒結(jié)煙氣中二氧化硫最主要的來源，燒結(jié)過程所需的少量（約50千克/噸燒結(jié)礦）煤粉、焦粉等固體燃料也帶入一定量的硫和氮。與燃煤不同，鐵精礦中不含氮元素，也就是說燒結(jié)煙氣中的燃料型氮氧化物主要由少量固體燃料帶入。而燒結(jié)機(jī)的反應(yīng)溫度一般在1200℃以下，因此燒結(jié)煙氣中的熱力型氮氧化物量也極少。從上述分析可以推斷出：燒結(jié)煙氣中氮氧化物的產(chǎn)生量遠(yuǎn)低于火電廠煙氣。

　　摸清煙氣規(guī)律 判斷是否達(dá)標(biāo)

　　新的《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28662-2012）中規(guī)定：燒結(jié)煙氣氮氧化物排放濃度限值為300毫克/立方米。雖然燒結(jié)煙氣中氮氧化物產(chǎn)生量遠(yuǎn)低于火電廠煙氣，但是否必須實(shí)施脫硝還要看是否能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

　　目前鋼鐵行業(yè)關(guān)于燒結(jié)煙氣氮氧化物濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)較少，但也可以根據(jù)一些數(shù)據(jù)資料進(jìn)行初步判斷。根據(jù)《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（編制說明）》，標(biāo)準(zhǔn)編制小組對(duì)寶鋼、鞍鋼、首鋼等企業(yè)共采集了10個(gè)氮氧化物濃度樣品，平均氮氧化物排放濃度為196.8毫克/立方米，最低濃度為117毫克/立方米，最高濃度為292毫克/立方米。據(jù)此可以看出，樣品數(shù)據(jù)均能夠滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)300毫克/立方米的限值要求。但同樣也可以看出，不同樣品之間的氮氧化物濃度差別較大。根據(jù)氮氧化物的成因分析，這種差別主要是由于不同燒結(jié)機(jī)所使用的固體燃料的含氮量不同。

　　鞍山科技大學(xué)關(guān)于燒結(jié)煙氣氮氧化物與固體燃料成分相關(guān)性的試驗(yàn)結(jié)果顯示：全焦燒結(jié)時(shí)煙氣中氮氧化物的排放量最低，隨著煤粉配比的增加，氮氧化物排放量增加。采用含氮0.71%的焦粉和含氮1.35%的煤粉進(jìn)行不同配比，在全焦、30%煤+70%焦、50%煤+50%焦3種配比條件下，燒結(jié)時(shí)間為10分鐘時(shí)，煙氣中氮氧化物的濃度分別為308毫克/立方米、452毫克/立方米、493毫克/立方米。值得注意的是，燒結(jié)10分鐘時(shí)，煙氣中氮氧化物的濃度是整個(gè)燒結(jié)過程的峰值。試驗(yàn)結(jié)果顯示，燒結(jié)初期和末期煙氣中的氮氧化物濃度較低。

　　德國某鋼鐵企業(yè)對(duì)其燒結(jié)機(jī)各風(fēng)箱煙道中氮氧化物濃度和溫度的監(jiān)測結(jié)果顯示：該燒結(jié)機(jī)各風(fēng)箱中氮氧化物的濃度分布呈兩頭低、中間高的趨勢，濃度最高值位于7~12風(fēng)箱，峰值接近600毫克/立方米，全煙道氮氧化物濃度平均值為314毫克/立方米，約為峰值濃度的一半。

　　綜合分析上述監(jiān)測數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于鋼鐵燒結(jié)煙氣中氮氧化物濃度的規(guī)律可以得出如下結(jié)論：一是鋼鐵燒結(jié)機(jī)各風(fēng)箱中的氮氧化物濃度呈頭尾低、中間高的分布特點(diǎn)，且氮氧化物濃度與煙氣溫度高低沒有明顯相關(guān)性，也說明了燒結(jié)煙氣中熱力型氮氧化物的含量極其有限；二是鋼鐵燒結(jié)煙氣中氮氧化物濃度與固體燃料含氮量關(guān)系密切，在配比一定焦粉的情況下，燒結(jié)煙氣中氮氧化物的濃度完全可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，在配比全焦的情況下，氮氧化物可以低于150毫克/立方米。

