鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)實(shí)例研究

孫海鵬 孫震宇 趙艷娜 符東東 何嘉鵬

摘 要：鋼鐵行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、工藝流程復(fù)雜、能資源消耗高、污染物產(chǎn)生量大的特點(diǎn)。在清潔生產(chǎn)實(shí)例中，在不影響生產(chǎn)的情況下，企業(yè)通過設(shè)備升級，材料替代，余熱利用等措施，實(shí)現(xiàn)了公司節(jié)電、節(jié)約原輔材料、減少煙粉塵排放、節(jié)約成本等明顯的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的，在行業(yè)內(nèi)有較高的參考應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鋼鐵行業(yè) 清潔生產(chǎn) 技術(shù)改造

中圖分類號：X382 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0039-03

鋼鐵行業(yè)是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)為主的工業(yè)行業(yè)，此外，由于鋼鐵生產(chǎn)還涉及非金屬礦物采選和制品等其他一些工業(yè)門類，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常將這些工業(yè)門類也納入鋼鐵工業(yè)范圍中。包括金屬鐵、鉻、錳等的礦物采選業(yè)、煉鐵業(yè)、煉鋼業(yè)、鋼加工業(yè)、鐵合金冶煉業(yè)、鋼絲及其制品業(yè)等細(xì)分行業(yè)。

鋼鐵行業(yè)是國民基礎(chǔ)行業(yè)，具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、工藝流程復(fù)雜、能資源消耗高、污染物產(chǎn)生量大的特點(diǎn)[1]。黨的十八大報(bào)告中明確提出，要建設(shè)“美麗中國”，環(huán)保話題再度升溫，環(huán)境問題成為大眾普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，發(fā)改委、環(huán)保部、工信部等紛紛表示，產(chǎn)能過剩導(dǎo)致鋼鐵、水泥等行業(yè)利潤大幅下滑，企業(yè)普遍經(jīng)營困難，同時(shí)生態(tài)環(huán)境不斷惡化等問題，直接危及產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，甚至影響到民生和社會穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、淘汰落后產(chǎn)能勢在必行。根據(jù)環(huán)保部《關(guān)于深入推進(jìn)重點(diǎn)企業(yè)清潔生產(chǎn)的通知》（環(huán)發(fā)〔2010〕54號）：鋼鐵、水泥、平板玻璃、煤化工、多晶硅、電解鋁、造船7個(gè)產(chǎn)能過剩行業(yè)的重點(diǎn)企業(yè)，每三年完成一輪清潔生產(chǎn)審核。2014年2月，國家發(fā)改委、環(huán)保部和工信部聯(lián)合發(fā)布了《鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系》[2]。

以上政策和標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)布，說明優(yōu)勢產(chǎn)能替代落后產(chǎn)能，開發(fā)應(yīng)用清潔生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益共贏，是鋼鐵行業(yè)的大勢所趨。因此，開展清潔生產(chǎn)審核工作，持續(xù)提升自身的清潔生產(chǎn)水平，降低能耗物資，減少污染物的產(chǎn)生排放，是鋼鐵行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

該文結(jié)合鋼鐵企業(yè)清潔生產(chǎn)實(shí)例，旨在分析清潔生產(chǎn)技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用情況及取得的效果，為該類行業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核提供思路，為國家的節(jié)能減排工作做貢獻(xiàn)。

1 企業(yè)概況

該企業(yè)是2001年在原國有企業(yè)基礎(chǔ)上，按照現(xiàn)代企業(yè)制度改制組建的有限責(zé)任公司，是一家融鋼鐵冶煉、無縫鋼管、機(jī)械制造、發(fā)電、國際貿(mào)易等產(chǎn)業(yè)為一體的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，屬全國1 000家大型工業(yè)企業(yè)、全國民營500強(qiáng)企業(yè)、河南省百強(qiáng)企業(yè)、河南省百戶重點(diǎn)企業(yè)。公司占地140余萬平方米，擁有資產(chǎn)40億元，現(xiàn)有員工3 000余名。下轄煉鐵廠、煉鋼廠、制氧廠、動(dòng)力廠、機(jī)修廠等專業(yè)化生產(chǎn)分廠，具有年產(chǎn)優(yōu)鋼200萬噸的生產(chǎn)能力。

