——低劣活性焦脱硫是阻碍重点钢铁城市空气质量加快改善的重大症结
钢铁烧结活性焦脱硫上传环保的SO2排放数据不是最终值
钢铁烧结活性焦脱硫脱硝工艺的原理是：利用活性焦反应器内活性炭颗粒所具有的巨大吸附表面积（如图 1所示），将烧结烟气中SO2吸附在活性炭的微孔容腔内，然后将吸附SO2的活性炭颗粒通过输送装置转移至解析塔；在解析塔内通入约400℃的高温空气，将活性炭微孔容腔内的SO2解析生成体积密度大约为25%的“富硫气”；用管道将“富硫气”，送至副产物制备系统，加入不同的反应剂，与SO2反应生成不同的副产物。
从图 2可知，烧结烟气中的气态SO2在吸附塔、解析塔这两个环节只是被吸附和浓缩富集，并没有被反应固化。活性焦脱硫脱硝工艺的脱硫化学反应，实际是在“富硫气”制备副产物的环节中进行。
因此，钢厂烧结烟气中SO2是否被真实高效脱除，关键要看“富硫气”制备的副产物产量是否与上传环保的SO2“超低排放”值之间能否平衡。
一些钢厂烧结活性焦的副产物产量与SO2总量物料严重不平衡，表明SO2大量“偷排”
目前，我国钢铁烧结活性焦“富硫气”制备的副产物一般有硫酸和焦亚硫酸钠两种。其反应方程式分别为：
钢铁烧结活性焦“富硫气”制备硫酸和焦亚硫酸钠的工艺流程图分别见图 3、图 4。
从工艺流程图可知，钢铁烧结活性焦脱硫的气态SO2固化反应其实是发生在副产物制备环节。因此，按照质量守恒原则，“富硫气”副产物生成量换算出的SO2量应等同于脱除的烟气SO2总量，但如果出现固化SO2量远低于脱除烟气SO2的总量，就可以断定烧结活性焦脱硫工艺系统存在SO2“偷排”情况，上传环保平台的“达标”数据是不真实。
同时，从工艺流程图可知，活性焦系统的吸附、解析和副产物制备环节，均为正压运行。这样任何一个环节存在密封不严的情况，烟气或“富硫气”就会“跑、冒”到大气中，变相SO2“偷排”。
一些钢厂烧结活性焦系统的“富硫气”制备副产物的装置区“跑、冒”严重，存在较严重的氨味呛鼻、环境恶劣、人员难以靠近等情况。为此，一些钢厂将活性焦的副产物生产装置区列为危险区，人员进入须戴防毒口罩。如图 5、图 6所示。
以某钢厂烧结活性焦系统存在“脱除”SO2总量与副产物焦亚硫酸钠产量严重的物料不平衡情况，说明该钢厂的烧结活性焦系统存在SO2大量“偷排”的情况。
从上述富硫气与烧碱反应制备焦亚硫酸钠的反应方程式可知，“富硫气”中脱除的1吨SO2与0.83吨纯碱反应，产生1.5吨焦亚硫酸钠。
该钢厂烧结机为230㎡，干标烟气量为70万Nm³/h、烟气原始SO2浓度为750mg/Nm³，按活性焦出口SO2排放浓度最大值35mg/Nm³（超低排放指标）计算，该活性焦系统理论上每天最少富集的SO2总量为12吨。
为此，该厂“富硫气”制备焦亚硫酸钠系统每天需加纯碱10吨，生成的焦亚硫酸钠至少为18吨。
但从该钢厂焦亚硫酸钠外售公告可知，其焦亚硫酸钠的产量仅为10吨/天。
因此，按照该钢厂活性焦系统的实际焦亚硫酸钠产量10吨/天进行反推，则该厂烧结烟气SO2被活性焦系统脱除的SO2总量仅为6.7吨/天，另有5.3吨/天的二氧化硫就地散发“偷排”，折算SO2外排大气的浓度为315mg/Nm³，超标排放9倍。
另外，因活性焦“富硫气”主要成分为SO2，属于《危险化学品重大危险源辨识》GB18218-2009中的“有毒气体”，有一定的存储临界量限制。为避免重大危险源管理的繁琐，目前的活性焦工艺直接通过管道送往硫酸或焦亚硫酸钠制备区，中间没有任何的缓冲储存装置。这样，一旦硫酸或焦亚硫酸钠制备系统因设备问题停机检修，烧结机、活性焦系统还在运行，富集的SO2气体将无法处理。因此副产硫酸或焦亚硫酸钠系统相当于活性焦工艺的咽喉，必须保证与前级的活性焦吸附/解析系统，以及烧结机同步运行。
硫酸或焦亚硫酸钠制备系统本身就是一个复杂、庞大的化工装置，拥有包括吸收塔、三级反应釜等诸多化工设备，故障率往往较高，易导致系统停运，此时如果不相应停烧结机，则“富硫气”只能就地散排（“偷排”）。如图7所示。
活性焦“富硫气”制备副产物的废水处理是钢厂环保的“世界难题”和监管盲区
网络上一则某钢厂烧结活性焦脱硫脱硝系统因为配套的脱硫制酸废水处理设施停用导致钢厂被环保处罚的消息，引起了钢铁行业的巨大反响。
烧结活性焦脱硫脱硝工艺，俗称“干法脱硫工艺”，因其不产生有碍观瞻的烧结湿法脱硫烟囱的“白龙拖尾”问题而受推荐。既然是“干法脱硫”，应不产生脱硫废水，但为什么上述钢厂会因为烧结活性焦脱硫系统的制酸废水设施而被环保部门处罚？