　　脫硝工藝的可行性分析

　　目前，國際上成熟的脫硝工藝主要有選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SNCR）和活性炭法，其中選擇性催化還原法的脫硝效率能達(dá)到90%以上，而非選擇性催化還原法和活性炭法脫硝效率相對(duì)較低，通常在40%左右。

　　選擇性催化還原法普遍應(yīng)用于燃煤電廠，而非選擇性催化還原法主要應(yīng)用于水泥廠。但這兩種脫硝工藝均不適用于燒結(jié)煙氣的工況。選擇性催化還原法的反應(yīng)溫度需在300℃以上，非選擇性催化還原法的反應(yīng)溫度更是超過800℃，而燒結(jié)煙氣的溫度通常在150℃左右。如采用選擇性催化還原法，則需要將燒結(jié)煙氣加熱至300℃以上。通常每生產(chǎn)1噸燒結(jié)礦產(chǎn)生約3000立方米廢氣，要將其加熱至300℃以上所需熱量相當(dāng)于燃燒約50千克煤炭。50千克燃煤所排放的NOx將完全抵消燒結(jié)煙氣脫硝的減排效果。即使鋼鐵企業(yè)有其他熱源可用，不使用燃料來加熱廢氣，但這些熱源同樣可用于其他途徑，從而減少相應(yīng)的燃料消耗。因此，從全社會(huì)角度綜合考慮減排效應(yīng)，采用選擇性催化還原法實(shí)施燒結(jié)煙氣脫硝并不能減少大氣中氮氧化物的排放量。而采用非選擇性催化還原法需要加熱的溫度更高，更不具備可行性。

　　根據(jù)日本部分鋼鐵企業(yè)和太鋼活性炭裝置的實(shí)際運(yùn)行情況，與非選擇性催化還原法和選擇性催化還原法相比，活性炭工藝最大的優(yōu)勢有兩點(diǎn)：一是能同時(shí)去除二氧化硫、二口惡英等多種污染物；二是煙氣溫度能夠滿足脫硝反應(yīng)要求，不需要外加熱源。但是由于活性炭裝置脫硝效率不高，燒結(jié)煙氣中氮氧化物濃度又較低，能形成的氮氧化物減排能力十分有限。再加上活性炭裝置建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用十分高昂，是其他燒結(jié)煙氣治理裝置的3倍~5倍，環(huán)保投入效益較低。

　　煙氣脫硝如何更合理

　　近年來，我國對(duì)多個(gè)行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重新修訂，大幅收嚴(yán)了各污染因素排放濃度的限值，部分標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。橫向?qū)Ρ冉鼉赡曜钚掳l(fā)布的各行業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)，可以發(fā)現(xiàn)鋼鐵燒結(jié)機(jī)的排放濃度限值和水泥、燃煤鍋爐行業(yè)等已經(jīng)基本保持一致(如附表），可以說該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)體現(xiàn)了目前非電行業(yè)氮氧化物控制的最高水平。

　　因此，在如此嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求下，對(duì)于能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的鋼鐵燒結(jié)機(jī)，不建議用行政手段強(qiáng)制企業(yè)實(shí)施煙氣脫硝。可以參考日本的企業(yè)自主行動(dòng)計(jì)劃，讓鋼鐵企業(yè)根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，選擇合適的氮氧化物削減路徑，推進(jìn)我國鋼鐵行業(yè)氮氧化物科學(xué)減排。

　　首先，鋼鐵燒結(jié)煙氣中的氮氧化物90%以上來自于燃料，采用焦粉或者低含氮煤粉可以大幅減少氮氧化物排放量。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，完全使用焦粉作為燃料的燒結(jié)機(jī)，氮氧化物完全可以控制在150毫克/立方米以下。即使5年~10年以后氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步收嚴(yán)，采用全焦粉作為燃料的燒結(jié)機(jī)，其氮氧化物排放濃度仍然能夠滿足要求。該方法應(yīng)作為鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)氮氧化物減排最主要的途徑。

　　其次，鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)不同風(fēng)箱煙氣的氮氧化物濃度差別較大，高濃度氮氧化物主要集中在中部風(fēng)箱。因此，鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)要想通過建設(shè)脫硝設(shè)施實(shí)現(xiàn)氮氧化物減排的，建議采用選擇性脫硝工藝，抽取氮氧化物濃度相對(duì)較高的中部風(fēng)箱煙氣進(jìn)行脫硝，以減少投資和運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)境投入效益比的最大化。