鋼鐵行業排放的SO2、NOX和二噁英等污染物主要集中在燒結工序，污染物的排放嚴重影響了人類的生存環境和經濟發展，有效去除燒結煙氣中的SO2和NOx等污染物既必要又迫切，如何處理好燒結煙氣是鋼鐵行業實現綠色生產的關鍵環節。燒結生產過程中產生的高溫廢氣具有含塵量高、含水量大、有害物質多、腐蝕性強以及SO2濃度波動大等特性，因此，要想實現對污染物的高效脫除，需要選擇與燒結煙氣特征相適應的凈化工藝。通過對各種燒結煙氣凈化工藝的比較，河鋼邯鋼確定選用活性炭做催化劑的選擇性催化還原反應（CSCR）工藝。該工藝于2017年6月應用于邯鋼新435m2燒結機以來，實現了長周期穩定順行和較高的煙氣凈化水平，尤其是NOx脫除水平在國內處于絕對領先地位。
工藝選擇及問題處理
逆流工藝選擇。CSCR技術的突出優勢是在一個系統中去除SO2、NOx、顆粒物、二噁英、重金屬等多組分污染物。依據煙氣與活性炭運動方向，該工藝包含交叉流和逆流兩種模式。之前國內活性炭處理燒結煙氣均采用交叉流工藝，存在硫酸氫銨板結以及活性炭下料不暢等問題，煙氣凈化程度雖然能夠達到國家標準，但是仍有提升空間。科學分析認為，逆流式工藝能夠解決交叉流存在的問題，并且活性炭和燒結煙氣做相向運動更有利于兩者充分接觸，具備更好的動力學反應條件，因而邯鋼決定打破常規，率先在國內選用逆流式工藝。
逆流式工藝中煙氣自下而上、活性炭自上而下，兩者逆流接觸，活性炭連續地從吸附塔底部排出，輸送到解析塔進行解析，解析后的活性炭再進入系統循環使用。煙氣中的SO2通過活性炭的吸附、解析，再經過觸媒的催化氧化制成濃度高達98%的濃硫酸，實現了資源回收利用。該工藝使用氨水作為還原劑，在活性炭的催化作用下，NOx轉化為氮氣和水進行脫硝。
活性炭床層高度確定。活性炭吸附層床層高度是煙氣凈化效率的關鍵參數之一，只有在合適的床層高度下才能實現兼顧脫除效率和成本，邯鋼通過先導試驗確定床層高度。
在煙氣含水蒸氣12.5%、氨水濃度飽和的條件下，采用滿足指標要求的活性炭，當床層高度超過3m時，NOx脫除率超過80%。然而當活性炭床層高度超過2m時，NOx脫除率雖然隨著床層高度增加而提高，但是其提高的幅度越來越小，即隨著床層高度增加，活性炭對NOx的脫除效率下降。綜合考慮NOx脫除率和活性炭使用的經濟性，邯鋼最終確定正常工作時活性炭床層高度為3.1m。
系統運行過程中的問題及技術改進。逆流式一體化脫硫脫硝工藝屬于國內首創，可借鑒經驗少，因而在系統調試和運行過程中遇到了一系列問題。邯鋼通過對部分設備進行改造和系統運行程序的優化，解決了出現的問題，最終實現了整個工藝的長周期穩定運行。
運行效果
《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》（GB28662-2012）修改單（征求意見稿）要求將燒結機和球團焙燒設備的顆粒物限值調整為20mg/Nm3，SO2排放限值調整為50mg/Nm3，NOx排放限值調整為100mg/Nm3。邯鋼緊鄰城區，因而在設計和運行煙氣處理系統時必須考慮比其他鋼鐵企業更嚴格的標準，逆流式CSCR一體化脫硫脫硝系統設計和運行標準如表1所示。
二氧化硫、氮氧化物和顆粒物脫除效果。2017年6月，邯鋼逆流式CSCR燒結煙氣凈化工藝正式投入運行，經過初期的設備調試和工藝改進，煙氣凈化指標迅速達到較高水平。2017年6月~8月份屬于工藝調試階段，9月份進入采暖季，受環保限產影響，燒結機頻繁開停機，其間CSCR系統煙氣入口數據難以精確統計。因為逆流式CSCR系統的超高效煙氣凈化效率，所以燒結機在環保形勢最嚴峻的2017年12月份仍然能正常生產。進入2017年12月份，燒結機生產穩定，全月僅29日停機7.5小時，全月作業率為99.6%，因而12月份數據最具有代表性，國家重點污染物在線監控數據詳見表2、表3。該工藝投入運行后，SO2、NOx和固體顆粒物的排放濃度都明顯低于排放限值，尤其是NOx排放濃度在國內處于領先地位。
二噁英脫除效果。在吸附塔中活性炭的催化作用和硫酸的強氧化環境下，二噁英分子中的含氧基團被破壞，氧化分解轉化為無毒物質，從而實現二噁英的脫除。國家二噁英排放標準限值為0.5ng-TEQ/Nm3，邯鋼燒結煙氣經過CSCR系統凈化后二噁英含量為0.021ng-TEQ/Nm3，遠低于排放標準限值。
與常規脫硫脫硝工藝減排對比。邯鋼1號435m2燒結機采用常規脫硫工藝凈化煙氣，雖然凈化指標能夠達到國家標準，但是其凈化和減排效果遠遠落后于采用逆流式CSCR一體化脫硫脫硝工藝的新435m2燒結機。在正常工況條件下，逆流式CSCR工藝的SO2、NOx和固體顆粒物年排放量分別相當于常規工藝的6.7%、16.3%和53%。
