前言：中国金属学会于2025年10月15日~17日在天津召开了“2025年全国冶金烧结绿色低碳关键技术研讨会”。会议主题是低成本智能烧结、高效节能减污降碳。会议围绕烧结球团降本增效、绿色低碳、减污降碳技术以及CO消纳治理技术进行了深入的交流探讨，会议秘书处将对此次会议的相关技术进行整理、征询并陆续报道。
1 背景介绍
钢铁工业作为国家基础工业的支柱，其生产过程伴随着大量的能源消耗和一氧化碳、VOCs、氮氧化物等污染物排放，这些污染物主要来源于烧结机头烟气、炼钢一次烟气、炼焦焦炉烟囱和干熄焦废气等，不仅对环境造成严重破坏，还会对人体健康产生重大威胁。
随着国家"双碳"战略的推进和环保政策的持续收紧，钢铁行业面临着前所未有的环保压力；与此同时，一氧化碳作为可燃气体，既是污染物，也是潜在的能源载体，如55何实现其高效治理与能源回收利用，成为钢铁企业关注的焦点。宁波太极环保自2018年开始研发，首创DS燃净热能回收系统，通过高效燃烧技术实现CO与VOCs的一体化深度氧化去除，并耦合脱硝功能，在单一系统内协同净化多种污染物。同时，系统创新性地集成热能回收装置，将污染物分解过程中释放的热量有效回收利用，显著降低整体运行能耗，帮助企业实现了从“单一治理”到“协同净化”，从“能耗大户”到“节能先锋”的革命性跨越。
2 存在问题及治理难点
钢铁行业废气治理面临多重挑战，这些挑战主要源于污染物本身的特性和现有技术的局限性：浓度波动大：钢铁生产过程中，不同生产阶段、不同操作条件会导致废气浓度和流量大幅波动。以烧结工序为例，CO浓度通常在5000-10000 mg/m3范围内波动，NOx浓度也在200-400 mg/m3之间变化，这种不稳定性使传统治理技术难以稳定运行；复杂组分共存：钢铁烟气中多种污染物共存，除VOCs、CO和NOx外，还含有二氧化硫、二噁英、重金属等多种污染物，产生协同干扰，影响治理设备的稳定运行和处理效率；能源消耗高： SCR催化脱硝技术需要在210-350℃的温度条件下运行，对低温烟气（90-150℃）需额外加热，造成能源消耗增加。独立SCR系统需要消耗大量天然气、高炉煤气或电能对烟气进行加热，运行成本极高；系统协调难：多套治理设施并行运行，系统间协调控制困难，容易产生二次污染或设备间的相互干扰。
3 技术路线
3.1 DS燃净热能回收系统耦合SCR脱硝功能
DS燃净热能回收系统耦合SCR脱硝功能包括间接热回收模块I、蓄热回收模块II、燃净模块和SCR脱硝模块组成，如下所示。
图1 工艺原理图
该装备的工艺路线为：除尘烟气依次经过间接换热模块、蓄热模块回收热能升温，在燃净模块内充分燃烧，温度达到850℃左右，去除CO、VOCs并产生热量，燃净后高温烟气再次通过蓄热模块，以换热形式将热量传导新进入的低温烟气以回收热量，如果热量过剩，还可以设余热锅炉以蒸汽或电力形式回收热量，烟气温度达到280~350℃后进入SCR脱硝模块去除NOx，脱硝后烟气最后再进入间接换热模块换热，温度降低到180℃以下，进一步回收热能后，将去除CO、VOCs、NOx多污染物的净化烟气排出。
该系统通过蓄热回收模块及周期性切换气流方向，实现热量的高效回收，热回收效率可达95%以上，整个烟气系统进出口温差只有40℃甚至更低，意味着只需很低浓度一氧化碳，即可实现系统自供热运行，无需额外燃料补充，实现节能减排。
4 技术优势
