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烧结废气零排放：从政策倒逼到技术破局
2026-05-08
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烧结废气零排放：从政策倒逼到技术破局
冶金工业规划研究院
冶炼原料处
刘文权
一、政策驱动：超低排放与碳达峰的双重约束
烧结工序是钢铁生产流程中污染物排放最为集中的环节，其废气排放量占钢铁全流程的40%以上，含尘量高、成分复杂、温度波动大，治理难度极高。
近年来，国家层面密集出台政策，推动烧结工序从“达标排放”向“超低排放”乃至“零排放”跃升。烧结废气零排放是指钢铁企业烧结工序（含烧结机、环冷机、配料、破碎、转运等全流程）产生的所有工艺废气、烟气，经循环利用、余热回收、深度净化处理后，不再向大气环境直接外排，实现废气全量闭路循环或资源化利用，同时污染物排放浓度趋近于零的环保控制状态。
（一）超低排放改造是硬性约束
生态环境部等五部委联合印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》明确要求，烧结机机头烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10毫克/立方米、35毫克/立方米和50毫克/立方米。
2025年，中国金属学会将“烧结环冷余热高效利用及废气零排放技术”列为年度低碳冶金技术重要进展，标志着烧结废气治理从“超低排放”（末端治理达标外排）向“零排放”（过程循环利用）跃升。首钢股份通过该技术实现环冷机废气100%回用，在零外排条件下达到超低排放水平，代表了减污降碳协同治理的技术前沿。
生态环境部于2024年发布的《钢铁工业烧结废气超低排放治理工程技术规范》（HJ1408—2024，2025年4月1日起实施）首次将烟气循环、环冷废气回用、全封闭纳入工程技术要求，明确零排放相关设计、监测、运行规范，是改造与验收依据，支持环冷废气全循环+烧结烟气内循环实现近零/零外排。
（二）能效标杆成为新标尺
工信部“能效领跑者”制度推动行业能效水平持续提升，2023年首钢京唐以39.90千克标煤/吨的能耗水平成为烧结工序能效标杆。极致能效工程要求新建及改造项目烧结工序能耗不高于45千克标煤/吨，先进企业已通过技术创新实现40千克标煤/吨以下的运行水平。首钢股份360平方米烧结机通过实施废气零排放改造，工序能耗降至38.06千克标煤/吨，固体燃耗最低43.16千克/吨，达到行业领先水平。
（三）碳排放管控形成长期压力
烧结工序碳排放占钢铁生产流程的15%～20%，主要来自固体燃料燃烧与电力消耗。在碳达峰碳中和背景下，减少烧结废气排放、提升能源利用效率，已成为钢铁企业降碳的核心抓手。
二、技术路径：废气循环利用的三维突破
烧结废气零排放并非简单的“不排气”，而是通过技术创新实现废气的梯级利用与循环回用，形成“余热回收－污染物协同治理－工艺优化”的系统解决方案。
（一）环冷机废气零排放：余热回收的极致化
环冷机是烧结矿冷却的关键设备，传统模式下冷却废气直接外排，既浪费余热又增加环保负荷。首钢股份历时8年攻关，成功开发“烧结环冷余热高效利用及废气零排放技术”，构建了“环冷—烧结风量协同匹配”模型与“废气梯级循环”工艺两大核心技术体系。
技术机理在于：将环冷机中后段低温废气（300~450℃）全部引至烧结机料面作为助燃空气，在烧结烟气循环比例30%工况下实现零外排；同时通过优化卸料溜槽和烟罩坡度设计强化密封，结合梯级利用原理提升余热品质。该技术使余热锅炉入口温度提高40~60℃，烧结工序蒸汽回收量提升近40%，年增发电1600万千瓦时，相当于减排二氧化碳1.2万吨。
