鐵合金硅錳生產(chǎn)線二氧化硫產(chǎn)排污系數(shù)核算

李紅蕊，耿嘉偉，王國棟，何婷，王克勤，李海波

（湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢430062）

鐵合金硅錳生產(chǎn)線二氧化硫產(chǎn)排污系數(shù)核算

李紅蕊，耿嘉偉，王國棟，何婷，王克勤，李海波

（湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢430062）

根據(jù)我國硅錳鐵合金生產(chǎn)企業(yè)分布、工藝特點以及污染物排放情況，按產(chǎn)品、原料、工藝、規(guī)模4要素對硅錳鐵合金生產(chǎn)企業(yè)進行“四同組合”分類，共分二類，即礦熱爐≥1萬kVA為大中類；礦熱爐＜1萬kVA為小類.同時考慮地域特點選取樣本調(diào)查企業(yè)，大中類共選取5家企業(yè)，小類共選取6家企業(yè).通過現(xiàn)場調(diào)查和實測得到企業(yè)污染源產(chǎn)生和排放原始數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)，采用類比法、經(jīng)驗判斷法、物料衡算法，對所得的數(shù)據(jù)進行整理、分析、甄別，獲取有用數(shù)據(jù)，得到硅錳企業(yè)不同規(guī)模生產(chǎn)線二氧化硫的產(chǎn)污量和排污量.依據(jù)產(chǎn)、排污系數(shù)的數(shù)學(xué)表達，采用加權(quán)平均法計算出鐵合金硅錳生產(chǎn)線二氧化硫的產(chǎn)、排污系數(shù).

二氧化硫；產(chǎn)排污系數(shù)；治理

1 硅錳合金生產(chǎn)現(xiàn)狀

硅錳合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其他元素組成的合金，是一種用途較廣、產(chǎn)量較大的鐵合金［1］.硅錳合金是煉鋼常用的復(fù)合脫氧劑，又是生產(chǎn)中、低碳錳鐵和電硅熱法生產(chǎn)金屬錳的還原劑.錳硅合金可在大、中、小型礦熱爐內(nèi)采取連續(xù)式操作進行冶煉.隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，硅錳合金需求量處于增長狀態(tài).表1為我國硅錳合金產(chǎn)量.

表1 我國硅錳合金各省分布產(chǎn)量 萬噸

2 硅錳合金生產(chǎn)工藝及流程

硅錳合金的生產(chǎn)工藝主要為礦熱爐工藝.礦熱爐是采用碳質(zhì)或鎂質(zhì)耐火材料作爐襯，使用自培電極來冶煉硅錳合金的一種工業(yè)爐窯［2］.礦熱爐法生產(chǎn)鐵合金的主體工藝可以概括為：原料破碎、配料、裝料、還原冶煉、出料.具體的工藝流程圖見圖1.

圖1 礦熱爐法的生產(chǎn)工藝流程圖

3 二氧化硫產(chǎn)排污系數(shù)核算方法

3.1 硅錳合金生產(chǎn)線分類

3.1.1 分類方法 四同組合［3］是指在某一行業(yè)中，對產(chǎn)品、原料、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)規(guī)模這4種要素的組合.每個四同組合代表相同（類同）的產(chǎn)品、相同（類同）的原料、采用相同（相近）的生產(chǎn)工藝、具有相同（相近）的生產(chǎn)規(guī)模.

3.1.2 分類結(jié)果 根據(jù)我國硅錳鐵合金生產(chǎn)企業(yè)分布、工藝特點以及污染物排放情況，按產(chǎn)品、原料、工藝、規(guī)模4要素對硅錳鐵合金生產(chǎn)企業(yè)進行“四同組合”分類，共分2類，即礦熱爐≥1萬kVA為大中類；礦熱爐＜1萬kVA為小類.

3.2 樣本企業(yè)的選取

3.2.1 選取原則 樣本企業(yè)的選取要遵循差異性原則：既要選取技術(shù)和管理水平高的重點大中型企業(yè)，又要選取技術(shù)和管理水平較落后的地方性中小型企業(yè)，利于數(shù)據(jù)的全面覆蓋.另外，中小型企業(yè)由于治理設(shè)施的不完備，污染物的排放具有典型性，故此側(cè)重于這類企業(yè)的選?。?］.此外，優(yōu)先選擇具有污染治理設(shè)施的硅錳生產(chǎn)企業(yè)，這樣可以了解掌握不同污染治理設(shè)施的處理效果.

3.2.2 選取結(jié)果 依照上述原則，同時考慮地域特點選取調(diào)查樣本企業(yè)，本項目對硅錳大中類選取了5個企業(yè)，小類選取了6個企業(yè).

