環保在線APP
環保在線手機站
環保在線小程序
微信公眾號
回放
回放
回放
品牌
其他品牌
鋼鐵行業是我國國民經濟的支柱性產業之一，在工業現代化進程中發揮著不可替代的作用。鋼鐵生產需要消耗大量的資源和能源，同時排放大量空氣污染物和溫室氣體。近年來，隨著以超低排放為中心的污染物減排工作持續開展，鋼鐵生產綠色化已取得巨大成效，但通過技術優化創新促進污染物深度治理的空間尚存。此外，目前我國鋼鐵生產以碳排放強度較高的長流程工藝為主，由于廢鋼資源等限制，短期內難以調整，碳減排任務艱巨。
因此，通過技術革新和工藝優化助力環保強化和低碳轉型是促進鋼鐵行業高質量發展的工作重點。近兩年來，減污降碳技術的優化和創新不斷涌現，并獲得良好的減排效果。清華大學李俊華教授團隊長期深耕于工業煙氣，特別是鋼鐵工業煙氣減污降碳協同控制領域，亦在鋼鐵多污染物協同治理及CCUS(碳捕集、利用與封存)技術等方面取得多項技術創新突破。
因此，通過技術革新和工藝優化助力環保強化和低碳轉型是促進鋼鐵行業高質量發展的工作重點。近兩年來，減污降碳技術的優化和創新不斷涌現，并獲得良好的減排效果。清華大學李俊華教授團隊長期深耕于工業煙氣，特別是鋼鐵工業煙氣減污降碳協同控制領域，亦在鋼鐵多污染物協同治理及CCUS(碳捕集、利用與封存)技術等方面取得多項技術創新突破。
一 鐵前工序減污降碳最新實用技術
鋼鐵生產污染物和碳排放主要來源于鐵前工序，在鋼鐵工業減污降碳目標的引領下，近來年燒結機頭煙氣袋式除塵、燒結CO催化氧化末端治理、高爐煤氣精脫硫等鐵前減污降碳技術取得較大發展。
1. 燒結機頭煙氣袋式除塵技術
燒結機頭煙氣袋式除塵技術采用全新的袋式除塵結構、專用濾料，最大程度減少煙氣在濾料中的行程和阻力以實現節能降耗。目前在新余鋼鐵、萊蕪鋼鐵等企業已取得可觀成效，與電除塵相比，CO2排放和噸礦環保成本分別降低50%、20%以上，整體技術達到國際領先水平。
2. 燒結CO催化氧化末端治理技術
燒結固體燃料約20%的化學熱通過煙氣中的CO流失，導致環境污染的同時造成能源浪費。將其中的CO催化氧化為CO2，氧化熱用于煙氣低溫SCR脫硝補熱是目前燒結煙氣CO較為理想的治理思路。研究團隊基于CO吸附引發的氧逆溢流現象設計出Sn摻雜的Pt/Sn0.2Ti0.8O2催化劑，抗硫耐水性能優異，具有較高的工業應用價值。
3. 高爐煤氣精脫硫技術
COS的吸附或轉化是高爐煤氣精脫硫的難點。目前高爐煤氣精脫硫工程實踐存在微晶吸附、水解+濕法、水解+蘭炭吸附等多種工藝，其中水解+蘭炭吸附工藝是COS在催化劑作用下先轉化為H2S，而后催化轉化為單質S貯存于碳材料孔隙中。安鋼的工程實踐表明水解+蘭炭吸附工藝能夠實現脫硫過程長期高效穩定運行及氯的協同脫除，高爐煤氣精脫硫技術已經達到較為成熟水平。
二 多污染物協同治理技術前沿
面對空氣質量改善目標和環保成本高企的壓力，市場對環保技術提出了更高要求，多種污染物協同治理成為污染物經濟高效治理的新方向，研究團隊在該研究方向取得一定進展。
1. NOx與苯系VOCs協同控制
通過調配CeO2-TiO2雙功能催化劑的氧化性和還原性，催化NOx與甲苯系VOCs中間物種反應，實現苯系VOCs與NOx協同凈化，在焦化等工業煙氣中具有良好的實用前景。
2. NOx與氯苯協同控制
采用共沉淀法制備α-Fe2O3&FeVO4，其界面電荷轉移選擇性地改變催化劑費米能級，提升FeVO4的氧活性增強SCR性能，同時調節HCl吸附，能降低多氯副產物，與商業V基催化劑相比，抑制氯中毒優勢顯著。
3. NOx和Hg0串聯催化劑協同控制
基于釩鈦催化劑載體的結構導向作用設計釩基銳鈦礦和板鈦礦催化劑，采用雙催化劑集約化布置取代傳統NOx-SCR和Hg0-SCO串聯獨立運行工藝，可實現NOx和Hg0的經濟高效協同脫除。
4. 碳基功能材料多污染物治理
采用活性炭法對燒結、焦化煙氣SO2、NOx、顆粒物、二噁英等污染物綜合治理，并對硫元素資源回收，系統所產生的活性炭粉通過再制粒返回到凈化系統循環回用降低設施運行成本。
5. 除塵脫硝一體化治理
采用負壓定向噴涂技術，將脫硝催化劑均勻噴涂于具有過濾層的濾材表面，制成除塵脫硝一體化濾管，代替除塵裝置和脫硝裝置，實現除塵脫硝雙功能效應，中試和示范工程表明其性能優于同類國外產品。
三 CCUS技術研究進展及其工程示范
1. 活化MDEA技術
活化烷基醇胺(MDEA)脫碳技術具有CO2凈化度高、吸收能力強、溶劑損失少、可同時脫除硫化物等優勢，受到諸多鋼鐵低碳示范項目的青睞。目前該技術已在張宣高科氫能源開發利用項目中工業化運行，年捕集CO2約12萬噸。此外，湛江鋼鐵氫基豎爐工程CO2捕集項目亦采用該技術，預計將于2023年底正式投入使用，屆時CO2年捕集將達25萬噸。
2.相變吸收耦合催化解吸技術
為解決有機胺化學吸收法碳捕集成本高的問題，研究團隊開發了以相變吸收耦合催化解吸為主的低能耗碳捕集技術方案(圖1)。相變吸收劑吸收速率快、循環載量高、再生能耗低于2.1GJ/t CO2；催化解吸材料穩定性好，可降低解吸能耗20%以上。目前，研究團隊構建了CO2吸收與解吸過程計算模型和吸收劑運行工藝包參數，并基于該技術在河北建滔能源公司建立了二十萬噸級燃煤鍋爐煙氣碳捕集與循環利用示范工程，CO2捕集成本低于300元/噸，所捕集CO2與園區現有生產工藝結合用作冰醋酸生產原料，設備運行穩定，經濟和生態效益顯著。
專家|張威力 清華大學環境學院博士后
原標題：專家觀點 | 張威力：鋼鐵行業減污降碳協同治理技術前沿
