烧结厂二噁英的产生机理与减排综合控制技术

烧结厂二噁英的产生机理与减排综合控制技术
烧结厂是综合性钢铁企业整个生产链的重要环节，它为高炉提供成本低廉的含铁烧结矿。烧结厂还是钢铁厂重要的“垃圾回收站”，消化了大量来自炼铁、炼钢、轧钢等过程中产生的各种含铁、含碳固体废弃物，然而，烧结厂同时又是钢铁厂的能耗大户和污染大户。

近年来，日益严格的政策法规要求和市场节能降本需求为烧结厂带来了双重压力。烧结厂的排放污染物主要有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二恶英类等。二恶英类是一种总称，主要包括：多氯代二苯并二恶英(PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(PCDFs)和共平面多氯联苯(PCBs)三类同系物。这些化合物属于持久性有机污染物，在自然环境中极难降解，能够在全球范围内长距离迁移，被生物体摄入后不易分解，并沿着食物链浓缩放大，对人类和动物危害巨大，成为近年来人们关注的焦点。

国内众多钢厂已经意识到了这个问题，对烧结机废气排放中二恶英类污染物的排放控制已经提上日程，然而由于烧结厂的一些大型烧结机的废气排放量巨大，使得目前已有的烧结烟气末端治理技术往往存在投资、运行成本高的弊病。因此开展对烧结过程中二恶英的排放规律和生成机理的研究，寻求更加合理和经济的烧结烟气中二恶英减排和控制技术势在必行。

烧结料层垂直方向的反应区和温度曲线

上图为烧结料层垂直方向温度曲线，从图中可见，烧结料层从上到下分成烧成带、燃烧熔融带、干燥煅烧带以及过湿带，热量从烧结料层的上层向下层传递，过湿带的上部平面温度<100℃且含自由水，仅比1000℃以上的燃烧熔融带底部平面低几个厘米。处于上述两个带之间的干燥煅烧带呗自上向下流动的高温烟气急速加热。干燥煅烧带的停留时间约2min。之后，焦炭颗粒开始燃烧，通过燃烧放出的热进一步加热物料，使温度达到1300℃左右，物料部分则熔融流动，停止燃烧后，床层开始冷却，熔融物再次固化烟气中PCDD/Fs排放量的影响。PCDD/Fs为铁矿石烧结过程中所有二恶英具有的代表性的同类物。图中纵坐标表示排放的PCDD/Fs量，进而完成烧结过程。

通过分析烧结过程特性及其他一些条件，认为二恶英主要是在干燥煅烧带通过从头合成过程生成的。合成过程的碳源应为上部流过来的烟气中的有机物蒸气在下部料层凝结而成的“烟粒”。烟粒典型直径属亚微米尺寸。下图为实际运行中从烧结机风箱中采集到的一颗烟粒的电镜（TEM/EELS）照片。