智能控制是零排放稳定运行的保障。首钢股份开发国内首套烧结矿冷却状态在线监测系统，实时获取出矿温度、粒度数据并动态优化冷却制度，确保在废气全循环条件下烧结矿冷却效果不受影响。应用后返矿率降低0.3个百分点，固体燃耗降低0.6千克/吨，烧结矿转鼓强度由83.92%提升至85.14%，实现了环保与质量的双赢。
（二）热风烧结：废气显热的直接回用
热风烧结技术将烧结过程产生的高温废气（150～230℃）循环回用至烧结料面，替代常温空气作为助燃气体。这一技术路径具有三重效益：节能降耗方面，利用热风显热可减少固体燃料消耗1~2千克/吨；减排降碳方面，废气中CO二次燃烧降低一氧化碳排放，烟气再循环减少NOx生成；质量提升方面，缓解矿料因冷却过快产生的热应力，烧结矿产量提升1%～2%。
沧州中铁装备制造材料有限公司在1号～4号烧结机系统改造中，采用烟气再循环+富氧燃烧技术，将环冷机末段热风尾气回送至烧结料面，实现环冷机零排放目标。同时配合环冷机全热利用和能量梯级利用，新建30兆瓦汽轮发电机组，使吨矿发电量提升近一倍，年减碳达十万吨。
（三）块矿烘干：废气余热的资源化拓展
烧结废气（特别是环冷机中低温段废气）温度稳定、流量大，是优质的烘干热源。将废气引至块矿烘干系统，可替代燃气或蒸汽，实现能源的跨工序梯级利用。该技术路径的关键在于废气净化与温度匹配：通过高效除尘与脱硫脱硝处理，确保废气满足块矿烘干工艺要求；通过风量与温度调控，实现烘干效率与能源利用的最优平衡。
天津铁厂（天铁）已投产试运行的首台立式烘干窑项目，代表了块矿烘干技术的创新方向。该项目由重庆焱龙节能环保科技股份有限公司提供技术支持，采用烧结环冷废热作为热源，与传统烘干窑方式相比具有显著优势：投资更省，设备结构简化，土建及安装成本大幅降低；运行成本更低，利用废热替代燃气或蒸汽，能源成本显著下降；更环保更节能，实现烧结废气资源化利用，减少碳排放和污染物排放。该项目建成后，将成为烧结废气零排放与块矿烘干技术耦合的示范工程。
方大特钢利用烧结环冷机余热替代传统煤气烘干工艺进行块矿烘干改造，实现了显著的节能降碳效果。该技术充分利用环冷机三段低温废气（约300℃）的余热资源，替代高炉煤气作为烘干热源，不仅降低了煤气消耗，更减少了二氧化碳排放，形成了“烧结-高炉”协同降碳的良性循环。
兴澄特钢则利用烧结环冷余热对高炉槽下焦炭及块矿进行烘干，降低焦炭水分1%。通过将环冷机废气引至高炉槽下烘干系统，实现了余热资源的跨工序利用，改善了高炉炉料结构，烘干后的块矿水分降低、强度提升，可减少高炉焦比、提高透气性能，为高炉顺行和降碳创造了有利条件。块矿烘干技术的应用，不仅拓展了烧结废气的利用途径，更通过改善入炉原料质量，实现了上游工序节能降碳与下游工序提质增效的双重效益。
三、实践案例：多路径技术示范
（一）首钢股份：环冷机"三零"技术体系
首钢股份8号360m²烧结机是全国重点大型耗能钢铁生产设备节能降耗对标竞赛"冠军炉"，其烧结废气零排放实践代表了行业最高水平。
技术架构上，首钢构建了"三零"技术体系：零废气外排、零粉尘泄漏、零能量浪费。通过实施CO催化氧化—烟气循环协同技术，外排烟气CO浓度降低38.66%；通过环冷机液密封与智能热平衡动态建模，实现废气100%回收；通过数字孪生管控系统，提高配料精确度和运行效率。
运行成效显著：环冷机废气实现全天候零排放，吨矿发电量提升超过50%，高炉煤气消耗减少66.63%，烧结固体燃耗最低至43.16千克/吨，蒸汽回收最高实现109.42千克/吨。颗粒物、SO2和NOx排放浓度分别低至2.3毫克/立方米、3.3毫克/立方米和20.6毫克/立方米，远低于国家标准。
技术推广价值突出。该技术已申请专利7项，相关成果被纳入《钢铁行业超低排放改造技术指南》，为全球钢铁节能降耗与环保协同提供了可复制的新样板。
