随着超低排放技术在电力行业的普及，中国大气污染防止重点已经从电力行业向非电行业转变。2018年中国粗钢产量居世界第一，为9.28亿吨，占全球总产量的51.32%。中国的钢铁生产以长流程为主，包括了烧结、球团、焦化、高炉、转炉和轧钢等多个高能耗工艺环节，行业生产工序多、污染种类杂、排放总量达的特点，使得钢铁企业成为大气污染减排重点行业。
在钢铁行业中，烧结、球团和焦化工序是高能耗、高排放环节。其中烧结工序的能耗占钢铁企业总能耗的约15%左右，烧结机烟气的污染物排放指标也占到了钢铁企业总污染排放指标的70%左右。国家环保部在2012年6月就颁布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（GB28662-2012）》，随后在2019年4月生态环境部联合各部委发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气[2019]35号），将烧结（球团）烟气中污染物的排放限值设定为10、35、50 mg/Nm3，基本和电力行业的超低排放标准一致。超低排放限值的出台推动了钢铁行业超低排放技术的升级，基于“多污染物协同控制”和“全过程耦合”的理念下，诞生了多种覆盖烧结、球团、焦化、高炉等工序的超低排放治理技术。
在烟气余热回收利用和换热过程中，大量的硫化物、HF、Cl-、硝酸根离子对传热界面的介质具有强烈的腐蚀性，当烟气温度低于露点温度时，腐蚀性物质与烟气中的金属离子在水的作用下，极易形成盐类化合物，板结在换热器表面，增大阻力，并增加检修频率。氟塑料换热器是一种采用聚四氟乙烯（PTFE）制作换热界面的新型高效管式换热器，其继承了聚四氟乙烯（PTFE）不腐蚀、不结垢、表面光滑易清洗、耐温性能好、使用寿命长等特点，可长期稳定运行在低温烟气环境中。本文将着重讨论将氟塑料换热器应用在烧结（球团）烟气后置脱硝工艺中的优势，并探讨采用新型氟塑料换热器在腐蚀性环境下的工艺优化。
1 烧结烟气超低排放技术
1.1烧结烟气的特点
烧结烟气的产生、形态和污染物的来源不同于燃煤锅炉烟气。烧结烟气中的硫、氮等污染物不仅源于燃料的S、N含量和燃烧过程中的工况条件，而且还与原辅料的质量相关，其特点可以总结为：
（1）烟气量大且波动大。每生产1t烧结矿，机头烟气量约4000-6000m3，目前大多数烧结机都300m2以上，烟气量可达到200万m3以上。
（2）烟气温度波动大。随烧结烟气工况不同，烟气温度在120——180℃范围内变化。
（3）烟气中NOx浓度低、波动大。通常NOx浓度在200-400mg/m3之间，但最高瞬时浓度可能达到650mg/m3。
（4）烟气粉尘浓度高，含铁粉和重金属。
（5）含湿量大，露点温度高（65-80度）。为提高烧结层的透气性，混合前烧结料要加水制粒，水分含量一般在10%左右。
（6）含氧量高。烧结烟气含氧量在12-18%之间。
（7）含有毒有害气体。烟气中除SO2和NOx外，还含有HCl、HF、呋喃和微量二噁英等。
1.2 烧结烟气脱硫工艺的选择
烧结烟气净化工艺中，对于脱硫技术，可以借鉴火电厂的超低排放技术路线。在钢铁行业的烧结机脱硫工艺，曾经由于标准的一次次变化，导致走了很多弯路。烧结烟气净化的脱硫工艺主要有三类：湿法、干法和半干法，每一种工艺都有各自的特点，可根据现场条件进行选择。因为排放限值的变化、生产条件的变化、产品市场行情的变化最终都会影响每一种工艺的应用前景。
干法（钙法）脱硫：初投资较低，但脱硫效率低、副产物无法处置，不适用于当前的超低排放政策；
干法（活性炭（焦））脱硫：初投资高，可协同脱除多种污染物，运维水平要求高，检修费用高，不适用于高浓度（2000mg/Nm3以上）烟气脱硫；
半干法（SDA、CFB）：脱硫效率较高，但副产物无法处置。如强行实现超低排放，其运行费用高。系统启停时的调试周期较长。