綜上所述，河鋼邯鋼逆流式CSCR一體化脫硫脫硝工藝系統運行穩定，污染物減排效果明顯。該工藝能夠脫除99%的SO2、80%以上的NOx，以及絕大部分固體顆粒物、二噁英、重金屬等，并且能夠生產質量優異的濃硫酸，實現資源回收利用。該工藝的進一步推廣應用，將推動全國燒結煙氣治理水平進入新的高度，促進鋼鐵行業在環保新常態下實現綠色發展。
工藝選擇及問題處理
逆流工藝選擇。CSCR技術的突出優勢是在一個系統中去除SO2、NOx、顆粒物、二噁英、重金屬等多組分污染物。依據煙氣與活性炭運動方向，該工藝包含交叉流和逆流兩種模式。之前國內活性炭處理燒結煙氣均采用交叉流工藝，存在硫酸氫銨板結以及活性炭下料不暢等問題，煙氣凈化程度雖然能夠達到國家標準，但是仍有提升空間。科學分析認為，逆流式工藝能夠解決交叉流存在的問題，并且活性炭和燒結煙氣做相向運動更有利于兩者充分接觸，具備更好的動力學反應條件，因而邯鋼決定打破常規，率先在國內選用逆流式工藝。
逆流式工藝中煙氣自下而上、活性炭自上而下，兩者逆流接觸，活性炭連續地從吸附塔底部排出，輸送到解析塔進行解析，解析后的活性炭再進入系統循環使用。煙氣中的SO2通過活性炭的吸附、解析，再經過觸媒的催化氧化制成濃度高達98%的濃硫酸，實現了資源回收利用。該工藝使用氨水作為還原劑，在活性炭的催化作用下，NOx轉化為氮氣和水進行脫硝。
活性炭床層高度確定。活性炭吸附層床層高度是煙氣凈化效率的關鍵參數之一，只有在合適的床層高度下才能實現兼顧脫除效率和成本，邯鋼通過先導試驗確定床層高度。
在煙氣含水蒸氣12.5%、氨水濃度飽和的條件下，采用滿足指標要求的活性炭，當床層高度超過3m時，NOx脫除率超過80%。然而當活性炭床層高度超過2m時，NOx脫除率雖然隨著床層高度增加而提高，但是其提高的幅度越來越小，即隨著床層高度增加，活性炭對NOx的脫除效率下降。綜合考慮NOx脫除率和活性炭使用的經濟性，邯鋼最終確定正常工作時活性炭床層高度為3.1m。
系統運行過程中的問題及技術改進。逆流式一體化脫硫脫硝工藝屬于國內首創，可借鑒經驗少，因而在系統調試和運行過程中遇到了一系列問題。邯鋼通過對部分設備進行改造和系統運行程序的優化，解決了出現的問題，最終實現了整個工藝的長周期穩定運行。
運行效果
《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》（GB28662-2012）修改單（征求意見稿）要求將燒結機和球團焙燒設備的顆粒物限值調整為20mg/Nm3，SO2排放限值調整為50mg/Nm3，NOx排放限值調整為100mg/Nm3。邯鋼緊鄰城區，因而在設計和運行煙氣處理系統時必須考慮比其他鋼鐵企業更嚴格的標準，逆流式CSCR一體化脫硫脫硝系統設計和運行標準如表1所示。
二氧化硫、氮氧化物和顆粒物脫除效果。2017年6月，邯鋼逆流式CSCR燒結煙氣凈化工藝正式投入運行，經過初期的設備調試和工藝改進，煙氣凈化指標迅速達到較高水平。2017年6月~8月份屬于工藝調試階段，9月份進入采暖季，受環保限產影響，燒結機頻繁開停機，其間CSCR系統煙氣入口數據難以精確統計。因為逆流式CSCR系統的超高效煙氣凈化效率，所以燒結機在環保形勢最嚴峻的2017年12月份仍然能正常生產。進入2017年12月份，燒結機生產穩定，全月僅29日停機7.5小時，全月作業率為99.6%，因而12月份數據最具有代表性，國家重點污染物在線監控數據詳見表2、表3。該工藝投入運行后，SO2、NOx和固體顆粒物的排放濃度都明顯低于排放限值，尤其是NOx排放濃度在國內處于領先地位。
二噁英脫除效果。在吸附塔中活性炭的催化作用和硫酸的強氧化環境下，二噁英分子中的含氧基團被破壞，氧化分解轉化為無毒物質，從而實現二噁英的脫除。國家二噁英排放標準限值為0.5ng-TEQ/Nm3，邯鋼燒結煙氣經過CSCR系統凈化后二噁英含量為0.021ng-TEQ/Nm3，遠低于排放標準限值。
與常規脫硫脫硝工藝減排對比。邯鋼1號435m2燒結機采用常規脫硫工藝凈化煙氣，雖然凈化指標能夠達到國家標準，但是其凈化和減排效果遠遠落后于采用逆流式CSCR一體化脫硫脫硝工藝的新435m2燒結機。在正常工況條件下，逆流式CSCR工藝的SO2、NOx和固體顆粒物年排放量分別相當于常規工藝的6.7%、16.3%和53%。
綜上所述，河鋼邯鋼逆流式CSCR一體化脫硫脫硝工藝系統運行穩定，污染物減排效果明顯。該工藝能夠脫除99%的SO2、80%以上的NOx，以及絕大部分固體顆粒物、二噁英、重金屬等，并且能夠生產質量優異的濃硫酸，實現資源回收利用。該工藝的進一步推廣應用，將推動全國燒結煙氣治理水平進入新的高度，促進鋼鐵行業在環保新常態下實現綠色發展。
