鋼鐵行業(yè)大氣污染物減排措施探析

李莎

(中鋼武漢安環(huán)院綠世紀(jì)安全管理顧問有限公司 武漢 430081)

0 引言

鋼鐵工業(yè)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、國防建設(shè)等方面發(fā)揮著重要作用，是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的增長和工業(yè)的發(fā)展， 鋼鐵工業(yè)也保持著穩(wěn)健和高速的發(fā)展勢頭，2018年全國粗鋼產(chǎn)量達(dá)9.28億t，占全球51.3%，位居世界第一。作為耗能大戶，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展增加環(huán)境負(fù)荷是必然的，尤以大氣污染最為突出。2017年鋼鐵行業(yè)顆粒物、SO2、氮氧化物排放量在全部工業(yè)行業(yè)中分別排名第一、第三、第三，要想打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，還得重視鋼鐵工業(yè)的大氣污染源。

1 武漢市鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放現(xiàn)狀

武漢市鋼鐵產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚。近十年來，在國家宏觀經(jīng)濟(jì)政策的引導(dǎo)和市場需求的推動(dòng)下，鋼鐵企業(yè)得到了高速發(fā)展。2000年，武漢市鋼材產(chǎn)量僅為671.65萬t，2016年已達(dá)到1 385.50萬t。2016年寶武鋼鐵集團(tuán)粗鋼年產(chǎn)量達(dá)到6 380萬t，居國內(nèi)首位。同時(shí)作為典型的高耗能、高污染的資源性行業(yè)，2016年寶武鋼鐵集團(tuán)(武漢生產(chǎn)基地)僅消費(fèi)煤炭便達(dá)到1 174萬t，約占武漢市工業(yè)企業(yè)煤炭消費(fèi)總量的56.4%，其SO2、NOx、顆粒物、化學(xué)需氧量、氨氮排放量和工業(yè)廢棄物產(chǎn)生量占全市工業(yè)源污染物排放總量的39.3%，55.8%，85.0%，15.5%，13.6%和60.2%。

盡管武漢鋼鐵企業(yè)不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝、推進(jìn)污染減排、加強(qiáng)環(huán)保管理，在環(huán)境治理方面取得了一定成效，但由于建成時(shí)間相對(duì)較早、生產(chǎn)工藝十分繁雜、部分生產(chǎn)設(shè)施老化、排污環(huán)節(jié)眾多等因素，武漢鋼鐵企業(yè)仍存在脫硫脫硝除塵效率低下、無組織排放超標(biāo)等諸多亟待解決的突出環(huán)境污染問題。

2 污染物排放量核算方法

2.1 有組織排放

目前，生態(tài)環(huán)保部已正式發(fā)布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件明確鋼鐵行業(yè)有組織排放核算方法，煉焦化學(xué)工業(yè)、鋼鐵工業(yè)有組織廢氣污染物排放總量為主要排放口污染物排放總量與一般排放口污染物排放總量的加和，具體見表1。

表1 有組織廢氣污染物排放總量核算方法

2.2 無組織排放

無組織排放計(jì)算方法主要有“排污系數(shù)法”和“揚(yáng)塵源顆粒物排放清單法”兩種。

《規(guī)范 鋼鐵工業(yè)》中明確的“排污系數(shù)法”以鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)單元為單位計(jì)算排污量，表2 鋼鐵工業(yè)不同污染控制措施下的顆粒物排污系數(shù)中對(duì)原料系統(tǒng)、燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、煉鋼(包含渣處理系統(tǒng)和石灰煅燒)各工序設(shè)定了不同的無組織排污系數(shù)，根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算得出的顆粒物總量加和等于長流程過程無組織排放產(chǎn)生的顆粒物總量。但該計(jì)算方法未包含焦化工序，同時(shí)由于《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 煉焦化學(xué)工業(yè)》在廢氣的無組織排放部分未給出排放績效參數(shù)，因此排污系數(shù)法不能完全涵蓋鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的所有生產(chǎn)工序。