湿法（氨法）：脱硫效率高且稳定，具有协同脱出NO的效果；运维复杂，成本高，副产物经济性差。
湿法（钙法）：脱硫效率高且稳定，协同脱除效果较差；运维成熟，成本低，副产物容易处理。
结合烧结烟气的特点，活性炭脱硫、半干法（CFB、SDA）和湿法（钙法）脱硫工艺均符合超低排放的要求：活性炭技术适用于硫含量较低的烧结烟气，能够协同去除NOx和二噁英等，但副产物纯度低，价值低，并且伴随着近年来活性炭价格的飙升，使得其运维成本也大幅度提高；半干法技术适用于SO2含量不高的烧结烟气，对于高硫烟气，其实现超低排放的运行费用会大大增加，并且该工艺的副产物处理较为困难；湿法（钙法）技术非常成熟，能够完全适应烧结烟气的波动问题，副产物处理也可以实现内部消化，适用范围广，但对于其他污染物的协同去除效果不明显。
1.3烧结烟气脱硝工艺的选择
目前在国内烧结机烟气脱硝方面，存在众多技术路线，如：选择性催化还原脱硝（SCR）、选择性非催化还原脱硝（SNCR）、催化氧化脱硝、活性炭脱硝、等离子法脱硝、生化法脱硝等。其中可实现超低排放要求并有具体工程应用案例的工艺，主要有中低温SCR脱硝工艺、活性炭脱硫脱硝一体化工艺和臭氧氧化硫硝协同脱除工艺三种。
（1）中低温SCR脱硝工艺：该工艺的原理是在催化剂的作用下向温度在250-400度的烟气中喷入还原剂NH3，将烟气中的NO和NOx还原成氮气和水，其反应方程式为：
工业上常见的SCR工艺选用钒钨钛系的催化剂，不仅对NOx脱除效率较高，还能脱除二噁英等，因此该技术具有良好的应用前景。在火电行业中SCR的布置方式有两种：脱硝前置和脱硝后置。由于烧结烟气粉尘含量高并有铁离子和重金属的特点，SCR前置工艺在应用过程中极易产生脱硝催化剂中毒、失活等问题，增加运营维护成本，故烧结烟气SCR脱硝多采用脱硝后置的布置方式。
后置SCR工艺是将脱硫后的烟气先通过GGH换热器，升温到250℃，再用加热炉加热升温到280℃左右后，进入SCR脱硝反应器催化层进行脱硝，脱硝后的净烟气再通过GGH与低温原烟气换热降温后，经烟囱排出。该工艺目前已经成为烧结机烟气脱硝的主流工艺，本文在后面针对该工艺进行分析优化和探讨。
（2）活性炭（焦）脱硫脱硝一体化工艺：该工艺主要利用活性炭（焦）表面吸附能力脱除氮氧化物。吸附的机理有两种，一种是物理吸附，依赖于活性炭多孔比表面积大的特性，将烟气中的污染物截留在活性炭内；另外一种是化学吸附，利用活性炭表面的晶格有缺陷的C原子、含氧官能团和极性表面氧化物，有针对性的将污染物固定在活性炭表面，其脱硝反应化学方程式为：
该工艺特点总结：1）可实现多种污染物的协同脱除，外排烟气可视效果好；2）活性碳可再生利用，副产物可实现资源化利用；3）系统初期投资大，对原有工艺不兼容，需拆除原有工艺系统，造成资金浪费，并且活性炭（焦）的价格高涨，导致运行成本相对较高；4）活性炭再生系统、制酸系统操作复杂，能耗高；5）系统阻力大。
（3）臭氧氧化硫硝协同脱除工艺：该工艺原理是利用臭氧，将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O5等高价NOx，再经过湿法脱硫系统洗涤脱除，其反应方程式如下：
该工艺具有占地小、改造投资低；适用于改造项目中场地狭小，NOx总脱除量小的工程。由于臭氧的制备能耗高、副产物硝酸盐难以回收、臭氧逃逸等问题，限制了该工艺的推广。
4 结语
氟塑料烟气换热器作为一种新材料制作的换热器产品，具有耐腐蚀、耐高温、耐老化性、不结垢、易清洗、重量轻等优点，能有效改善中低温烟气环境下换热器产品的运行稳定性，可对烟气余热进行深度回收利用，对露点温度的饱和烟气也可实现冷凝提水等工艺需求。随着国家节能政策的不断提高，以及环保政策的日趋严格，尤其是对钢铁行业烧结烟气减排限值的出台，都将要求对现有治理工艺的升级优化，氟塑料换热器恰恰能够成为助力烧结烟气减排治理工艺优化升级的利器。