清潔生產(chǎn)審核在氧化鋅企業(yè)的實(shí)踐與應(yīng)用

朱 瑩

（克里斯汀大學(xué)國(guó)際學(xué)院 菲律賓馬尼拉 1004）

引言

我國(guó)的鉛鋅資源居世界第二位，豐富的資源為我國(guó)鉛鋅工業(yè)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)，鉛鋅產(chǎn)量逐年攀升，已完全融合到相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)不可或缺的重要組成部分。但隨著我國(guó)鉛鋅工業(yè)的高速發(fā)展和鉛鋅冶煉產(chǎn)能的急劇擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾突出，礦產(chǎn)資源大量消耗，環(huán)境污染問題凸顯，行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，已嚴(yán)重影響到產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。本項(xiàng)目通過對(duì)某氧化鋅企業(yè)實(shí)行清潔生產(chǎn)審核，使企業(yè)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的末端治理模式，實(shí)施源頭控制、全過程預(yù)防污染的清潔生產(chǎn)模式；提高鋼鐵廠廢棄物資源化利用效率，減少和避免污染物的產(chǎn)生，保護(hù)和改善環(huán)境，幫助企業(yè)度過難關(guān)，從而達(dá)到“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的，促進(jìn)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展之路[2～4]。

1 審核思路

1.1 審核對(duì)象

某氧化鋅企業(yè)廠區(qū)內(nèi)的主體工程、輔助設(shè)施、環(huán)保設(shè)施以及相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)。

1.2 審核思路

清潔生產(chǎn)審核的總體思路[5]：判明廢棄物的產(chǎn)生部位，分析廢棄物的產(chǎn)生原因，提出方案減少或消除廢棄物。

2 審核過程及結(jié)果

2.1 企業(yè)存在的問題及原因分析

2.1.1 企業(yè)現(xiàn)狀及原因

通過對(duì)整個(gè)企業(yè)現(xiàn)有原輔材料，能源，生產(chǎn)設(shè)備，工藝，管理、廢棄物等方面的查看和分析，找出企業(yè)存在的問題及原因。

原輔材料方面：該企業(yè)原輔材料主要是鋼鐵廠廢棄物高爐煙道灰和焦粉，由企業(yè)提供資料可知，煙道灰近三年單耗呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，經(jīng)調(diào)查，煙道灰單耗主要與含鋅量有關(guān)，企業(yè)在前兩輪清潔生產(chǎn)后，通過控制原料含鋅量，減少料場(chǎng)無組織排放等，減少了原料的消耗量。企業(yè)主要輔料焦粉近三年單耗基本穩(wěn)定。

為進(jìn)一步找出原輔材料清潔生產(chǎn)潛力大的部位，審核小組又根據(jù)2018 年1-6 月報(bào)表，做出了鋅和鉛平衡圖。

由圖1 可知，企業(yè)2018 年1-6 月鋅平衡回收率（進(jìn)入產(chǎn)品中鋅的含量）為90.34%，鋅的回收率主要與企業(yè)工藝設(shè)備、煙道灰的含鋅量以及操作過程有關(guān)，在企業(yè)無法升級(jí)工藝設(shè)備的情況下，建議嚴(yán)格把控原料進(jìn)廠檢測(cè)，控制原料中鋅的含量，同時(shí)過程控制生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)參數(shù)，提高鋅回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少窯渣產(chǎn)出率，節(jié)約能源消耗。鋅元素平衡誤差為2.568%，造成誤差的主要原因是企業(yè)物料計(jì)量、測(cè)量誤差、少量物料無組織排放，以及外排顆粒物的估算誤差有關(guān)。企業(yè)的煙道灰中平均含鉛為1.22%，窯渣中平均含鉛量為0.62%。

圖1 2018年1-6月鋅平衡圖（單位：t）

由圖2 可知，2018 年1-6 月使用的煉鐵廠的煙道灰含鉛總量為52.095t，產(chǎn)品帶走29.805t，占總鉛量的57.21%；窯渣中含鉛量為21.81t，占總鉛量的41.87%；鉛平衡誤差為0.458t，占原料含鉛量的0.88%。造成誤差的主要原因是企業(yè)物料計(jì)量、測(cè)量誤差，同時(shí)與外排顆粒物的估算誤差有關(guān)。企業(yè)可以通過降低原料中鉛元素含量，源頭控制鉛的產(chǎn)生和排放。

