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  二氧化碳減排雖然采用現(xiàn)有煉鋼技術(shù)可以在煉鋼過程中減少一定的二氧化碳排放，但目前許多技術(shù)在減排二氧化碳方面已經(jīng)接近理論值。要想大幅度減排二氧化碳，則需要采用與以前根本不同的技術(shù)。因此，2002年歐洲鋼鐵工業(yè)決定啟動(dòng)長(zhǎng)期研究開發(fā)項(xiàng)目，尋求能顯著降低鋼鐵生產(chǎn)過程中二氧化碳排放量的突破性技術(shù)。
  由48家歐洲公司和機(jī)構(gòu)正聯(lián)合開發(fā)“超低二氧化碳排放鋼鐵生產(chǎn)工藝”（ULCOS），并已經(jīng)選擇了4種最有前途的可以進(jìn)一步開發(fā)的技術(shù)：高爐煤氣循環(huán)利用技術(shù)、Isarna新熔融還原工藝技術(shù)、先進(jìn)的直接還原工藝技術(shù)和電解鐵礦石技術(shù)。
  目前，康力斯集團(tuán)（現(xiàn)已更名為塔塔歐洲公司）正在其位于荷蘭艾默伊登的鋼廠建設(shè)年產(chǎn)能為6萬t的HIsarna中試設(shè)備。該設(shè)備是將Isarna的熔融旋渦熔煉爐和HIsmelt熔融爐相結(jié)合，噴吹純氧，并聯(lián)合應(yīng)用反應(yīng)爐中煤預(yù)熱和部分高溫分解技術(shù)，利用粉礦和煤生產(chǎn)生鐵，工藝過程取消了焦化和燒結(jié)。據(jù)稱，HIsarna工藝與高爐流程相比至少可以降低20%的二氧化碳排放，而且如果與碳捕獲技術(shù)結(jié)合使用，甚至可以降低80%的二氧化碳排放。此外，由于取消了燒結(jié)和焦化，因而能源消耗也下降了20%。
  在HIsarna工藝中采用了預(yù)熱煤，即煤在一個(gè)密閉的雙螺旋反應(yīng)器中預(yù)熱（不向大氣中排放有害氣體），轉(zhuǎn)化成熱炭后，熱裝入煉鐵熔煉爐。鐵礦粉加入到煉鐵熔煉爐中，同時(shí)用氧槍吹氧使?fàn)t內(nèi)形成旋渦氣流。鐵礦粉在煉鐵熔煉爐中發(fā)生還原反應(yīng)生成鐵水。在該工藝的最后一個(gè)階段，是力拓集團(tuán)開發(fā)的HIsmelt工藝，該工藝已經(jīng)在澳大利亞的奎納納運(yùn)轉(zhuǎn)多年。據(jù)稱，與標(biāo)準(zhǔn)的還原工藝相比，HIsarna工藝需要的煤非常少，因而產(chǎn)生的二氧化碳也很少。而且，該工藝具有很大的靈活性，可以使用生物能源、天然氣或是氫替代部分煤。
  總投資2000萬歐元的HIsarna中試項(xiàng)目將在2011年投產(chǎn)。如果中試獲得成功，該設(shè)備將擴(kuò)大到半工業(yè)化規(guī)模，即年產(chǎn)能為70萬t，但這將需要更多的資金投入。
  在新技術(shù)取得成功之前，鋼鐵企業(yè)將繼續(xù)努力使其現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)最佳化，以降低二氧化碳排放。例如，康力斯集團(tuán)已經(jīng)確定了一個(gè)目標(biāo)，即到2012年該集團(tuán)噸鋼二氧化碳排放量要低于1.7t，其長(zhǎng)期目標(biāo)是到2020年噸鋼二氧化碳排放量降至1.5t以下。作為減排二氧化碳項(xiàng)目的一部分，該集團(tuán)最近在其位于威爾士的塔爾博特鋼鐵聯(lián)合企業(yè)投資6000萬英鎊（約合8600萬美元）建設(shè)并投產(chǎn)了能源回收系統(tǒng)。
