鋼鐵行業(yè)超低排放改造無(wú)組織控制難點(diǎn)分析

張 磊

北京京誠(chéng)嘉宇環(huán)境科技有限公司 北京100053

1 前言

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，工業(yè)領(lǐng)域也得到了前所未有的大發(fā)展。與此同時(shí)，伴隨著發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的細(xì)顆粒物(PM10和PM2.5)成為形成霧霾的主要原因。隨著2015年《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》(環(huán)發(fā)[2015]164號(hào)文)的印發(fā)，電力行業(yè)打響了超低排放的第一槍。

作為顆粒物排放量更大，工藝更復(fù)雜的鋼鐵行業(yè)，傻大黑粗的傳統(tǒng)印象讓鋼鐵行業(yè)成為了高污染的代名詞。為徹底改變鋼鐵行業(yè)的環(huán)保現(xiàn)狀，2019年4月28日生態(tài)環(huán)境部辦公廳印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》(環(huán)大氣〔2019〕35)，《意見(jiàn)》對(duì)鋼鐵企業(yè)有組織、無(wú)組織、清潔運(yùn)輸以及監(jiān)測(cè)監(jiān)控等方面提出了具體的要求，河北、山東等地也相繼針對(duì)鋼鐵行業(yè)超低排放出臺(tái)了地方標(biāo)準(zhǔn)，鋼鐵行業(yè)超低排放改造的大幕就此拉開(kāi)。

2 鋼鐵行業(yè)超低排放要求

2.1 相關(guān)政策要求 早在2018年政府工作報(bào)告中就提出了“推動(dòng)鋼鐵等行業(yè)超低排放改造?！边@一概念?！兑庖?jiàn)》中出臺(tái)之后，配套的《關(guān)于做好鋼鐵企業(yè)超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)工作的通知》中對(duì)更是給出了《鋼鐵企業(yè)超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)技術(shù)指南》，目的在于規(guī)范鋼鐵企業(yè)超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)工作，統(tǒng)一超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)程序和方法。

由于鋼鐵工業(yè)工序多、流程廠、工藝復(fù)雜，帶來(lái)的改造難度遠(yuǎn)超電力行業(yè)，目前各地鋼鐵企業(yè)超低排放目前仍處于邊改造邊摸索階段，尤其是如何實(shí)現(xiàn)《意見(jiàn)》中的無(wú)組織控制要求，成為了超低排放改造中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是長(zhǎng)期困擾鋼鐵企業(yè)環(huán)保管理人員的最大難題之一。

2.2 超低排放無(wú)組織控制要求 根據(jù)《意見(jiàn)》要求，鋼鐵企業(yè)應(yīng)“全面加強(qiáng)物料儲(chǔ)存、輸送及生產(chǎn)工藝過(guò)程無(wú)組織排放控制，在保障生產(chǎn)安全的前提下，采取密閉、封閉等有效措施，有效提高廢氣收集率，產(chǎn)塵點(diǎn)及車間不得有可見(jiàn)煙粉塵外逸。”《意見(jiàn)》對(duì)物料存儲(chǔ)、物料輸送、生產(chǎn)工藝過(guò)程提出了具體要求，并給出了措施界定附表。

《意見(jiàn)》對(duì)生產(chǎn)工藝要求如下：“燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、焦化等工序的物料破碎、篩分、混合等設(shè)備應(yīng)設(shè)置密閉罩，并配備除塵設(shè)施。燒結(jié)機(jī)、燒結(jié)礦環(huán)冷機(jī)、球團(tuán)焙燒設(shè)備，高爐爐頂上料、礦槽、高爐出鐵場(chǎng)，混鐵爐、煉鋼鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉爐，石灰窯、白云石窯等產(chǎn)塵點(diǎn)應(yīng)全面加強(qiáng)集氣能力建設(shè)，確保無(wú)可見(jiàn)煙粉塵外逸。高爐出鐵場(chǎng)平臺(tái)應(yīng)封閉或半封閉，鐵溝、渣溝應(yīng)加蓋封閉；煉鋼車間應(yīng)封閉，設(shè)置屋頂罩并配備除塵設(shè)施。焦?fàn)t機(jī)側(cè)爐口應(yīng)設(shè)置集氣罩，對(duì)廢氣進(jìn)行收集處理。高爐爐頂料罐均壓放散廢氣應(yīng)采取回收或凈化措施。廢鋼切割應(yīng)在封閉空間內(nèi)進(jìn)行，設(shè)置集氣罩，并配備除塵設(shè)施。軋鋼涂層機(jī)組應(yīng)封閉，并設(shè)置廢氣收集處理設(shè)施?！?/p>

