钢铁是世界范围内广泛应用的主要工业产品,中国钢铁产量自1996年以来一直保持世界第一。2018年,中国的钢铁生产量为9.28亿吨,占世界钢铁总产量的51.3%。钢铁产业不仅是典型的资源和能源密集型产业,也是高污染的行业。钢铁行业主要大气污染物排放量约占中国工业污染物总排放量的7.35%。在钢铁冶炼工艺流程中,烧结工序贡献了最多的颗粒物、SO2、NOx等大气污染物。对钢铁行业烧结烟气实施超低排放治理,能够使污染物排放总量显著减少,进而改善环境质量。中国最新颁布的有关钢铁行业超低排放政策要求钢铁生产中的颗粒物、SO2、NOx排放分别不得超过10、35、50mg/m3。因此钢铁行业的超低排放处理技术改造正在全国范围内铺开。本研究通过生命周期评价和生命周期成本分析相结合的方法,对中国某钢铁企业烧结烟气超低排放处理技术进行研究。经过烟气处理后,颗粒物、SO2、NOx、二噁英等污染物分别降低了 96.55%、99.2%、91.2%、96.6%,排放浓度都满足了最新的排放标准。以1吨烧结矿为功能单位,在“摇篮—工厂大门”的系统边界内,针对包含静电除尘工艺、臭氧氧化工艺、湿法脱硫工艺、湿法脱硝工艺、冷凝消白工艺、湿式静电除尘工艺以及剩余污染物排放的超低排放处理技术展开了环境影响和经济成本分析。结果表明,该技术造成的总环境影响为0.1811,环境负荷集中在淡水水体富营养化、人类毒性、淡水生态毒性、海洋生态毒性4种影响类别中。主要的环境负荷集中在湿法脱硝和臭氧氧化工艺中,湿法脱硝流程中的亚硫酸钠,臭氧氧化流程中的电力和液氧是造成环境影响的关键物质。每功能单位超低排放处理的总经济成本为172.79元,其中内部成本34.64元、外部成本138.15元。在总成本中,臭氧氧化工艺和湿法脱硝工艺分别贡献了 70.44元、63.12元;臭氧氧化贡献了最大的内部成本,而湿法脱硝贡献了最大的外部成本。结合环境影响和经济成本分析,确定了关键流程优化顺序为湿法脱硝工艺、臭氧氧化工艺;关键物质的优化顺序为湿法脱硝工艺中的亚硫酸钠,臭氧氧化工艺中的液氧和电力。依据循环经济“3R”原则,提出了烧结烟气超低排放技术的优化措施,包括从源头上控制NO的生成,针对烧结流程中焦炭进行预造粒或改性处理,以及通过合理控制烟气中NO的氧化度减少亚硫酸钠的消耗;针对烧结烟气的实时污染物浓度变化,合理控制臭氧的生产投入;采用更清洁的气相ClO2氧化剂法或乳化黄磷法脱硝工艺,代替臭氧氧化工艺从而减小环境影响和经济成本;在电力使用方面,选择利用钢铁余热、清洁能源等会有利于减少电力消耗导致的环境影响。本研究建立的本土化生命周期清单、环境影响及成本分析结果,为中国钢铁烧结烟气超低排放改造工程提供了重要的理论参考。