  通過使用回收的轉(zhuǎn)爐煤氣，將帶來超過15 MW的電能，約占其總需求的10%。換句話說，這將可以使得高質(zhì)量的焦?fàn)t煤氣可以更有效地用于帶鋼熱軋機(jī)的軋制生產(chǎn)，使得天然氣消耗量可以降低60%。總之，對(duì)塔爾博特鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的投資將使該廠二氧化碳排放量每年可以減少近30萬t，使該集團(tuán)整個(gè)歐洲鋼廠的二氧化碳排放量下降1%。
  電爐除塵控制電爐煉鋼車間氣體排放的技術(shù)包括脈沖袋式除塵器技術(shù)等。其他一些專用系統(tǒng)，如冷卻塔、強(qiáng)制通風(fēng)冷卻設(shè)備和熱交換器等也被用于冷卻熱煙塵。
  然而，意大利達(dá)涅利公司指出，應(yīng)用一些可靠的設(shè)備尚不足以成功控制空氣污染，原因是有許多設(shè)備的設(shè)計(jì)是專門針對(duì)每套生產(chǎn)設(shè)備特別設(shè)計(jì)的。該公司稱，應(yīng)特別關(guān)注利用電爐排風(fēng)罩捕獲在廢鋼入爐和電爐出鋼時(shí)產(chǎn)生的煙氣的二次除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
  二次除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅與電爐的尺寸和布置有關(guān)，而且與電爐的裝料制度有關(guān)，裝料時(shí)產(chǎn)生的煙塵數(shù)量和溫度均與裝料制度有關(guān)。電爐裝入的生產(chǎn)原料包括不同等級(jí)的廢鋼、直接還原鐵、生鐵和鐵水或是上述原料的混合物。裝料方法也對(duì)煙塵處理設(shè)備的設(shè)計(jì)有影響。上述有關(guān)二次除塵系統(tǒng)的細(xì)節(jié)必須要考慮到，才能確保空氣污染控制系統(tǒng)的效果，滿足法律和用戶要求。
  由于上述所有影響控制空氣污染系統(tǒng)效果因素的存在，因而達(dá)涅利公司環(huán)保設(shè)計(jì)部門利用計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力軟件（CFD）設(shè)計(jì)二次除塵系統(tǒng)，該軟件可以精確模擬不同系統(tǒng)的煙塵捕獲效果。
  在二次除塵系統(tǒng)開始建造之前，均用CFD模型對(duì)二次除塵系統(tǒng)的新設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。此外，該軟件也用于完善現(xiàn)有二次除塵系統(tǒng)。例如，達(dá)涅利公司通過對(duì)電爐排風(fēng)罩進(jìn)行改造提高了煙塵捕獲效率，而不必增大煙塵捕獲裝置的能力。
  改進(jìn)濕式除塵器通過安裝圓形濕式靜電除塵器（ESP），SMS Elex公司采用新開發(fā)并擁有專利的新技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的配置了濕式除塵器的煤氣清潔系統(tǒng)進(jìn)行改造。該公司將融合兩種除塵技術(shù)的裝置命名為“hydro hybrid filter”系統(tǒng)，并稱該系統(tǒng)以最低的投資使現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐除塵裝置符合最嚴(yán)格的環(huán)保規(guī)定。
  為了實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有除塵系統(tǒng)的改造，將ESP安裝在了濕式除塵器與抽風(fēng)式風(fēng)扇之間。現(xiàn)有濕式除塵器排出的尾氣溫度為70℃，并且是非常濕的。