2 主要污染源及污染物

（1）廢氣。

廢氣來源主要有以下幾個(gè)方面。

①燒結(jié)車間：主要包括配料及制球、燒結(jié)機(jī)頭、燒結(jié)機(jī)尾產(chǎn)生的煙塵、SO2、NOx、二噁英類物質(zhì)。②高爐車間：主要包括燒結(jié)礦槽上下、出鐵出渣處、噴吹燃料系統(tǒng)產(chǎn)生的煙塵，以及熱風(fēng)爐產(chǎn)生的煙塵、SO2、NOx等。③煉鋼車間：主要為混鐵爐、轉(zhuǎn)爐、精煉爐產(chǎn)生的煙塵廢物。④發(fā)電系統(tǒng)：主要為鍋爐產(chǎn)生的煙塵、SO2、NOx等。

（2）廢水。

廢水污染物主要包括燒結(jié)機(jī)、高爐、轉(zhuǎn)爐、精煉爐、連鑄機(jī)冷卻水，高爐沖渣水及廠區(qū)內(nèi)生活污水等。

（3）噪聲。

該企業(yè)噪聲主要來自風(fēng)機(jī)、水泵等公用設(shè)備噪聲及轉(zhuǎn)爐冶煉、鑄機(jī)生產(chǎn)線等工藝噪聲。

（4）固廢。

主要固體廢棄物有高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣及除塵系統(tǒng)搜集的粉塵等一般固體廢棄物。其中高爐渣經(jīng)礦渣微粉生產(chǎn)線制成微粉外售；轉(zhuǎn)爐渣經(jīng)鋼渣綜合利用項(xiàng)目制成微粉外售；除塵器收集的粉塵回到生產(chǎn)過程中重新利用；職工的生活垃圾定期送至衛(wèi)生填埋廠進(jìn)行填埋，均不外排。

3 企業(yè)清潔生產(chǎn)潛力分析

（1）原輔材料和能源消耗。

所需的大宗原輔材料的采購、由技術(shù)中心負(fù)責(zé)提供采購產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，財(cái)務(wù)中心根據(jù)原輔材料的用量及庫存情況編制出采購計(jì)劃，由領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后實(shí)施采購。對采購的原輔材料嚴(yán)格按照質(zhì)量管理體系系統(tǒng)有關(guān)的進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收后方入庫存放，堅(jiān)決杜絕三無產(chǎn)品進(jìn)入企業(yè)。

該企業(yè)水源來自自備深井和紅旗渠水中心泵站，生產(chǎn)總用量約545 m3/h，生產(chǎn)過程中的廢水全部回收利用；生活總用水量為30 m3/h，經(jīng)地埋式污水處理設(shè)施處理后用于鍋爐沖渣。全廠絕大部分依靠市政供電（約87%），其他來自高爐煤氣發(fā)電。三年來，企業(yè)單位能耗基本穩(wěn)定，單位電耗有下降趨勢，用電管理水平保持良好。

近三年來，企業(yè)通過加強(qiáng)管理，改進(jìn)工藝等一系列的措施降低單位能耗，并且取得了較好的效果。企業(yè)通過本次清潔生產(chǎn)審核，預(yù)計(jì)水平能夠再進(jìn)一步提升。

（2）技術(shù)工藝和設(shè)備。

鳳寶特鋼采用230 m2燒結(jié)機(jī)，1 080 m3高爐、450 m3高爐、50 t轉(zhuǎn)爐等國家鼓勵(lì)的生產(chǎn)設(shè)備，不斷響應(yīng)節(jié)能減排政策，綜合利用礦渣，高爐渣，為企業(yè)創(chuàng)造利益的同時(shí)，解決了固廢的處理。

（3）產(chǎn)品。

產(chǎn)品主要是年產(chǎn)優(yōu)特鋼、高端油井管、型材。企業(yè)根據(jù)市場需求不斷改進(jìn)產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的合格率。

