——低劣活性焦脫硫是阻礙重點鋼鐵城市空氣質量加快改善的重大症結

鋼鐵燒結活性焦脫硫上傳環保的SO2排放數據不是最終值

鋼鐵燒結活性焦脫硫脫硝工藝的原理是：利用活性焦反應器内活性炭顆粒所具有的巨大吸附表面積（如圖 1所示），将燒結煙氣中SO2吸附在活性炭的微孔容腔内，然後将吸附SO2的活性炭顆粒通過輸送裝置轉移至解析塔；在解析塔内通入約400℃的高溫空氣，将活性炭微孔容腔内的SO2解析生成體積密度大約為25%的“富硫氣”；用管道将“富硫氣”，送至副産物制備系統，加入不同的反應劑，與SO2反應生成不同的副産物。

從圖 2可知，燒結煙氣中的氣态SO2在吸附塔、解析塔這兩個環節隻是被吸附和濃縮富集，并沒有被反應固化。活性焦脫硫脫硝工藝的脫硫化學反應，實際是在“富硫氣”制備副産物的環節中進行。

因此，鋼廠燒結煙氣中SO2是否被真實高效脫除，關鍵要看“富硫氣”制備的副産物産量是否與上傳環保的SO2“超低排放”值之間能否平衡。

一些鋼廠燒結活性焦的副産物産量與SO2總量物料嚴重不平衡，表明SO2大量“偷排”

目前，我國鋼鐵燒結活性焦“富硫氣”制備的副産物一般有硫酸和焦亞硫酸鈉兩種。其反應方程式分别為：

鋼鐵燒結活性焦“富硫氣”制備硫酸和焦亞硫酸鈉的工藝流程圖分别見圖 3、圖 4。

從工藝流程圖可知，鋼鐵燒結活性焦脫硫的氣态SO2固化反應其實是發生在副産物制備環節。因此，按照質量守恒原則，“富硫氣”副産物生成量換算出的SO2量應等同于脫除的煙氣SO2總量，但如果出現固化SO2量遠低于脫除煙氣SO2的總量，就可以斷定燒結活性焦脫硫工藝系統存在SO2“偷排”情況，上傳環保平台的“達标”數據是不真實。

同時，從工藝流程圖可知，活性焦系統的吸附、解析和副産物制備環節，均為正壓運行。這樣任何一個環節存在密封不嚴的情況，煙氣或“富硫氣”就會“跑、冒”到大氣中，變相SO2“偷排”。

一些鋼廠燒結活性焦系統的“富硫氣”制備副産物的裝置區“跑、冒”嚴重，存在較嚴重的氨味嗆鼻、環境惡劣、人員難以靠近等情況。為此，一些鋼廠将活性焦的副産物生産裝置區列為危險區，人員進入須戴防毒口罩。如圖 5、圖 6所示。

以某鋼廠燒結活性焦系統存在“脫除”SO2總量與副産物焦亞硫酸鈉産量嚴重的物料不平衡情況，說明該鋼廠的燒結活性焦系統存在SO2大量“偷排”的情況。

從上述富硫氣與燒堿反應制備焦亞硫酸鈉的反應方程式可知，“富硫氣”中脫除的1噸SO2與0.83噸純堿反應，産生1.5噸焦亞硫酸鈉。

該鋼廠燒結機為230㎡，幹标煙氣量為70萬Nm³/h、煙氣原始SO2濃度為750mg/Nm³，按活性焦出口SO2排放濃度最大值35mg/Nm³（超低排放指标）計算，該活性焦系統理論上每天最少富集的SO2總量為12噸。

為此，該廠“富硫氣”制備焦亞硫酸鈉系統每天需加純堿10噸，生成的焦亞硫酸鈉至少為18噸。

但從該鋼廠焦亞硫酸鈉外售公告可知，其焦亞硫酸鈉的産量僅為10噸/天。

因此，按照該鋼廠活性焦系統的實際焦亞硫酸鈉産量10噸/天進行反推，則該廠燒結煙氣SO2被活性焦系統脫除的SO2總量僅為6.7噸/天，另有5.3噸/天的二氧化硫就地散發“偷排”，折算SO2外排大氣的濃度為315mg/Nm³，超标排放9倍。

另外，因活性焦“富硫氣”主要成分為SO2，屬于《危險化學品重大危險源辨識》GB18218-2009中的“有毒氣體”，有一定的存儲臨界量限制。為避免重大危險源管理的繁瑣，目前的活性焦工藝直接通過管道送往硫酸或焦亞硫酸鈉制備區，中間沒有任何的緩沖儲存裝置。這樣，一旦硫酸或焦亞硫酸鈉制備系統因設備問題停機檢修，燒結機、活性焦系統還在運行，富集的SO2氣體将無法處理。因此副産硫酸或焦亞硫酸鈉系統相當于活性焦工藝的咽喉，必須保證與前級的活性焦吸附/解析系統，以及燒結機同步運行。

硫酸或焦亞硫酸鈉制備系統本身就是一個複雜、龐大的化工裝置，擁有包括吸收塔、三級反應釜等諸多化工設備，故障率往往較高，易導緻系統停運，此時如果不相應停燒結機，則“富硫氣”隻能就地散排（“偷排”）。如圖7所示。

活性焦“富硫氣”制備副産物的廢水處理是鋼廠環保的“世界難題”和監管盲區

網絡上一則某鋼廠燒結活性焦脫硫脫硝系統因為配套的脫硫制酸廢水處理設施停用導緻鋼廠被環保處罰的消息，引起了鋼鐵行業的巨大反響。

燒結活性焦脫硫脫硝工藝，俗稱“幹法脫硫工藝”，因其不産生有礙觀瞻的燒結濕法脫硫煙囪的“白龍拖尾”問題而受推薦。既然是“幹法脫硫”，應不産生脫硫廢水，但為什麼上述鋼廠會因為燒結活性焦脫硫系統的制酸廢水設施而被環保部門處罰？