（二）沧州中铁：全热利用与能量梯级
沧州中铁装备制造材料有限公司作为北方重要的热轧带钢生产基地，其烧结系统节能降碳升级改造项目代表了民营钢铁企业的技术突破路径。
改造背景在于解决三大痛点：余热回收率低（吨矿发电量仅12千瓦时，低于行业先进水平）、环保指标不达标（粉尘和CO排放超标导致限产）、设备老化严重（年发电量以5%~8%幅度递减）。
技术方案采用“两步走”策略：降碳改造层面，应用烟气再循环、富氧燃烧技术，实现烧结环冷机零排放；节能改造层面，通过环冷机全热利用和能量梯级利用，改造余热锅炉烟气系统并优化设备，新建30兆瓦汽轮发电机组。
实施成效亮眼：项目历时257天于2025年1月投产，实现环冷机零排放，发电量提高近一倍，年减碳十万吨。投资回收期仅2~3年，在政策支持叠加下具备显著经济效益。
（三）天津铁厂：立式烘干窑的创新实践
天津铁厂首台立式烘干窑项目采用烧结环冷废热作为热源，代表了块矿烘干技术的创新方向。该项目与传统烘干窑相比具有三大优势：投资更省，设备结构简化，土建及安装成本大幅降低；运行成本更低，利用废热替代燃气或蒸汽，能源成本显著下降；更环保、更节能，实现烧结废气资源化利用，减少碳排放和污染物排放。项目建成后，将成为烧结废气零排放与块矿烘干技术耦合的示范工程，为行业提供可复制的技术路径。立式烘干炉与传统回转烘干机参数对比见表1。
四、经济性与可行性分析
烧结废气零排放技术的推广，需综合考量技术可行性、经济合理性与政策合规性。
（一）技术可行性已得到充分验证
首钢、沧州中铁等企业的实践证明，通过优化环冷机密封、开发智能控制系统、构建梯级利用流程，可在不影响烧结矿质量的前提下实现废气零排放。天津铁厂、方大特钢、兴澄特钢的块矿烘干实践表明，烧结废气用于块矿烘干技术门槛相对较低，关键在于废气净化与系统匹配。
（二）经济合理性取决于能源价格与政策激励。
以首钢为例，年增发电1600万千瓦时，按0.5元/千瓦时计算，年增收800万元；固体燃耗降低0.6千克/吨，按年产能400万吨计算，年节约燃料成本约1500万元。天津铁厂立式烘干窑项目投资省、运行成本低，通过替代高炉煤气，可显著降低能源成本。沧州中铁项目吨矿发电量提升近一倍，投资回收期2~3年。在碳交易、绿电溢价等政策激励下，经济性将进一步增强。
（三）政策合规性是刚性约束。
随着超低排放改造深入推进，未达标企业面临限产、停产风险。废气零排放技术不仅满足环保要求，更能争创能效标杆、获取政策红利，成为企业可持续发展的必选项。
五、未来展望：从单一技术到系统集成
烧结废气零排放技术的发展，正呈现三大趋势。
（一）技术集成化
单一技术向“烟气循环+余热发电+固废协同”的系统解决方案演进。沧州中铁5号烧结机项目已探索协同处理除尘灰、市政污泥等固废，实现减污降碳与资源循环的多重目标。
（二）能源网络化
烧结废气余热将与企业整体能源系统深度耦合，通过智慧能源管理平台实现跨工序、跨区域的优化调度。块矿烘干、高炉热风炉预热、厂区供暖等多元化利用途径将进一步拓展。
（三）标准体系化
随着技术成熟度提升，行业将建立烧结废气零排放的技术标准、检测方法与评价体系，推动技术成果的标准化、规模化应用。
六、结语
烧结废气零排放是钢铁行业超低排放改造与深度降碳的关键战场。首钢股份的“三零”技术体系、沧州中铁的全热利用模式、天津铁厂的立式烘干窑创新实践，以及方大特钢、兴澄特钢的块矿烘干应用，为行业提供了可复制的技术路径。从环冷机废气梯级循环到热风烧结，从块矿烘干到固废协同，烧结废气正从“污染物”转变为“能源品”与“资源品”。在“双碳”目标引领下，技术创新将持续推动烧结工序向零排放、零能耗、零浪费的“三零”目标迈进，为钢铁工业绿色低碳转型注入新动能。
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