· 工艺流程创新：将间接换热模块、蓄热模块、燃净模块和SCR脱硝模块有机结合起来，通过燃净模块高效去除CO、VOCs，同时将烟气自燃产生热量回收用于SCR脱硝升温，去除NOx，多余热量可用于产生蒸汽或发电，排出高温烟气再次经过蓄热与间接换热模块回收热量，实现多污染物协同去除及余热再循环利用。整个系统热回收效率高达95%以上，在CO废气浓度达到一定值时可实现自供热操作，无需辅助燃料。同时，排出的高温烟气为SCR脱硝提供了适宜的反应温度，省去了SCR系统单独加热的能耗，实现了能源的梯级利用。相比传统治理技术，该系统运行能耗可降低30%-50%，节能降耗及经济效益显著。
· 关键换向设备-辅助气封硬密封提升阀结构：通过结合耐高温主硬质密封+辅助动态气幕密封技术，达到零泄漏，解决传统阀门在高温、高腐蚀工况下的泄漏难题，CO、VOCs去除率可达99%以上，大幅提升DS燃净系统的可靠性与环保性能。
· 采用多级分流技术，导流叶片阵列与网孔分封板相结合：调整气流方向与分布，提高炉内温度均匀性及烟气处理效果。根据现场实际测量反馈不断修正CFD流场模拟仿真模型，优化流场设计。
· 通过蓄热温控、原烟气参数调控等实现烟气处理系统精确智能控制：DS燃净热能回收系统拥有燃净模块温度调控、燃净后烟气温度调控、原烟气可燃性气体浓度调控等多元控制项，自动化程度高，安全、可靠性高。
· 采用高温氧化技术，系统稳定、适应性强：可处理浓度波动大、成分复杂的烟气，蓄热体可稳定运行5-8年，甚至10年以上，投资回报周期短2-4年，不像催化氧化处理一氧化碳方式，催化剂1-2年需进行更换。
· 能源回收，绿色低碳：系统在净化烟气减碳的同时，可将多余的热量导出，用于生产工艺预热、蒸汽或发电，进一步挖掘节能潜力，减少企业整体碳排放。实现超低排放，促进循环经济发展。
5 经济性分析
以钢厂230平方烧结机 145×104Nm3/h风量为例进行经济性分析。
具体流程图下：将间接换热器GGH 冷测出口烟气引入DS燃净热能回收系统进行净化处理、升温，充分利用烟气中CO高温氧化产生热量，维持自身运行，满足SCR 脱硝反应所需温度，替代原烟道烟气加热直燃热风设备，多余热量可用于余热锅炉产蒸汽发电。烟气(87℃) - GGH 冷侧(180℃) - DS燃净热能回收系统(850℃) – SCR(210℃) – GGH 热侧(114℃) - 增压风机 - 排放。
节能减排计算如下:
230平烧结机，145×104Nm3/h，CO浓度10000mg/m3计算
在此CO浓度下，系统达到自平衡，正常运行无需消耗额外高炉煤气，多余热量用于产生蒸汽或发电，预计可产蒸汽约为17吨/小时，年收益为1400万元，如果按照原系统使用直燃炉加热，则需要额外消耗12000立方/小时高炉煤气，现在每年可节约950万元；如果考虑环保减碳税收益，扣除运行费用，预计年收益在4800万左右；考虑设备投资及维修费用，预计投资回收期在2-3年左右，经济和社会效益显著。
6 技术研发及工程案例
自2018年开始，公司成立专项团队，长期专注于该废气治理设备研发，建立了多项自主知识产权的核心技术，目前产品已取得2项发明专利，5项实用新型专利。同时第一、二代DS燃净技术产品已在高能环境、兰溪自立环保等企业投入使用，该项目已经推广应用14套，其中9套正常运行，5套在建，累计总处理风量超过110万Nm3/h，为公司在设计、制造、安装调试、售后服务等积累了丰富经验。
6.1 案例1 冶炼行业深度烘干机全烟气处理，风量40000Nm3/h
6.2 案例2 冶炼行业焙烧炉烟气脱硝脱碳项目，风量45000Nm3/h
6.3 案例3 冶炼行业焙烧炉熔炼炉烟气，风量45000Nm3/h
6.4 案例4冶炼行业深度烘干机全烟气处理，风量150000Nm3/h
6.5 案例5 冶炼行业深度烘干机全烟气处理，风量45000Nm3/h
6.6 案例6 烘干炉烟气脱硫与CO/VOCs治理项目，风量45000Nm3/h
供稿：宁波太极环保设备有限公司