3.3 二氧化硫產(chǎn)排污量的調(diào)查結(jié)果通過現(xiàn)場調(diào)查和委托調(diào)查獲得歷史數(shù)據(jù)，同時通過選擇監(jiān)測點位，依據(jù)相應(yīng)的監(jiān)測方法，制定詳細的監(jiān)測方案對歷史調(diào)查數(shù)據(jù)中缺失的相關(guān)數(shù)據(jù)進行補測；通過與樣本企業(yè)環(huán)保人員一起進行現(xiàn)場勘察，以生產(chǎn)線或環(huán)保治理設(shè)施為單元，兼顧四同組合類別，對二氧化硫進行現(xiàn)場實測獲得實測數(shù)據(jù).調(diào)查結(jié)果見表2、表3.

表2 硅錳生產(chǎn)大中類企業(yè)二氧化硫產(chǎn)排放情況表 kg

表3 硅錳生產(chǎn)小類企業(yè)二氧化硫產(chǎn)排放情況表 kg

3.4 二氧化硫產(chǎn)排污系數(shù)的核算

式中：Oijk——企業(yè)i實測批次j在實測周期內(nèi)污染物k的產(chǎn)生量；Pij——企業(yè)i實測批次j在實測周期內(nèi)的產(chǎn)品產(chǎn)量.

3.4.2 企業(yè)原始排污系數(shù)的核算 原始排污系數(shù)是指在四同組合的基礎(chǔ)上，單個企業(yè)在典型工況生產(chǎn)條件下，產(chǎn)生的污染物經(jīng)治理設(shè)施處理后的排污量與主要產(chǎn)品產(chǎn)量的比值，具體表達形式為：

式中：O′ijkt——企業(yè)i實測批次j在實測周期內(nèi)，污染物k在末端治理技術(shù)t下的污染物的排放量.Pij——企業(yè)i實測批次j在實測周期內(nèi)的產(chǎn)品產(chǎn)量.

3.4.3 工藝產(chǎn)污系數(shù)的核算 硅錳金行業(yè)的工藝產(chǎn)污系數(shù)是指在某一四同組合條件下，結(jié)合該行業(yè)的實際情況，對若干個企業(yè)原始產(chǎn)污系數(shù)進行加權(quán)計算所得值.污染物的工藝產(chǎn)污系數(shù)Gk為：

式中：Gik——企業(yè)i污染物k的產(chǎn)污系數(shù)；Wi——企業(yè)i對于企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)的權(quán)重.n——四同組合條件下實測的企業(yè)個數(shù).

3.4.4 工藝排污系數(shù)的計算 工藝排污系數(shù)是指在某一四同組合下，結(jié)合該行業(yè)的實際情況，對若干個企業(yè)原始排污系數(shù)進行加權(quán)計算所得值.污染物k在末端治理技術(shù)t下的工藝排污系數(shù)G′kt為：

式中：G′ikt——企業(yè)i污染物k在末端治理技術(shù)t下的排污系數(shù)；Wi——企業(yè)i對于企業(yè)排污系數(shù)的權(quán)重.n——四同組合條件下實測的企業(yè)個數(shù).

4 二氧化硫產(chǎn)排污系數(shù)核算結(jié)果

4.1 二氧化硫企業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)核算結(jié)果現(xiàn)以大中類企業(yè)中的企業(yè)1為例，說明企業(yè)二氧化硫產(chǎn)排污系數(shù)的計算方法.通過對該企業(yè)歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的整理，得出其二氧化硫日產(chǎn)生量為214.96 kg，經(jīng)過過濾式除塵法處理后，排放量為213.14kg.經(jīng)過對本次所選企業(yè)實測所得的數(shù)據(jù)采用經(jīng)驗判斷法、物料衡算法和類比法進行整理分析，通過對比判斷，這些數(shù)據(jù)都是正確可用的.

（1）企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)計算.由于本項目對所有樣本企業(yè)的實測批次均為1，并且測量周期為1d，企業(yè)1的大類在測量周期內(nèi)的產(chǎn)品產(chǎn)量為240t.故此，企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)為：

（2）企業(yè)排污系數(shù)計算.企業(yè)二氧化硫排污系數(shù)為：

按照上述方法，分別對5個大中類企業(yè)和6個小類企業(yè)的二氧化硫進行產(chǎn)排污系數(shù)的核算，結(jié)果分別見表4、表5.

表4 大中類二氧化硫企業(yè)原始產(chǎn)排污系數(shù)

表5 小類二氧化硫企業(yè)原始產(chǎn)排污系數(shù)

4.2 二氧化硫工藝產(chǎn)排污系數(shù)核算結(jié)果

（1）大中類二氧化硫工藝產(chǎn)排污系數(shù)計算.根據(jù)專家賦值法和經(jīng)驗判斷法，通過對數(shù)據(jù)的甄別，由本行業(yè)專家確定權(quán)重值.表6為大中類各企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)及其所取權(quán)重值［6］.

根據(jù)工藝產(chǎn)污系數(shù)公式，得出大中類二氧化硫工藝產(chǎn)污系數(shù)為：

表6 大中類各企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)及所取權(quán)重值

根據(jù)相同的方法計算，得出大中類二氧化硫工藝排污系數(shù)為0.485.