《鋼鐵企業(yè)超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)技術(shù)指南》中除了要求對(duì)《意見(jiàn)》中的要求內(nèi)容進(jìn)行符合性對(duì)照外，還對(duì)無(wú)組織排放相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備和視頻監(jiān)控設(shè)施、TSP濃度監(jiān)測(cè)設(shè)備、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)微站、全廠無(wú)組織排放治理設(shè)施集中控制系統(tǒng)等提出了評(píng)估要求。

3 典型企業(yè)重點(diǎn)無(wú)組織排放治理難點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)多數(shù)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施不能滿足《意見(jiàn)》要求，尤其在無(wú)組織控制方面，國(guó)家2012年發(fā)布的現(xiàn)行鋼鐵系列大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中，僅提出了廠房顆粒物無(wú)組織排放限值，并未對(duì)各工序無(wú)組織控制方法做出明確規(guī)定。因此各企業(yè)顆粒物無(wú)組織控制水平參差不齊，各工序主要存在如下問(wèn)題。

3.1 原料場(chǎng) 各企業(yè)原料場(chǎng)多為露天堆場(chǎng)，四周采用防風(fēng)網(wǎng)圍擋，粉狀物料表面噴涂結(jié)殼劑或覆蓋防風(fēng)網(wǎng)，料場(chǎng)四周設(shè)灑水裝置；少數(shù)企業(yè)設(shè)有封閉原料大棚內(nèi)部設(shè)有噴水裝置和霧炮。

上述控制措施對(duì)原料廠顆粒物無(wú)組織控制效果有限，特別是露天堆場(chǎng)對(duì)周邊污染嚴(yán)重，在堆取料以及運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生大量揚(yáng)塵。該揚(yáng)塵特點(diǎn)為產(chǎn)生位置不固定，無(wú)法設(shè)固定捕集裝置，且產(chǎn)生空間大，不易捕集。即使有封閉大棚的原料場(chǎng)，在堆取料機(jī)作業(yè)和車輛運(yùn)輸過(guò)程中也會(huì)在大棚內(nèi)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，無(wú)法使用霧炮及時(shí)降塵，進(jìn)而從大棚天窗、進(jìn)出口大門(mén)逸散至環(huán)境中。對(duì)于堆放煤或焦炭等燃料的封閉大棚通常留有通風(fēng)口，顆粒物從通風(fēng)口無(wú)組織排放現(xiàn)象常見(jiàn)。

運(yùn)輸和工程車輛在大棚內(nèi)移動(dòng)是造成原料場(chǎng)內(nèi)部無(wú)組織揚(yáng)塵大的主要原因之一，原料在車輪碾壓下粉碎，隨車輪揚(yáng)起，因此對(duì)原料場(chǎng)的改造首先要保證地面的硬化和及時(shí)的清理。其次是對(duì)料場(chǎng)內(nèi)位置固定的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)、破碎、篩分等位置配備捕集罩和除塵器，確保揚(yáng)塵的收集。最后，可根據(jù)料場(chǎng)作業(yè)情況配備智能化霧炮或干霧抑塵，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)堆取料作業(yè)情況精準(zhǔn)降塵。此外還應(yīng)做好料場(chǎng)大門(mén)和洗車臺(tái)的管理，必要情況采用雙層門(mén)等措施確保顆粒物不從門(mén)逸散至環(huán)境中。

3.2 燒結(jié) 燒結(jié)工序無(wú)組織排放主要集中在配料間、混合機(jī)、環(huán)冷機(jī)、成品篩分、返礦皮帶等位置，其中環(huán)冷機(jī)無(wú)組織排放是困擾各大企業(yè)的主要難題之一。

