揮發性有機化合物（volatile organic compounds，簡稱VOCs）通常是指在常溫常壓下，具有高蒸氣壓、易揮發的有機化學物質，主要包括脂肪族和芳香族的各種烷烴、烯烴、含氧烴和鹵代烴等，如苯、甲苯、二氯甲烷、甲醛和乙酸乙酯等。

VOCs種類繁多，但在監測和監管時不可能把所有揮發性有機物囊括進去，因此，有時也用一些指標來表征VOCs，如TVOC、NMVOC和碳氫化合物等。VOCs一般具有較強的刺激性和毒性，部分具有致畸、致癌、致突變作用，相當一部分有易燃易爆等特性；部分VOCs是引起光化學煙霧的因子；鹵代烴類VOCs可破壞臭氧層，引起溫室效應；VOCs也是臭氧和PM2.5共同的重要的前體物，而灰霾天氣與臭氧和PM2.5環境質量濃度密切相關。因此，研究VOCs的產生、減少VOCs的排放，對人體和生物健康、生態環境以及減排臭氧、PM2.5和霧霾具有重要意義。

美國是世界上第一個立法管控VOCs的國家，其VOCs定義是目前世界各國中唯一經過修正并仍在不斷完善的定義。與其他發達國家或地區相比，美國現行的VOCs定義既體現了政策的指導性，又體現了系統性和完整性，其包含了監測、排放量核算、達標排放等監管要求。目前美國的VOCs定義已經被加拿大和中國香港引用或借鑒。國內對于VOCs的定義研究較少，少量研究也僅從定義本身簡單地比較了不同定義間的差異，缺少針對不同定義對應的科學認識和管控政策的研究。

目前，業內普遍認為，鋼鐵生產過程焦化工序產生VOCs；燒結工序由于使用燃料，也是VOCs來源之一。本文針對目前國內外鋼鐵工業燒結過程VOCs排放現狀、標準和可減排的技術等進行調研，為鋼鐵工業燒結過程減少VOCs排放提供參考。

國內外鋼鐵工業燒結過程VOCs排放現狀

國外先進產鋼國家對燒結煙氣VOCs的控制較為嚴格，治理也取得較大的進展，但相關技術、管理和排放數據的詳細報道較少。目前，中國大陸地區鋼鐵企業尚無VOCs排放數據報道。

2009年~2015年日本新日鐵住金的VOCs排放情況如圖1所示。2015年，新日鐵住金的VOCs排放總量為619噸，噸鋼VOCs排放約為13.65克。

2012年~2015年中國臺灣“中鋼”的VOCs排放情況如圖2所示。2015年，中國臺灣“中鋼”的VOCs排放總量為720噸，噸鋼VOCs排放約為78.09克。

2004年歐洲部分鋼鐵企業燒結過程VOCs排放情況見表1。由表1可見，不同企業排放差距很大，噸燒結礦甲烷排放量為35.5克～412.5克，噸燒結礦NMVOC排放量為1.5克～260.9克。荷蘭Corus鋼鐵公司燒結煙氣VOCs排放量為50毫克/立方米（標準態），噸燒結礦VOCs排放約為125.0克。

可見，國外鋼鐵企業的噸鋼（或噸燒結礦）VOCs排放量差距也很大。

中國對VOCs的管控政策

2010年，環保部、發改委和科技部等部門聯合制定了《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》，首次將開展VOCs防治工作列為大氣污染聯防聯控的重要組成部分。

2012年底，環保部、財政部和發改委聯合發布的《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》提出，現有揮發性有機物（VOC）污染控制力度已難以滿足人民群眾對改善空氣質量的迫切要求，從VOCs排放控制角度提出嚴格環境準入、開展重點行業治理、完善VOCs污染防治體系的要求，這標志著國家正式提出VOCs的防治目標，即到2015年VOCs防治工作全面展開。

2013年5月，環保部發布了《揮發性有機物（VOCs）污染防治技術政策》，提出了生產VOCs物料和含VOCs產品的生產、儲存運輸銷售、使用、消費各環節的污染防治策略和方法，提出VOCs污染防治應遵循源頭和過程控制與末端治理相結合的綜合防治原則。文件要求，到2015年，基本建立起重點區域VOCs污染防治體系；到2020年，基本實現VOCs從原料到產品、從生產到消費的全過程減排。

2014年，環保部發布《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》，提出到2017年全國石化行業VOCs排放總量比2014年削減30%以上的目標。

2015年，財政部、發改委和環保部等部門發布了《揮發性有機物排污收費試點辦法》，通過征收排污費的途徑驅動重點行業VOCs減排工作。

可見，自2012年以來，國家對大氣治理行業逐步重視，大氣治理的重心由除塵、脫硫、脫硝向VOCs治理方向傾斜。近年來，國家頒布的關于VOCs治理的政策法規，極大地加快了VOCs治理行業的發展。

國內外燒結過程VOCs排放標準

國內外燒結過程煙氣污染物排放標準見表2。其中，僅德國規定了VOC排放（以總C計）小于75mg/m3。我國環保部2012年最新頒布的《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準（GB28662-2012）》，只規定了燒結過程粉塵、SO2、NOX、二噁英和氟化物的排放標準，對VOCs尚未做出規定。

在VOCs的采樣與監測技術方面，我國環保部頒布了《固定污染源廢氣揮發性有機物的采樣氣袋法（HJ 732-2014）》和《固定污染源廢氣揮發性有機物的測定固相吸附—熱脫附氣相色譜—質譜法（HJ 734-2014）》，其中HJ 732-2014可用于61種VOCs的采樣，HJ 734-2014可用于24種VOCs的檢測。但其與目前定義的上千種VOCs物質相比，還存在相當大的差距，既不能滿足VOCs真實排放量核算，又不能滿足排放源中具體物種管控的需求。

