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在鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的浪潮中，一項(xiàng)名為“燒結(jié)煙氣CO催化氧化協(xié)同減污降碳”的創(chuàng)新技術(shù)正在引發(fā)行業(yè)震動。近日，寶武環(huán)科、寶武水務(wù)大氣治理事業(yè)部(欣創(chuàng)環(huán)保)(以下簡稱“大氣事業(yè)部”)宣布，其牽頭并協(xié)同寶鋼股份、馬鋼有限、北京華電光大研發(fā)的燒結(jié)煙氣CO催化氧化協(xié)同減污降碳技術(shù)取得重大突破，在寶鋼股份、馬鋼有限等基地連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過8個月，燒結(jié)煙氣CO催化氧化效率可以達(dá)到80%以上的預(yù)定效果。
這項(xiàng)技術(shù)的突破，正在改寫鋼鐵行業(yè)超低排放的技術(shù)圖譜。在雙碳目標(biāo)倒逼、環(huán)保政策趨嚴(yán)的背景下，寶武環(huán)科、寶武水務(wù)大氣事業(yè)部用近四年攻關(guān)并完成多個燒結(jié)現(xiàn)場工業(yè)中試、超千萬研發(fā)投入，成功破解了鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣CO治理的世界性難題，更開創(chuàng)了污染物治理與碳減排協(xié)同推進(jìn)的全新模式，將CO從“被治理的污染物”轉(zhuǎn)化為“可利用的綠色能源”，為鋼鐵行業(yè)開辟出一條環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益雙贏的新賽道。
環(huán)保倒逼：從末端治理到能源再生的技術(shù)革命
“隨著國家污染防治攻堅戰(zhàn)的深入推進(jìn)，治理工作已從傳統(tǒng)的‘藍(lán)天、碧水、凈土’目標(biāo)，轉(zhuǎn)向更為精細(xì)化的管控。CO是中國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的六項(xiàng)基本控制污染物之一，國內(nèi)多地已經(jīng)對CO排放設(shè)置了限值，唐山2018年率先劃定燒結(jié)機(jī)CO排放濃度紅線，邯鄲2021年將CO排放濃度限值進(jìn)一步收緊，河北省于2025年4月推出燒結(jié)煙氣CO排放的地方標(biāo)準(zhǔn)。在全民環(huán)保意識日益增強(qiáng)的現(xiàn)狀下，對CO實(shí)施限排是必然趨勢。”大氣事業(yè)部總經(jīng)理陳活虎指著實(shí)時監(jiān)測屏上的曲線介紹。燒結(jié)煙氣中CO，約占到整個鋼廠排放的70%，CO直接排放既是環(huán)境負(fù)擔(dān)，更是能源浪費(fèi)。當(dāng)“藍(lán)天指標(biāo)”與“雙碳目標(biāo)”雙重壓力疊加，CO末端治理技術(shù)突破成為大氣治理急需解決的命題。
多年前，大氣事業(yè)部技術(shù)團(tuán)隊(duì)在大氣治理實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了一個矛盾現(xiàn)象：為滿足脫硝溫度要求，每臺燒結(jié)機(jī)年需燃燒大量的高爐煤氣補(bǔ)熱，而隨煙氣排放的CO熱值是煤氣的4倍，CO作為能源沒有得到有效利用。
“這就像守著金山要飯吃。”陳活虎的比喻直指行業(yè)痛點(diǎn)。2022年，憑借多年深耕鋼鐵工業(yè)大氣治理的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)化平臺優(yōu)勢，大氣事業(yè)部提前布局燒結(jié)煙氣協(xié)同減污降碳技術(shù)，以先行者之姿啟動專項(xiàng)攻關(guān)，目標(biāo)直指CO資源化利用——通過催化氧化將其轉(zhuǎn)化為CO?，用反應(yīng)熱替代煤氣補(bǔ)熱，實(shí)現(xiàn)污染物治理與能耗降低的協(xié)同治理。
技術(shù)破壁：“四重抗硫”破解催化劑失活魔咒
“催化劑的抗硫、抗水性能及壽命穩(wěn)定性曾是橫亙在工業(yè)化應(yīng)用前的天塹。”大氣事業(yè)部副總工程師兼技術(shù)中心主任李紅星坦言研發(fā)之艱，燒結(jié)煙氣成分復(fù)雜、波動性大、含水率高、且有二氧化硫等污染物，對催化劑活性穩(wěn)定性有很大影響，能讓傳統(tǒng)催化劑在幾小時內(nèi)失活。傳統(tǒng)催化劑在燒結(jié)煙氣中的“水土不服”，就像在濃硫酸里保存鮮花的活性，既要抗硫抗水，還要承受溫度劇烈波動。
面對燒結(jié)煙氣成分的復(fù)雜性和前端脫硫工藝的多樣性所帶來的挑戰(zhàn)，大氣事業(yè)部創(chuàng)新性地采用“筑巢引鳳”的方式，分別與國內(nèi)多家科研院所和專業(yè)環(huán)保科技企業(yè)開展合作，組成聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)立了三個技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目子課題，聚焦實(shí)驗(yàn)室核心配方研究、中試應(yīng)用研究等開展創(chuàng)新攻關(guān)。
實(shí)驗(yàn)室里的燈光見證了無數(shù)個攻堅之夜。在三年多的時間里，經(jīng)過無數(shù)次配方試驗(yàn)后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新構(gòu)建的“多元核心、原位保護(hù)、載體穩(wěn)定、助劑促進(jìn)”四重核心產(chǎn)品配方體系，確保了催化劑的高效活性和穩(wěn)定性。