燒結(jié)無(wú)組織控制難點(diǎn)集中在環(huán)冷機(jī)的密封，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)多數(shù)采用耐磨橡膠機(jī)械密封，隨著燒結(jié)機(jī)的使用，由于橡膠老化變形、煙罩變形、臺(tái)車衡梁漏風(fēng)等，導(dǎo)致漏風(fēng)率逐漸加大，不僅使大量無(wú)組織揚(yáng)塵排放到環(huán)境中，漏風(fēng)還將導(dǎo)致燒結(jié)余熱鍋爐熱產(chǎn)氣量下降。

對(duì)于現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)可采用包容式、鋼刷式等新型密封結(jié)構(gòu)改善密封，配合環(huán)冷機(jī)整體圍擋，進(jìn)一步降低顆粒物無(wú)組織排放對(duì)外環(huán)境的影響。改造現(xiàn)有密封形式雖然可以減少無(wú)組織排放強(qiáng)度，但從長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性和效果來(lái)看，想徹底解決環(huán)冷機(jī)無(wú)組織排放問(wèn)題還應(yīng)加大投資，整體更換新型水封環(huán)冷機(jī)。

此外，早年的燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)中，通常環(huán)冷機(jī)一二段廢氣經(jīng)過(guò)余熱鍋爐直接排放，三四段廢氣直接通過(guò)排氣筒排放，該部分廢氣均應(yīng)經(jīng)除塵系統(tǒng)收集處理后外排或返回?zé)Y(jié)料面循環(huán)利用。

3.3 高爐 高爐工序無(wú)組織排放主要集中在礦焦槽、爐頂和出鐵場(chǎng)，其中礦焦槽上部下料過(guò)程和出鐵場(chǎng)開(kāi)堵鐵口的無(wú)組織排放治理難度較大。

礦焦槽上部下料過(guò)程中如除塵系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷，粉塵極易從下料口和密封膠帶縫隙處外溢至槽上室內(nèi)空間，造成崗位粉塵超標(biāo)，并從窗口外排至外環(huán)境。

移動(dòng)通風(fēng)槽是槽上通常采用的無(wú)組織控制方式，該方式僅能收集物料從皮帶尾輪下落過(guò)程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵，而物料落進(jìn)料倉(cāng)后的揚(yáng)塵無(wú)法收集，部分企業(yè)采用皮帶密封落料口，但是隨著皮帶使用時(shí)間的增長(zhǎng)，往往會(huì)出現(xiàn)皮帶走偏導(dǎo)致密封不嚴(yán)的現(xiàn)象。為了解決該問(wèn)題，部分企業(yè)為改善料倉(cāng)冒煙，在倉(cāng)內(nèi)增設(shè)除塵管道，使倉(cāng)內(nèi)成負(fù)壓狀態(tài)，能夠改善冒煙現(xiàn)象，但吸塵點(diǎn)位置較產(chǎn)塵點(diǎn)位置較遠(yuǎn)，且需要較大風(fēng)量，一旦密封皮帶走偏，負(fù)壓狀態(tài)將難以保持，這就對(duì)皮帶糾偏器要求較高。

推薦在采用通風(fēng)槽的基礎(chǔ)上，在卸料小車上增設(shè)車載式移動(dòng)除塵器，對(duì)下料處倉(cāng)內(nèi)煙塵進(jìn)行收集，該裝置吸塵位置距離產(chǎn)塵位置僅，僅需較少風(fēng)量即可將外溢揚(yáng)塵吸走。由于風(fēng)量較小，設(shè)備質(zhì)量輕，不會(huì)對(duì)卸料小車造成更多負(fù)擔(dān)。

出鐵場(chǎng)在出鐵過(guò)程中鐵口將產(chǎn)生大量煙塵，通常采用鐵口頂吸+側(cè)吸的方式收集煙塵，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，部分企業(yè)由于吸塵罩設(shè)計(jì)不合理或風(fēng)量不夠等原因?qū)е率占什桓撸F過(guò)程存在大量煙塵外溢至半封閉的出鐵場(chǎng)廠房?jī)?nèi)形成無(wú)組織排放。由于出鐵場(chǎng)鐵口出鐵過(guò)程為不連續(xù)過(guò)程，在開(kāi)堵鐵口時(shí)煙塵量大，而不出鐵時(shí)無(wú)煙塵產(chǎn)生，因此對(duì)風(fēng)機(jī)及閥門(mén)的控制稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致煙塵外溢。