（4）廢棄物。

企業(yè)的主要廢棄物為廢水、廢氣、噪聲、固廢。生產(chǎn)廢水實(shí)現(xiàn)零排放，廢水主要是生活污水，通過地埋式污水處理設(shè)施處理后排入污水市政管網(wǎng)。廢氣經(jīng)過除塵、脫硫脫硝后達(dá)標(biāo)后排放，產(chǎn)生的噪聲主要設(shè)備設(shè)在室內(nèi)，基本不對廠區(qū)外產(chǎn)生影響，產(chǎn)生的固體廢棄物全部回收利用，不產(chǎn)生污染。

（5）管理。

企業(yè)制定了一套完整《企業(yè)管理體系》和《安全環(huán)境管理體系》《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案》《環(huán)境管理程序文件》，包括環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、管理制度、工作目標(biāo)、做到管理有標(biāo)準(zhǔn)，工作有目標(biāo)，人人有職責(zé)，崗崗有規(guī)定，考核有依據(jù)。

（6）資源能源利用及產(chǎn)排污情祝對比。

根據(jù)審核咨詢小組實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合行業(yè)專家指導(dǎo)，對比同類型同規(guī)模企業(yè)情況具體如表1。

與此同時(shí)，依據(jù)《鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)情況評價(jià)指標(biāo)體系》[2]，計(jì)算出企業(yè)綜合評價(jià)指數(shù)YⅢ=86.7，企業(yè)屬于國內(nèi)清潔生產(chǎn)一般水平。說明企業(yè)還存在薄弱環(huán)節(jié)，仍需要克服，提高自身的清潔生產(chǎn)水平。

綜上所述，審核小組結(jié)合企業(yè)現(xiàn)狀問題和水平，采用權(quán)重計(jì)分排序法確定審核重點(diǎn)為廠區(qū)1 080 m3高爐車間，將降低煉鐵能耗、減少煙粉塵排放作為該次審核的主要目標(biāo)。

4 主要清潔生產(chǎn)技術(shù)方案設(shè)計(jì)及效果分析

企業(yè)根據(jù)分析出的清潔生產(chǎn)潛力，從源頭、生產(chǎn)過程和工藝裝備入手，重點(diǎn)在節(jié)能、減少煙粉塵排放等方面采取了出鐵場除塵封閉改造、振動(dòng)篩改造、燒結(jié)余熱發(fā)電等清潔生產(chǎn)技術(shù)，達(dá)到了“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境均得到了明顯改善，詳細(xì)如下。

（1）出鐵場除塵封閉改造。

①方案提出。

1080高爐原有除塵系統(tǒng)雖然能滿足原有大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)50 mg/Nm3，但是根據(jù)《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28663-2012）[3]要求，自2015年1月1日起現(xiàn)有煉鐵工業(yè)原有大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，煉鐵高爐出鐵場工段的排放標(biāo)準(zhǔn)由原來的50 mg/Nm3降低至25 mg/Nm3。從現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施裝備條件和日常環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，原來1080爐出鐵場除塵排放口的顆粒物排放濃度已不能滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)也為進(jìn)一步減少無組織排放現(xiàn)象發(fā)生，經(jīng)研究，對1080高爐出鐵場除塵系統(tǒng)進(jìn)行了一次升級改造。

②方案內(nèi)容。

此次升級改造采用脈沖式布袋除塵器一臺（型號：LCMD-6050，風(fēng)量：400 000 m3/h，過濾面積：6 050 m2）。同時(shí)對高爐爐頂和出鐵場四周進(jìn)行封閉并在出鐵場房頂加裝煙塵集塵罩，加強(qiáng)對散發(fā)至出鐵場廠房內(nèi)和爐頂上料過程中的煙塵加以有效控制，進(jìn)一步降低出鐵過程中煙塵排放濃度，徹底杜絕無組織排放現(xiàn)象發(fā)生，并對操作平臺使用耐火混凝土硬化，把鐵水渠由露天改為封閉，減少廢氣排放和無組織排放。

③方案效果分析。

脈沖式布袋除塵器采用分室停風(fēng)脈沖噴吹清灰技術(shù)，克服了常規(guī)脈沖除塵器和分室反吹除塵器的特點(diǎn)，清灰能力強(qiáng)，除塵效率高，排放濃度低，漏風(fēng)率小，能耗少，鋼耗少，占地面積少，技術(shù)運(yùn)用成熟，效果穩(wěn)定；改造后出鐵廠的粉塵大部分回收處理，排放濃度控制在25 mg/m3以內(nèi)，年減少粉塵的排放量51.54 t，同時(shí)也改善了職工的工作環(huán)境，減少職業(yè)病的發(fā)病幾率；另外，除塵風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，利用負(fù)壓控制來實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)加、減速，能有效降低運(yùn)行成本，可節(jié)約電耗32%，年可節(jié)約57余萬元。