烧结烟气中除了SO2外，还有NOx、HF、HCl、重金属以及二噁英等多组分污染物。活性炭颗粒对烧结烟气中的多组分污染物并不能选择性吸附。同样，解析塔中的高温空气也无法选择性解析SO2，这就造成“富硫气”中必定包含一定浓度的其他污染物（例如，HCl、HF、重金属、二噁英等）。
另外，一般钢铁烧结活性焦脱硫工艺均利用活性炭所具有的微量催化活性，通过喷氨将烟气中的NOx，催化还原成N2和水，实现一定的烟气脱硝。但由于活性炭的催化活性很弱，要实现超低排放的高脱硝率，必须过量喷氨。因此，活性炭脱硝的氨逃逸往往很高。这样，“富硫气”中还含有大量的氨气。
因此，“富硫气”除了含有SO2外，还含有大量其余多组分污染物，包括氨气。
活性焦脱硫工艺污染物成分复杂的“富硫气”在反应制备硫酸或焦亚硫酸钠之前，就必须预净化除杂质，一般采用新鲜水对“富硫气”进行多级喷淋洗涤，除去可溶性的气体、粉尘等杂质。这就是活性焦“干法脱硫”产生大量成分复杂“脱硫”废水的主要原因。
因清洗“富硫气”产生的废水成分复杂，处理达标的技术难度极高，为此被称为“世界难题”。
从这一“世界难题”的报道分析，我国一些尚未解决“世界难题”的钢铁烧结活性焦工艺“富硫气”制备副产物系统废水处理装置应存在不同程度的无法稳定、正常运行的问题。这应是上述某钢厂因烧结活性焦脱硫脱硝装置废水设施停用被处罚的原因。
一些低劣钢铁烧结活性焦脱硫应是阻碍重点城市空气质量加快改善的重大症结之一
我国一些重点城市重污染天气多发、频发问题依然严重。2022年1月3日起，我国华北平原中南部、关中地区、长江中游地区等地再次出现重污染。
我国重点城市几乎每次重污染过程中的PM2.5浓度升高，主要表现为硫酸盐和硝酸盐PM2.5浓度的大幅升高，如下图所示。
对大气质量影响权重最大的硫酸盐、硝酸盐PM2.5，分别主要来自于硫氧化物（SOx：SO2和SO3）和氮氧化物（NOx：NO NO2）的二次转化，工业烟气排放所产生的占比超60%以上，其中又以燃煤电厂、钢铁行业的贡献最大，分列第一、二。
2013年，我国燃煤发电行业率先开展脱硫脱硝超低排放。至2019年底，全国8.9亿千瓦，京津冀更是100%燃煤火电装机完成了脱硫脱硝超低排放，这促进了我国2017、2018、2019年大气质量逐年迅速改善、PM2.5浓度大幅下降。
钢铁烧结工序是钢铁生产全流程中“最脏”的环节，是钢厂烟尘、SO2和NOx的最大排放源，综合占全厂总量达到70%以上。烧结烟气中除了SO2、NOx外，还包括SO3、HF、HCl、重金属、二噁英等多污染物。其中，烧结工序烟气所独有的二噁英是国际公认的一级致癌物，对人体健康危害极大。
2018年开始，“2 26”城市及汾渭平原的钢厂，陆续参照电力行业的超低排放指标（NOx、SO2、烟尘排放浓度分别不超过50mg/Nm3、35 mg/Nm3、10mg/Nm3），开展烧结烟气脱硫脱硝升级治理。公开数据表明，国内约6.8亿吨粗钢产量已完成和正在实施超低排放改造，其中，约2.25亿吨钢产能完成超低排放改造公示。但近两年，我国京津冀及周边地区的钢铁大省和钢铁城市秋冬季天气多发频发问题却未得到明显改善，可见，在已实施的一些钢铁烧结机超低排放中，存在低质量问题。
据不完全统计，我国有上百台套钢铁烧结机超低排放改造选用活性焦脱硫工艺。但由于市场竞争无序和信息不对称，一些钢厂在选择烧结活性焦工艺装置时，往往以最低价为中标原则，导致建成的活性焦系统质量差，烟气“跑、冒”严重，副产物制备环节的废水处理装置更是难以稳定运行，导致活性焦吸附、富集的气态SO2、SO3，大量重新逃逸（“偷排”）到当地大气中。这应是一些重点钢铁城市大气质量进一步改善受阻的重要症结。
钢厂烧结活性焦系统上传环保监管平台的SO2排放数据只是过程值。一些低劣烧结活性焦脱硫上传环保的SO2排放数据表面上“达标”，实际严重超标。
钢铁烧结活性焦脱硫的环保督察，除了检查SO2在线监测仪器和手工监测烟囱排放的SO2数据外，更重要是要督察钢厂是否通过“富硫气”制备副产物的环节大量偷排SO2。具体可以从以下三方面着手：
一算副产物的产量是否与脱除的SO2总量符合化学计量数之比；二闻副产物生产区是否存在严重“呛鼻”、“辣眼”的气体；三看副产物制备的废水处理装置是否正常运行。
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