很多企業(yè)已經(jīng)實(shí)施了出鐵場(chǎng)捕集罩的優(yōu)化和改造，但往往要依靠大風(fēng)量作為支撐。更多企業(yè)采用了出鐵場(chǎng)封閉(出鐵場(chǎng)小房子)的方式，將出鐵口、泥炮、操作室都封閉在鐵口附近有限空間內(nèi)，采用現(xiàn)有出鐵場(chǎng)除塵對(duì)有限空間進(jìn)行抽吸，使整個(gè)封閉空間成為負(fù)壓狀態(tài)，可有效抑制無(wú)組織排放。

3.4 煉鋼 煉鋼工序無(wú)組織排放主要集中在煉鋼廠房?jī)?nèi)，如高位料倉(cāng)、廢鋼準(zhǔn)備跨、大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)爐兌鐵水、精煉、熱修冷修位、人工火焰清理和鋼渣一次處理間等位置和工藝過(guò)程。其中轉(zhuǎn)爐兌鐵水和轉(zhuǎn)爐鋼渣處理過(guò)程的無(wú)組織排放較難控制，是困擾多數(shù)鋼鐵企業(yè)的難點(diǎn)。轉(zhuǎn)爐兌鐵水煙塵目前只能通過(guò)提高轉(zhuǎn)爐與天車工的操作水平和操作配合度，輔以三次除塵的方式將無(wú)組織控制在廠房?jī)?nèi)。這里重點(diǎn)闡述轉(zhuǎn)爐鋼渣處理過(guò)程無(wú)組織排放解決方案。

國(guó)內(nèi)鋼企鋼渣一次處理大多采用熱悶法或熱潑法，少數(shù)企業(yè)采用水淬法、盤(pán)潑法、風(fēng)淬法、滾筒法和罐悶法。各鋼渣處理工藝?yán)浯_方式和設(shè)施密封情況見(jiàn)表1。其中熱潑法為露天作業(yè)，產(chǎn)生無(wú)組織揚(yáng)塵量巨大，熱悶在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行，但含塵的大量水蒸氣極易腐蝕悶渣池蓋板和管道，部分企業(yè)未對(duì)含塵水汽進(jìn)行凈化直接排放，有凈化設(shè)施的企業(yè)設(shè)備腐蝕通常較為嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備狀態(tài)差，從蓋板和煙囪排放大量含塵煙氣。風(fēng)淬法受鋼渣流動(dòng)性影響應(yīng)用較少。水淬法和盤(pán)潑法由于采用了水淬工藝，鋼渣為沾濕狀態(tài)，不易揚(yáng)塵，因此具有較小的無(wú)組織排放。滾筒法在工作過(guò)程中大部分為有組織排放，且使用水和鋼球在滾筒內(nèi)冷確的方式，可有效降低鋼渣處理后的無(wú)組織排放。罐悶法操作環(huán)境為完全密封悶渣罐，且通過(guò)罐內(nèi)打水實(shí)現(xiàn)鋼渣破碎，該工藝過(guò)程無(wú)組織排放。因此，在工藝和資金允許條件下，企業(yè)應(yīng)優(yōu)先選用罐悶法作為鋼渣一次處理工藝。

表1 各鋼渣處理工藝?yán)浯_方式和設(shè)施密封情況

3.5 熱軋 熱軋工序無(wú)組織排放主要為軋機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中的煙塵，通常采用水噴淋的形式逸塵，但效果往往不佳，夾雜著氧化鐵的煙塵隨穿過(guò)水霧逸散至車間中，通過(guò)廠房天窗逸散至環(huán)境中。