表2 各工序主要排放口顆粒物有組織排放總量

《揚(yáng)塵源顆粒物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》中明確的“揚(yáng)塵源顆粒物排放清單法”則主要是針對(duì)堆場，根據(jù)每個(gè)堆場的參數(shù)計(jì)算其裝卸、運(yùn)輸引起的揚(yáng)塵和堆積存放期間風(fēng)蝕揚(yáng)塵的加和，可完整計(jì)算出堆場無組織排放的顆粒物總量。

3 武漢某鋼鐵廠污染物排放總量計(jì)算

3.1 有組織排放

3.1.1顆粒物

焦化工序有組織廢氣用在線監(jiān)測+手工監(jiān)測結(jié)合法計(jì)算2017年主要排放口顆粒物排放量，除焦化工序外各生產(chǎn)單元根據(jù)2017年主要排放口在線監(jiān)測結(jié)果計(jì)算2017年主要排放口顆粒物排放量。將各工序主要排放口顆粒物排放量加和，得出各工序主要排放口顆粒物排放總量(表3)。

根據(jù)各生產(chǎn)單元2017年度使用原料量和產(chǎn)品產(chǎn)量，同時(shí)根據(jù)污染控制措施選擇對(duì)應(yīng)一般排放口排污系數(shù)，計(jì)算一般排放口顆粒物排放量結(jié)果見表3。

表3 各工序一般排放口顆粒物有組織排放總量

圖1 主要排放口顆粒物排放量占比

圖2 一般排放口顆粒物排放量占比

由圖1和圖2可知，該鋼廠主要排放口顆粒物有組織排放量最大的是燒結(jié)工序，一般排放口顆粒物有組織排放量最大的是煉鋼工序，其次是燒結(jié)工序和原料系統(tǒng)。

3.1.2 SO2

焦化工序有組織廢氣用在線監(jiān)測+手工監(jiān)測結(jié)合法計(jì)算主要排放口SO2排放量，除焦化工序外各生產(chǎn)單元根據(jù)2017年主要排放口在線監(jiān)測結(jié)果計(jì)算2017年主要排放口SO2排放總量。將各工序主要排放口SO2排放量加和，得出各工序主要排放口SO2排放總量(表4)。

表4 各工序主要排放口SO2有組織排放總量

由表4可知，該鋼廠主要排放口SO2有組織排放量最大的是燒結(jié)工序，其次是焦化工序。

3.1.3 氮氧化物

焦化工序有組織廢氣用在線監(jiān)測+手工監(jiān)測結(jié)合法計(jì)算主要排放口氮氧化物排放量，除焦化工序外各生產(chǎn)單元根據(jù)2017年主要排放口在線監(jiān)測結(jié)果計(jì)算2017年主要排放口氮氧化物排放總量。將各工序主要排放口氮氧化物排放量加和，得出各工序主要排放口氮氧化物排放總量(表5)。

表5 各工序主要排放口氮氧化物有組織排放總量

由表5可知，該鋼廠主要排放口氮氧化物有組織排放量最大的是燒結(jié)工序，其次是焦化工序。

3.2 無組織排放

由于目前國家出臺(tái)的顆粒物的無組織排放核算規(guī)范中僅有原料、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等四大工序的排污系數(shù)，焦化工序的無組織排放量不能采用排污系數(shù)計(jì)算。因此，將焦化工序采用“揚(yáng)塵源顆粒物排放清單法”計(jì)算的無組織排放量加入，計(jì)算結(jié)果匯總見表6

表6 寶武鋼鐵集團(tuán)無組織排放計(jì)算結(jié)果匯總

圖3 無組織排放顆粒物排放量占比

綜上，該鋼廠2017年主體工序無組織排放顆粒物18 982.264 7 t。其中，原料系統(tǒng)產(chǎn)生的無組織排放量占比最大，約為39.09%；其次為燒結(jié)工序和煉鐵工序(圖3)。