（2）小類二氧化硫工藝產(chǎn)排污系數(shù)計算.小類二氧化硫的工藝產(chǎn)污系數(shù)為1.211，工藝排污系數(shù)為0.753.

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論在對硅錳合金行業(yè)二氧化硫產(chǎn)排污系數(shù)核算研究的過程中，通過對四同組合的劃分、樣本企業(yè)的選擇、歷史數(shù)據(jù)的收集和現(xiàn)場調(diào)查，以及產(chǎn)排污系數(shù)的核算，可以得出以下的結(jié)論：

（1）經(jīng)過多年的發(fā)展，我國已經(jīng)成為硅錳合金生產(chǎn)大國和出口大國，硅錳合金的生產(chǎn)方法主要是礦熱爐法.但是，我國硅錳合金行業(yè)生產(chǎn)以中小型企業(yè)為主，生產(chǎn)技術(shù)落后、污染治理設(shè)備陳舊或沒有，無組織排放現(xiàn)象嚴重，污染了環(huán)境，嚴重制約了企業(yè)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展.

（2）二氧化硫的排放在“十一五”后明顯減少，但仍有些企業(yè)由于生產(chǎn)技術(shù)落后，污染處理設(shè)施落后，二氧化硫的排放仍然比較嚴重.

（3）通過本項目的研究，最終得出了硅錳合金二氧化硫工藝產(chǎn)排污系數(shù)，為將來硅錳合金行業(yè)的污染源普查提供了技術(shù)支持，也為環(huán)境保護政策的制定提供了科學(xué)的理論依據(jù).

5.2 建議針對上述情況建議采取以下措施：

（1）制定嚴格的工藝操作規(guī)程，加強安全監(jiān)督和管理，提高職工的安全意識和環(huán)保意識.對電爐、管道、閥門、接口處都要定期檢查，嚴禁跑、冒、滴、漏現(xiàn)象的發(fā)生.

（2）健全冶煉車間的通風(fēng)系統(tǒng).

（3）定期排查并消除可能導(dǎo)致事故的誘因，加強安全管理，將非正常工況排放的機率減到最小、采取措施杜絕風(fēng)險事故的發(fā)生.

（4）改善能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)利用清潔能源［7］.（5）大力推行清潔生產(chǎn)，淘汰落后的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，采用先進的脫硫技術(shù)，保證二氧化硫達標排放.（6）加大執(zhí)法力度，嚴格監(jiān)督管理［8］.對污染嚴重而又達標無望的污染源，要堅決取締；對不按規(guī)定加裝脫硫設(shè)施的單位予以重罰.

［1］張惠棠.錳系鐵合金的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］.中國錳業(yè)，1996，14（4）：13－15.

［2］Elsevier Ltd.Strategic alliance for ferroalloy powders［R］.Metal Powder Report，2006，61（6）：4.

［3］張伏生，姚群，黃琪.鐵合金電爐煙氣的能量回收與凈化［J］.工業(yè)安全與防塵，1990（5）：30－31.

［4］宋晉樂，康國柱.無害化、資源化鐵合金生產(chǎn)的實踐［J］.鐵合金，2004（5）：19－21.

［5］全國污染源普查工作辦公室.第一次全國污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊［R／OL］.2008－02－20，http：／／cpsc.nep.gov.cn／.

［6］歐茯葆.淺談鐵合金生產(chǎn)的物料平衡計算［J］.湖南冶金，1993（6）：22－24.

［7］韓非，李日強.山西省二氧化硫污染現(xiàn)狀及控制對策［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2009，19（15）：117－118.

［8］莊晶.二氧化硫污染狀況調(diào)查與分析［J］.遼寧化工，2010（2）：180－182.

Manganese ferroalloy production capacity of sulfur dioxide emission factor accounting and countermeasures

LI Hongrui，GENG Jiawei，WANG Guodong，HE Ting，WANG Keqin，LI Haibo
（School of Resources and Environment，Hubei University，Wuhan 430062，China）

Based on the locations，technical characteristics and pollutant emissions of manganese ferroalloy production enterprises，under the"si tong zuhe"principles as products，materials，technology and scale，dividing the enterprises into two categories，medium and large class（power≥10 thousand kVA）or small class（power＜10thousand kVA）.Taking the geographical features of the sampling survey enterprises in consideration，choosed 5enterprises as the first one，6enterprises as the second one.Raw data and real data of pollution sources and emissions were measured by field surveys，and all data were collated，analyzed，and screened with the use of analogy method，the experience methods，and material balance method to get the amount of sulfur dioxide pollution and emissions produced by the manganese line of enterprises of all sizes.Based on the mathematical functions，the production and the discharge coefficients of sulfur dioxide manganese ferroalloy were calculated using the Weighted Average Method.

sulfur dioxide；the production and discharge coefficients；measure

X502

A

1000－2375（2011）04－0425－04

2011－04－17

李紅蕊（1989－），女，本科生；李海波，通信作者，教授，E－mail：lhb＠hubu.edu.cn

（責(zé)任編輯 游俊）