熱軋氧化鐵塵中含有大量水汽、油污和氧化鐵塵，傳統(tǒng)塑燒版除塵、濕法除塵、濕式電除塵或者袋式除塵均無(wú)法適應(yīng)該環(huán)境并保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。該處可采用旋渦濕法除塵技術(shù)，該技術(shù)采用將軋機(jī)粉塵封閉在有限空間內(nèi)的方式，含塵水氣經(jīng)風(fēng)機(jī)抽入濕法除塵系統(tǒng)，凈化后煙氣重新進(jìn)入氧化鐵皮溝，整個(gè)系統(tǒng)煙氣不斷循環(huán)凈化，不設(shè)排氣筒。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制效果好，無(wú)污染物排放的優(yōu)點(diǎn)。

3.6 全廠運(yùn)輸 除各工序產(chǎn)生的無(wú)組織外，全廠物料運(yùn)輸過(guò)程也是無(wú)組織排放的關(guān)鍵之一，其中皮帶運(yùn)輸揚(yáng)塵和道路運(yùn)輸揚(yáng)塵是治理的關(guān)鍵。

現(xiàn)有企業(yè)皮帶運(yùn)輸多采用露天或半封閉結(jié)構(gòu)(僅設(shè)防雨棚)，少量企業(yè)采用全封閉皮帶通廊，但往往存在通廊封閉不嚴(yán)，通風(fēng)窗常開(kāi)甚至存在缺失的現(xiàn)象。道路運(yùn)輸過(guò)程多采用自卸卡車運(yùn)輸各類物料，包括揚(yáng)塵較大的除塵灰、返礦等干燥粉狀物料，雖然自卸車設(shè)有苫蓋，但仍無(wú)法達(dá)到控制運(yùn)輸揚(yáng)塵的效果。

對(duì)于露天或半封閉皮帶通廊應(yīng)改造為全封閉皮帶通廊，且通廊應(yīng)設(shè)可開(kāi)合的通風(fēng)窗，通風(fēng)窗通常應(yīng)為關(guān)閉狀態(tài)。如單層皮帶通廊運(yùn)輸物料過(guò)程中仍有無(wú)組織排放，可在皮帶通廊內(nèi)對(duì)皮帶機(jī)加裝可移動(dòng)式密閉罩，進(jìn)一步將無(wú)組織排放封閉在皮帶通廊內(nèi)。對(duì)于粉狀物料不宜采用皮帶或卡車運(yùn)輸，應(yīng)采用吸排罐車外運(yùn)或采用氣力輸送送至筒倉(cāng)暫存。

4 無(wú)組織排放管理對(duì)策與建議

鋼鐵企業(yè)在無(wú)組織控制管理中，除加強(qiáng)各工序無(wú)組織控制設(shè)施和工藝路線選擇外，還應(yīng)加強(qiáng)加無(wú)組織控制設(shè)施的維護(hù)與檢修，制定合理的操作制度，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保管理，加大檢查力度獎(jiǎng)懲力度?？赏ㄟ^(guò)制定無(wú)組織排放臺(tái)賬的方式，細(xì)化無(wú)組織排放的管理。杜絕廠內(nèi)臨時(shí)堆存和擅自停用和拆除無(wú)組織控制設(shè)施。同時(shí)，應(yīng)加大環(huán)保投入，從生產(chǎn)工藝和設(shè)備本身出發(fā)貫徹環(huán)保理念，環(huán)保措施與管理措施齊抓共管，才能從根本上解決無(wú)組織排放的難題。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著各大鋼鐵企業(yè)超低排放改造的的不斷深入，無(wú)組織控制新技術(shù)新工藝也隨著環(huán)保要求的不斷提高而日新月異，不斷推動(dòng)著鋼鐵行業(yè)超低排放的進(jìn)程。與此同時(shí)，從有組織控制到無(wú)組織控制的觀念變已經(jīng)深深地扎根在鋼鐵行業(yè)環(huán)保工作者的心中。做好無(wú)組織排放控制不僅是對(duì)鋼鐵行業(yè)的一項(xiàng)環(huán)保要求，也是鋼鐵行業(yè)從粗放的傳統(tǒng)工業(yè)向精細(xì)化管理現(xiàn)代工業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵一步。