（2）振動(dòng)篩改造。

①方案提出。

焦炭振動(dòng)篩所用的篩板為梳齒篩板，使用周期40天左右，磨損及腐蝕嚴(yán)重，更換頻繁，審核小組研究決定對梳齒篩板進(jìn)行改造。

②方案內(nèi)容。

對爐前的6套焦炭振動(dòng)篩進(jìn)行改造；把振動(dòng)篩提高300 mm，傾角由15°改為20°；把梳齒篩板改為聚氨酷棒條篩板。改造成功后，又對爐前的10臺燒結(jié)振動(dòng)篩和3臺球團(tuán)振動(dòng)篩進(jìn)行技改，更換為聚氨酷棒條篩，同時(shí)減少燒結(jié)孔徑。

③方案效果分析。

聚氨酷篩板是一種以聚氨酷為原料生產(chǎn)的聚氨脂制品，篩板的孔狀有條縫、矩形、圓形等，具有優(yōu)異的耐磨、耐油、耐水解、耐菌、耐老化性能等優(yōu)點(diǎn)。聚氨酷篩板和其他篩板相比具有開孔率高、重量輕、吸震性好、噪聲低和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，安裝方便，制造工藝先進(jìn)。方案實(shí)施后，據(jù)詳細(xì)測算篩板由原先的40天更換1次延長至7個(gè)月更換1次；同時(shí)每日減少返礦量400 t，燒結(jié)成本降低1元/t；年降低生產(chǎn)成本95.2萬元。

（3）燒結(jié)余熱發(fā)電。

①方案提出。

企業(yè)現(xiàn)有的1條230 m2燒結(jié)生產(chǎn)線，環(huán)冷機(jī)有效面積為200 m2和兩臺年產(chǎn)50 t轉(zhuǎn)爐，燒結(jié)生產(chǎn)中有大量的高溫?zé)煔怆S冷卻機(jī)廢氣排放；轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中，有蒸汽散失，具有很高的回收價(jià)值。經(jīng)研究決定，回收這部分散失的熱量，進(jìn)行發(fā)電。

②方案內(nèi)容。

結(jié)合實(shí)際合理布置鍋爐位置，利用管道把轉(zhuǎn)爐部分的蒸汽運(yùn)輸至燒結(jié)發(fā)電鍋爐。工藝流程主要包括3部分：煙氣回收及循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐系統(tǒng)，汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

③方案效果分析。

余熱發(fā)電技術(shù)作為國家鼓勵(lì)項(xiàng)目，改造完成后，減少了能源消耗，年節(jié)電4 680萬kW·h；直接減少企業(yè)用電成本2 808萬元。

5 結(jié)論

（1）鋼鐵行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、工藝流程復(fù)雜、能資源消耗高、污染物產(chǎn)生量大的特點(diǎn)。

（2）作為產(chǎn)能過剩行業(yè)，開展清潔生產(chǎn)審核工作，持續(xù)提升自身的清潔生產(chǎn)水平，降低能耗物資，減少污染物的產(chǎn)生排放，是鋼鐵行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

（3）實(shí)踐證明，落實(shí)清潔生產(chǎn)技術(shù)改造工作，能夠?yàn)殇撹F企業(yè)同時(shí)帶來可觀的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的雙贏。

（4）由于鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)工藝技術(shù)大體相同，因此，該公司成功實(shí)施的清潔生產(chǎn)技術(shù)在整個(gè)行業(yè)有較高的參考應(yīng)用價(jià)值，有助于提高行業(yè)清潔生產(chǎn)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 俞勇.對鋼鐵企業(yè)清潔生產(chǎn)審核實(shí)踐的探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2008（7）：261-262.

[2] 國家發(fā)展和改革委員會，環(huán)境保護(hù)部，工業(yè)和信息化部.鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系[S].2014.

[3] 環(huán)境保護(hù)部.GB28663-2012，煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].2012.