燒結煙氣中除了SO2外，還有NOx、HF、HCl、重金屬以及二噁英等多組分污染物。活性炭顆粒對燒結煙氣中的多組分污染物并不能選擇性吸附。同樣，解析塔中的高溫空氣也無法選擇性解析SO2，這就造成“富硫氣”中必定包含一定濃度的其他污染物（例如，HCl、HF、重金屬、二噁英等）。

另外，一般鋼鐵燒結活性焦脫硫工藝均利用活性炭所具有的微量催化活性，通過噴氨将煙氣中的NOx，催化還原成N2和水，實現一定的煙氣脫硝。但由于活性炭的催化活性很弱，要實現超低排放的高脫硝率，必須過量噴氨。因此，活性炭脫硝的氨逃逸往往很高。這樣，“富硫氣”中還含有大量的氨氣。

因此，“富硫氣”除了含有SO2外，還含有大量其餘多組分污染物，包括氨氣。

活性焦脫硫工藝污染物成分複雜的“富硫氣”在反應制備硫酸或焦亞硫酸鈉之前，就必須預淨化除雜質，一般采用新鮮水對“富硫氣”進行多級噴淋洗滌，除去可溶性的氣體、粉塵等雜質。這就是活性焦“幹法脫硫”産生大量成分複雜“脫硫”廢水的主要原因。

因清洗“富硫氣”産生的廢水成分複雜，處理達标的技術難度極高，為此被稱為“世界難題”。

從這一“世界難題”的報道分析，我國一些尚未解決“世界難題”的鋼鐵燒結活性焦工藝“富硫氣”制備副産物系統廢水處理裝置應存在不同程度的無法穩定、正常運行的問題。這應是上述某鋼廠因燒結活性焦脫硫脫硝裝置廢水設施停用被處罰的原因。

一些低劣鋼鐵燒結活性焦脫硫應是阻礙重點城市空氣質量加快改善的重大症結之一

我國一些重點城市重污染天氣多發、頻發問題依然嚴重。2022年1月3日起，我國華北平原中南部、關中地區、長江中遊地區等地再次出現重污染。

我國重點城市幾乎每次重污染過程中的PM2.5濃度升高，主要表現為硫酸鹽和硝酸鹽PM2.5濃度的大幅升高，如下圖所示。

對大氣質量影響權重最大的硫酸鹽、硝酸鹽PM2.5，分别主要來自于硫氧化物（SOx：SO2和SO3）和氮氧化物（NOx：NO NO2）的二次轉化，工業煙氣排放所産生的占比超60%以上，其中又以燃煤電廠、鋼鐵行業的貢獻最大，分列第一、二。

2013年，我國燃煤發電行業率先開展脫硫脫硝超低排放。至2019年底，全國8.9億千瓦，京津冀更是100%燃煤火電裝機完成了脫硫脫硝超低排放，這促進了我國2017、2018、2019年大氣質量逐年迅速改善、PM2.5濃度大幅下降。

鋼鐵燒結工序是鋼鐵生産全流程中“最髒”的環節，是鋼廠煙塵、SO2和NOx的最大排放源，綜合占全廠總量達到70%以上。燒結煙氣中除了SO2、NOx外，還包括SO3、HF、HCl、重金屬、二噁英等多污染物。其中，燒結工序煙氣所獨有的二噁英是國際公認的一級緻癌物，對人體健康危害極大。

2018年開始，“2 26”城市及汾渭平原的鋼廠，陸續參照電力行業的超低排放指标（NOx、SO2、煙塵排放濃度分别不超過50mg/Nm3、35 mg/Nm3、10mg/Nm3），開展燒結煙氣脫硫脫硝升級治理。公開數據表明，國内約6.8億噸粗鋼産量已完成和正在實施超低排放改造，其中，約2.25億噸鋼産能完成超低排放改造公示。但近兩年，我國京津冀及周邊地區的鋼鐵大省和鋼鐵城市秋冬季天氣多發頻發問題卻未得到明顯改善，可見，在已實施的一些鋼鐵燒結機超低排放中，存在低質量問題。

據不完全統計，我國有上百台套鋼鐵燒結機超低排放改造選用活性焦脫硫工藝。但由于市場競争無序和信息不對稱，一些鋼廠在選擇燒結活性焦工藝裝置時，往往以最低價為中标原則，導緻建成的活性焦系統質量差，煙氣“跑、冒”嚴重，副産物制備環節的廢水處理裝置更是難以穩定運行，導緻活性焦吸附、富集的氣态SO2、SO3，大量重新逃逸（“偷排”）到當地大氣中。這應是一些重點鋼鐵城市大氣質量進一步改善受阻的重要症結。

鋼廠燒結活性焦系統上傳環保監管平台的SO2排放數據隻是過程值。一些低劣燒結活性焦脫硫上傳環保的SO2排放數據表面上“達标”，實際嚴重超标。

鋼鐵燒結活性焦脫硫的環保督察，除了檢查SO2在線監測儀器和手工監測煙囪排放的SO2數據外，更重要是要督察鋼廠是否通過“富硫氣”制備副産物的環節大量偷排SO2。具體可以從以下三方面着手：

一算副産物的産量是否與脫除的SO2總量符合化學計量數之比；二聞副産物生産區是否存在嚴重“嗆鼻”、“辣眼”的氣體；三看副産物制備的廢水處理裝置是否正常運行。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!