4 大氣污染物減排措施及建議

綜合以上武漢某鋼鐵廠大氣污染物排放情況，可知鋼鐵行業(yè)大氣污染物有組織排放主要排放口顆粒物、SO2和氮氧化物排放量最大的均是燒結(jié)工序，其次是焦化工序；一般排放口顆粒物排放量最大的是煉鋼工序，其次是燒結(jié)工序和原料系統(tǒng)；無組織排放量占比最大的是原料工序，其次為燒結(jié)工序和煉鐵工序?？梢?，鋼鐵行業(yè)應(yīng)將有組織排放污染物的控制重點(diǎn)放在燒結(jié)工序，其次是焦化工序、煉鋼工序、原料系統(tǒng)；無組織排放污染物的控制重點(diǎn)放在原料工序，其次是燒結(jié)工序和煉鐵工序。

因此，建議鋼鐵企業(yè)采取以下措施降低大氣污染物排放量：

(1)針對(duì)原料工序，建議實(shí)施原料場的優(yōu)化布置和封閉改造，實(shí)現(xiàn)“料進(jìn)棚、煤進(jìn)倉”；建設(shè)封閉式原料系統(tǒng)膠帶機(jī)通廊；對(duì)料場進(jìn)出口地面進(jìn)行硬化，煤場出口增設(shè)洗車臺(tái)。

(2)針對(duì)焦化工序，建議針對(duì)各焦?fàn)t分別建設(shè)相應(yīng)的焦?fàn)t煙囪煙道氣增設(shè)脫硫脫硝裝置項(xiàng)目；建設(shè)焦?fàn)t干熄焦除塵煙氣SO2治理設(shè)施；積極探索焦?fàn)t無組織排放控制新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，焦?fàn)t爐頂增設(shè)封閉大棚；推進(jìn)化產(chǎn)回收工序逸散氣體的整治工作，增設(shè)VOCs集中處理裝置；提升焦?fàn)t煤氣質(zhì)量，考慮建設(shè)煤氣精脫硫改造項(xiàng)目；對(duì)篩焦樓等布袋除塵器等進(jìn)行局部改造提高除塵效率；建設(shè)備用干熄焦裝置代替現(xiàn)有濕息焦系統(tǒng)；建設(shè)密封式臨時(shí)焦炭庫，用于存放落地焦炭；建設(shè)煤筒倉及供料系統(tǒng)。

(3)針對(duì)燒結(jié)工序，建議增設(shè)脫硝系統(tǒng)，建成具備脫硫脫硝及脫二噁英一體化功能的燒結(jié)煙氣凈化系統(tǒng)；對(duì)生產(chǎn)區(qū)域皮帶通廊進(jìn)行封閉改造；對(duì)燒結(jié)礦成品料場進(jìn)行大棚封閉改造；在燒結(jié)混合室出、入口設(shè)置排煙除塵系統(tǒng)；對(duì)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車進(jìn)行封閉改造；對(duì)燒結(jié)環(huán)冷機(jī)進(jìn)行圍擋封閉改造。

(4)針對(duì)煉鐵工序，建議實(shí)施高爐原料皮帶通廊、礦槽、轉(zhuǎn)運(yùn)站等環(huán)保封閉改造項(xiàng)目，煤粉皮帶通廊及轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)增加抑塵配套設(shè)施；將高爐的煤氣重力除塵放灰落料點(diǎn)及其他各除塵器放灰點(diǎn)改造為吸排罐車密封放灰；在高爐出鐵場區(qū)域新建大型布袋除塵器；高爐煤氣凈化系統(tǒng)采用干法布袋除塵。

(5)針對(duì)煉鋼工序，建議對(duì)一次煙氣除塵系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，增加除塵能力；將轉(zhuǎn)爐一次煙氣濕法除塵工藝改造為干法除塵工藝；建設(shè)煉鋼主廠房三次煙氣處理系統(tǒng)；將各除塵器放灰點(diǎn)放灰方式改造為吸排罐車密封放灰。