為開發(fā)適應(yīng)于鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的CO氧化催化劑及系統(tǒng)工藝技術(shù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將處于實(shí)驗(yàn)室研究階段的CO氧化催化劑產(chǎn)品推向工業(yè)中試，在馬鋼有限1號燒結(jié)機(jī)、寶鋼股份寶山基地四燒結(jié)機(jī)分別建設(shè)CO催化氧化工業(yè)中試平臺，針對不同的工藝分別建立平臺，配備了完善的試驗(yàn)、監(jiān)測和控制設(shè)備，為催化劑的工業(yè)試驗(yàn)提供了真實(shí)可靠的應(yīng)用環(huán)境，確保了試驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。
在安徽馬鋼有限1號燒結(jié)機(jī)轟鳴的廠房旁，一組深藍(lán)色催化反應(yīng)裝置正悄然改變著鋼鐵行業(yè)的減排邏輯——入口處4000ppm的CO濃度，經(jīng)過層層蜂窩狀催化劑模塊，出口濃度已降至2000ppm以下，脫除效率達(dá)50%，同時釋放出的熱量，直接替代了傳統(tǒng)脫硝工藝的煤氣補(bǔ)熱系統(tǒng)，系統(tǒng)升溫約20℃，真正實(shí)現(xiàn)“吃干榨盡”。據(jù)了解，在寶鋼股份寶山基地四號燒結(jié)機(jī)的CO工業(yè)中試裝置屬于二代產(chǎn)品，其CO脫除效率高達(dá)80%，釋放出的熱量可完全替代脫硝工藝所需要的煤氣補(bǔ)熱系統(tǒng)，系統(tǒng)升溫可高達(dá)40℃以上。
“系統(tǒng)已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過8個月，效果良好。更令人振奮的是，在此期間，系統(tǒng)經(jīng)歷了多次燒結(jié)同步開停機(jī)試驗(yàn)以及低溫、高SO2沖擊試驗(yàn)，催化劑展現(xiàn)了對工況變化的良好適應(yīng)性和壽命穩(wěn)定性。”大氣事業(yè)部技術(shù)中心主任研究員李豐記憶猶新，最驚心動魄的是去年的一次定修重啟，現(xiàn)場停機(jī)幾天后，系統(tǒng)在數(shù)小時內(nèi)完成從冷態(tài)到280℃的躍升，CO脫除效率迅速恢復(fù)至停機(jī)前水平，催化劑效率始終穩(wěn)定在50%以上。
中試平臺交出硬核成績單的同時，意味著該公司首次實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)煙氣CO高效治理與節(jié)能降碳的深度耦合。經(jīng)第三方核算，以一臺360m2燒結(jié)機(jī)為例，應(yīng)用該技術(shù)后，一年可減排5萬噸CO，節(jié)約高爐煤氣超過1億立方米，相當(dāng)于減碳8萬噸，節(jié)省能耗及碳交易成本逾2000萬元。
蝶變：節(jié)能共享催生綠色轉(zhuǎn)型加速度
在湖北鄂鋼，管廊間穿梭的集裝箱式移動測試裝置引人注目。這些“會走路的實(shí)驗(yàn)室”已奔赴鄂鋼、重鋼等基地，以80%的CO氧化效率交出商業(yè)測試首份答卷。
“技術(shù)突破必須轉(zhuǎn)化為商業(yè)模式創(chuàng)新。”大氣事業(yè)部副總經(jīng)理倪建東介紹，企業(yè)推出“節(jié)能效益分享”模式：大氣事業(yè)部投資建設(shè)催化系統(tǒng)，通過BOO等模式與鋼企共享8-10元/噸燒結(jié)礦的節(jié)能收益，投資回收期縮至2年以內(nèi)。
為推動該技術(shù)商用示范工程的落地，大氣事業(yè)部正打造“移動測試平臺+定制化服務(wù)”體系——這“就像‘技術(shù)集裝箱’開到哪里，現(xiàn)場檢測、方案設(shè)計、效益測算72小時內(nèi)完成。”這種敏捷服務(wù)模式，讓技術(shù)適配不同脫硫工藝(SDA、CFB、濕法)，復(fù)制推廣周期大大縮短。目前，移動測試裝置已運(yùn)往鄂鋼、重鋼、德盛等鋼鐵生產(chǎn)基地，鄂鋼2號燒結(jié)機(jī)商業(yè)測試已于4月開啟測試，目前運(yùn)行良好，效率在80%左右。
站在“雙碳”戰(zhàn)略向縱深推進(jìn)的歷史節(jié)點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)的突破具有多重戰(zhàn)略意義。環(huán)境效益方面，如果在鋼鐵行業(yè)得到全面應(yīng)用，則可助力鋼鐵行業(yè)年減排3000萬噸CO?當(dāng)量。經(jīng)濟(jì)效益層面，若在寶武全部推廣，年節(jié)約能源成本將突破10億元。更深遠(yuǎn)的是，它為中國工業(yè)探索出一條“治理即增效”的創(chuàng)新路徑。
“綠色不應(yīng)是工業(yè)文明的裝飾色，而應(yīng)是高質(zhì)量發(fā)展的底色。”大氣事業(yè)部總經(jīng)理陳活虎在采訪中描繪出技術(shù)進(jìn)化的下一站：企業(yè)正在繼續(xù)研發(fā)新一代催化劑，結(jié)合智慧控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)污染物與碳排放的協(xié)同優(yōu)化。隨著“雙碳”戰(zhàn)略深入推進(jìn)，這場始于燒結(jié)煙氣的綠色革命，正在重塑中國鋼鐵的全球競爭力。
編輯：徐晨杰
圖片：寶武環(huán)科、寶武水務(wù)提供
出品：寶武融媒體中心
原標(biāo)題：成功探索“治理即增效”的創(chuàng)新路徑！寶武環(huán)科、寶武水務(wù)破解燒結(jié)煙氣CO治理世界性難題