  濕式ESP的構(gòu)造與SMS Elex公司新開發(fā)的第二代干式ESP有兩個(gè)明顯差異。首先，濕式ESP的收塵極板不能分開，且收塵極板只是在上部獲得支撐。其次，濕式ESP的內(nèi)部是通過位于氣道前后的噴嘴噴水進(jìn)行清潔。除了清潔系統(tǒng)，為了使收塵極板永遠(yuǎn)保持較濕狀態(tài)，還配有噴霧系統(tǒng)。
  SMS Elex公司稱其新開發(fā)的濕式ESP系統(tǒng)具有以下很多優(yōu)點(diǎn)：清潔后的煤氣灰塵含量低于10mg/m3；整個(gè)煤氣清潔系統(tǒng)的動(dòng)力消耗下降了50%以上；幾乎與目前所有的濕式除塵器具有很好的兼容性；現(xiàn)有除塵器所用水的配制足以用于濕式ESP系統(tǒng)而無須加大水的配置；新系統(tǒng)投資較低；可以在現(xiàn)有除塵系統(tǒng)中迅速安裝；安裝濕式ESP后不需要下游的儲(chǔ)氣柜。
  煉鐵工藝中的煤氣干法除塵系統(tǒng)在大多數(shù)的煉鐵廠都配有濕式煤氣清潔系統(tǒng)，但中國(guó)許多高爐也配有干法除塵過濾系統(tǒng)。中國(guó)的高爐操作者可以通過使用干法煤氣除塵系統(tǒng)取得很大效益。然而，在干法煤氣除塵系統(tǒng)用于世界其它鋼廠的高爐之前，該技術(shù)還須有所改進(jìn)以符合其它國(guó)家更為嚴(yán)格的環(huán)保要求。
  在開發(fā)改進(jìn)的高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)中，西門子-奧鋼聯(lián)公司提出了一個(gè)相對(duì)濕法除塵有許多優(yōu)點(diǎn)的新概念，這些優(yōu)勢(shì)是：完全可以不用對(duì)廢水和爐泥進(jìn)行處理；壓降和溫度損失更小，因而通過爐頂TRT回收的電力可以增長(zhǎng)20%～30%；可行性研究顯示新建干法除塵系統(tǒng)的成本比帶有廢水處理的除塵系統(tǒng)低30%；干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行成本下降；整套設(shè)備所需空間僅有濕法除塵系統(tǒng)的40%。
  干法除塵技術(shù)也受到一些因素的限制。由于過濾袋僅適合于在80℃～250℃之間工作，因而爐頂煤氣溫度的變化是一個(gè)非常重要的挑戰(zhàn)。鑒于此，西門子-奧鋼聯(lián)選擇了對(duì)爐頂煤氣溫度進(jìn)行控制的方法，使煤氣溫度波動(dòng)范圍符合要求。
  西門子-奧鋼聯(lián)在韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵公司的Finex?設(shè)備上安裝了一套實(shí)驗(yàn)性設(shè)備以研究干法除塵。該中試設(shè)備的處理能力是6000Nm3/h，處理的煤氣是溫度在200℃左右冷卻的煤氣。煤氣中的爐塵含量為20g/Nm3～40g/Nm3。西門子-奧鋼聯(lián)確信最新的MERIM?袋式過濾技術(shù)將可以適用于全球的高爐、Corex?設(shè)備和Finex?設(shè)備的爐頂煤氣清潔系統(tǒng)。
  用于燒結(jié)生產(chǎn)的新FGD系統(tǒng)由于煤、石油和礦石中存在大量硫，因而對(duì)許多金屬生產(chǎn)廠而言除去存在于煙氣中的含硫物質(zhì)是非常重要的。大連綠諾環(huán)境工程有限公司引入了燒結(jié)煙氣脫硫?qū)Ｓ孟到y(tǒng)（FGD）。綠諾公司與中國(guó)寶鋼聯(lián)合開發(fā)出了一個(gè)新的稱為DXT的工藝（DXT氨法燒結(jié)煙氣脫硫工藝），且聲稱相比現(xiàn)有的脫硫系統(tǒng)，這種工藝有很多優(yōu)點(diǎn)，包括脫硫效率更高、能源消耗降低、運(yùn)轉(zhuǎn)成本較低以及可以生產(chǎn)副產(chǎn)品。
