在全球環保法規日益趨嚴、工業減排壓力持續升高的背景下,鋼鐵產業面臨如何兼顧生產效率與環境合規的雙重挑戰。浦項鋼鐵為回應此一趨勢,於光陽廠積極投入火焰清理製程的污染防制技術研發,針對火焰清理機作業過程中,因外部空氣滲入而產生氮氧化物(NOx)的問題,展開創新型脫硝方案的開發,以期從源頭降低空氣污染排放,改善作業環境品質。
火焰清理機屬於高度開放式設備,在高壓噴射天然氣與氧氣的過程中,因內外部存在壓力差,外界空氣容易被吸入火焰周圍區域。在高溫環境下,空氣中的氮氣與氧氣發生反應,生成氮氧化物,並可能進一步轉化為PM 2.5等細懸浮微粒,成為影響空氣品質的重要來源。由於火焰清理作業具備高度間歇性,單次運行時間多不足五分鐘,使傳統需仰賴穩定溫度條件的SCR與SNCR脫硝技術難以發揮效能,應用上受到明顯限制。
儘管浦項先前已於光陽廠百餘處作業點導入SCR與SNCR系統,但火焰清理製程的短時運行特性,使反應溫度難以穩定控制,導致脫硝效率受限。此外,濕式脫硝系統雖可作為替代方案,卻需搭配化學處理水,後續廢水處理負擔沉重,不僅增加操作複雜度,也大幅推升整體營運成本,降低技術導入的可行性。
在此背景下,浦項光陽廠自行研發「水幕脫硝技術」,核心概念並非事後處理氮氧化物,而是透過在火焰清理機火焰周圍形成水流屏障,盡可能阻隔外部空氣進入反應區域,從源頭抑制氮氧化物的生成。該水幕設置於火焰附近,在不影響板坯表面品質與清理效果的前提下,有效降低空氣滲入所導致的污染排放,且相較傳統脫硝設備,具備結構簡化、操作彈性高與營運成本低等優勢。
在研發過程中,專案團隊先透過現場試驗驗證技術可行性,並與操作人員反覆討論設備配置方式。由於短時間內需大量用水,既有供水系統無法負荷,團隊遂臨時建置水箱與水泵循環系統,打造可控的測試環境。測試初期,水滴粒徑控制不當,導致水幕無法有效阻隔空氣,甚至被吸入集塵罩,影響減排效果。經多次調整噴淋壓力與噴嘴設計後,最終成功優化水滴尺寸,證實水幕具備實質防制效果。
此外,由於各廠火焰清理機結構與作業條件不盡相同,設備安裝位置難以制式化。加上高溫環境下無法即時觀察水幕覆蓋情形,團隊只能透過作業後反覆檢測氮氧化物濃度與扁鋼胚表面品質,逐步為各工廠找出最合適的噴淋配置,確保兼顧減排成效與產品品質。
從經濟效益來看,傳統濕式脫硝系統建置成本高達481億韓元,每年營運費用約70至80億韓元;相較之下,水幕脫硝技術總投資僅27億韓元,年營運成本約39億韓元,可大幅降低資本與營運支出,不僅協助企業穩定符合環保法規,也有效降低因設備投資過高而衍生的生產風險,展現高度推廣價值。