鋼鐵工業燒結過程VOCs的生成機制及減排技術

鋼鐵工業燒結過程VOCs的生成機制分析。一般認為VOCs主要來源于燃煤。由于燒結過程使用燃料，因而不可避免地會產生VOCs。燒結過程中，VOCs是由焦炭、含油氧化鐵皮等原燃料中的揮發性物質形成的，以氣體形式排放，在某些操作條件下同時形成二噁英和呋喃。燒結預熱帶溫度范圍基本為100℃～900℃，厚度大約為100mm～200mm，持續時間為10min左右。隨燒結進行，燃料顆粒溫度升高，內部有機揮發物呈氣態揮發到氣流中，隨氣流向下運動，下部溫度較低，含有機揮發物的氣流熱交換后溫度降低，其中的有機揮發物根據沸點高低逐步冷凝。由于冷凝速度較快，形成許多微小顆粒，這也是粉塵形成的原因之一。

鋼鐵工業燒結過程VOCs的減排技術。國內外鋼鐵工業在減少燒結過程VOCs排放方面采取的措施可分為源頭削減、過程控制和末端治理3類。

源頭削減。在源頭削減方面，由于大部分石油碳氫化合物在100℃～800℃時在燒結混合物中揮發，并且通過廢氣從燒結過程排出，因此，減少含油粉塵和軋屑使用可減少VOCs排放。主要技術包括：分開挑選低含油量的粉塵和軋屑以限制油類投入；減少軋屑的含油量；凈化軋屑，加熱軋屑至800℃，使石油碳氫化合物揮發；使用溶劑從軋屑中提取油類。

過程控制。在過程控制方面，可以采用燒結煙氣循環工藝將燒結臺車的部分熱廢氣（即燒結機頭煙氣）再次引入燒結料層循環利用，熱廢氣所含的VOCs在通過1300℃以上的燒結帶時被分解。目前，國內外鋼鐵企業已工業化的典型燒結煙氣循環工藝主要有日本新日鐵開發的區域性廢氣循環技術、荷蘭艾默伊登開發的emission optimized sintering（EOS）、德國HKM開發的low emission and energy optimized sinterprocess（LEEP）以及奧鋼聯公司開發的environmentalprocess optimized sintering（EPOSINT）。

我國對燒結煙氣循環工藝的研究和應用剛剛起步，寧波鋼鐵公司于2013年采用了燒結煙氣循環技術。

末端治理。在末端治理方面，主要技術有日本的活性炭法、林茨鋼廠和奧鋼聯的MEROS法（maximised emissionreduction of sintering）以及復合生物酶催化分解法。

活性炭法是燒結煙氣經旋風除塵器簡單除塵后，粉塵濃度從1000mg/m3降為250mg/m3，由主風機排出。煙氣經升壓鼓風機后送往移動床吸收塔，并在吸收塔入口處添加脫硝所需的氨氣。煙氣中的SO2、NO在吸收塔內進行反應，生成硫酸和銨鹽被活性炭吸附除去。吸附了硫酸和銨鹽的活性炭送入脫離塔，經加熱至400℃左右即可解吸出高濃度SO2。解吸出的高濃度SO2可以用來生產高純度硫磺（99.95%以上）或濃硫酸（98%以上），再生后的活性炭經冷卻篩去除雜質后送回吸收塔進行循環使用。活性炭法主要靠活性炭表面孔隙吸附VOCs。國外鋼鐵企業主要燒結煙氣凈化裝置的設置情況見表3，可見較多企業采用活性炭法，國內太鋼等鋼鐵企業也使用活性炭法。

MEROS法是將添加劑均勻、高速并逆流噴射到燒結煙氣中，然后利用調節反應器中的高效雙流（水/壓縮空氣）噴嘴加濕冷卻燒結煙氣。離開調節反應器之后，含塵煙氣通過脈沖袋濾器去除煙氣中的粉塵顆粒。為了提高氣體凈化效率和降低添加劑費用，濾袋除塵器中的大多數分離粉塵循環到調節反應器之后的氣流中。其中部分粉塵離開系統，輸送到中間存儲筒倉。MEROS法集脫硫、脫HCl和脫HF于一身，并可以使VOCs可冷凝部分幾乎全部去除。目前國內馬鋼采用MEROS工藝。

復合生物酶催化分解法是利用復合生物酶的催化分解能力對VOCs進行治理的方法。生物酶是由活細胞產生的具有催化作用的物質，通過霧化技術處理噴灑，酶分子可以有效吸附和捕捉環境和空氣中的有害分子，直接改變有害氣體分子結構， 將污染物有機物徹底分解成為二氧化碳和水，達到凈化作用。

結語

國外先進產鋼國家對燒結煙氣VOCs排放的控制較為嚴格，治理取得較好效果，但相關技術和管理的詳細報道較少。由于缺乏標準和系統監測，國內絕大部分鋼鐵工業燒結過程VOCs排放尚不清楚。未來，我國應借鑒發達國家經驗，盡快制定VOCs排放清單及行業標準，以明確企業的VOCs排放類型及排放量，從源頭減少VOCs的產生。同時，結合現有煙氣循環技術和末端治理技術，達到協同減少VOCs排放的目的。

VOCs治理詳情請致電：19933359818