  DXT利用產(chǎn)生于焦?fàn)t排放物的氨中和產(chǎn)生自燒結(jié)生產(chǎn)線的二氧化硫，并生產(chǎn)出副產(chǎn)品硫酸銨，作為化肥出售。據(jù)稱，該技術(shù)可以去除99%的硫排放。雖然這套系統(tǒng)的成本比流化床FGD系統(tǒng)高出30%～50%，但其運(yùn)行成本卻低60%。
  目前，中國(guó)政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到燒結(jié)廠安裝FGD的重要性，并將其作為環(huán)保優(yōu)先考慮的事項(xiàng)。在去年發(fā)布的政策報(bào)告中，中國(guó)政府確定了燒結(jié)煙氣脫硫目標(biāo)。政府還計(jì)劃安裝在線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置以確保燒結(jié)煙氣脫硫目標(biāo)的實(shí)施。總之，所有燒結(jié)生產(chǎn)線必須安裝FGD，否則就要關(guān)閉。截至2009年5月，中國(guó)鋼鐵企業(yè)中約有500條燒結(jié)生產(chǎn)線，但僅有40條配有FGD。2008年中國(guó)二氧化硫排放量總計(jì)2320萬t，其中有86%來自工業(yè)產(chǎn)業(yè)。
  降低燒結(jié)生產(chǎn)排放西門子-奧鋼聯(lián)開發(fā)了MEROS?，該系統(tǒng)可以降低燒結(jié)生產(chǎn)廢氣中以前采用傳統(tǒng)廢氣處理技術(shù)不能處理的灰塵、酸性氣體和有害金屬物質(zhì)以及有機(jī)物質(zhì)排放。由于該系統(tǒng)可以大幅降低燒結(jié)生產(chǎn)廢氣中的排放物，因而世界許多國(guó)家的環(huán)保部門非常關(guān)注該技術(shù)對(duì)不同顆粒的混合物的處理，包括二氧化硫、二惡英/呋喃、重金屬和氧化氮（NOx）。
  對(duì)于脫硫，可以采用兩種脫硫劑：一種是碳酸氫鈉，另一種是熟石灰。通常對(duì)脫硫物質(zhì)的選擇取決于當(dāng)?shù)氐囊�求和條件，但西門子-奧鋼聯(lián)詳細(xì)分析了這兩種物質(zhì)的脫硫效果，并指出使用熟石灰效果非常好，但當(dāng)要求有較高脫硫效率時(shí)噴入碳酸氫鈉效果更好。
  向燒結(jié)廢氣中噴入特殊的脫硫劑可以促進(jìn)DeSOx（脫硫）反應(yīng)以及與其他酸性氣體的反應(yīng)，如氯化氫氣體。每一種脫硫劑都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。潮濕的熟石灰顆粒與燒結(jié)廢氣中的所有酸性氣體成分發(fā)生反應(yīng)生成有關(guān)反應(yīng)物。除了化學(xué)成分和顆粒尺寸外，石灰的特定內(nèi)表面也是脫硫效率的關(guān)鍵。
  據(jù)西門子-奧鋼聯(lián)稱，兩種脫硫添加劑的反應(yīng)行為有著明顯不同。碳酸氫鈉用于脫硫時(shí)極快的反應(yīng)速度使其可以設(shè)定操控控制清潔氣體的排放。而熟石灰的缺點(diǎn)是其反應(yīng)速度相對(duì)較慢，但可以恒定脫硫。
  重金屬和其化合物，如汞鹽、鎘或鉛可以作為顆粒物通過過濾袋除去。由于剩余氣體塵含量非常低，因而其所含重金屬可以滿足目前的環(huán)保規(guī)定。此外，污染物的氣態(tài)部分和金屬汞可以通過活性炭等物質(zhì)吸附而去除。