圖2 2018年1-6月鉛平衡圖（單位：t）

能源方面：由圖3 可知，生產(chǎn)用電近三年單位產(chǎn)品消耗量2017 年最低，2018 年1-6 月最高。經(jīng)調(diào)查，企業(yè)生產(chǎn)用電單耗主要與生產(chǎn)的不連續(xù)性及回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行狀況有關(guān)，建議合理安排生產(chǎn)計(jì)劃、過程控制回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行參數(shù)，減少相關(guān)設(shè)備的用電，同時(shí)核查全廠所有設(shè)備功率及使用情況，避免設(shè)備存在大馬拉小車及空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，更換存在的老舊設(shè)備。企業(yè)新鮮用水主要是生活用水和生產(chǎn)用水。生活用水為員工在廠區(qū)內(nèi)日常生活用水，生產(chǎn)用水主要包括窯渣冷卻用水、表面冷卻用水、脫硫系統(tǒng)用水、抑塵綠化用水等。

圖3 近三年生產(chǎn)用電單耗情況圖（單位：kwh/t）

由圖4 可知，近三年單位產(chǎn)品消耗量生產(chǎn)用水2016 年與2017 年一致，2018 年1-6 月比前兩年稍有上升?？傮w來說生產(chǎn)用水量較低，清潔生產(chǎn)潛力不大。

圖4 近三年生產(chǎn)用水單耗情況圖（單位：m3/t）

為進(jìn)一步找出企業(yè)在生產(chǎn)過程中用水，用電高的部位，審核小組又根據(jù)2018 年1-6 月生產(chǎn)用水、用電情況，做出了水平衡圖。企業(yè)生產(chǎn)用水環(huán)節(jié)主要為冷卻水的補(bǔ)充用水，由圖可知：企業(yè)2018 年1-6月總用水量為349.81m3/d，補(bǔ)充新鮮水為4.81m3/d，循環(huán)水率為98.62%，建議通過控制回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行參數(shù)，繼續(xù)減少用水消耗。企業(yè)2018 年1-6 月總耗電量為77442kwh，電損耗主要為線路損耗及變壓器損耗，其中回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)耗電量為66377kwh，占總耗電量的85.71%，屬于高耗能工段，存在一定的清潔生產(chǎn)潛力，審核小組將針對(duì)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，尋找節(jié)約電能的機(jī)會(huì)。

圖5 企業(yè)水平衡圖（單位：m3/d）

生產(chǎn)設(shè)備和工藝方面：在查看現(xiàn)場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然企業(yè)目前原料棚采取密閉，2016 年又硬化了全廠地面，配備有灑水車、霧泡機(jī)、洗車機(jī)等減少無組織排放的設(shè)施。但原料棚還是存在密閉不嚴(yán)的問題，有無組織原料氣體飄出，所以部分地方需要更換，需要加裝卷簾門。另外，企業(yè)在原料棚內(nèi)采用叉車混料，上料，工人操作環(huán)境差，建議企業(yè)可以采取原料倉以及自動(dòng)化配料及上料皮帶，進(jìn)一步減少無組織排放。

自動(dòng)化控制方面：企業(yè)生產(chǎn)采用人工經(jīng)驗(yàn)控制溫度，存在誤差，建議企業(yè)采用溫控器等設(shè)施自動(dòng)化控制，特別是回轉(zhuǎn)窯溫控方面。

廢棄物產(chǎn)生與控制方面：企業(yè)一直注重環(huán)保工作，從2016 年起先后多次投資，安裝了雙堿法脫硫裝置，增設(shè)了在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，密閉原料庫等，目前企業(yè)廢水、窯渣不外排，生產(chǎn)過程中外排的廢棄物主要是廢氣，包括SO2、NOx和煙塵。根據(jù)地方要求，企業(yè)SO2、NOx、顆粒物排放濃度于2018 年10 月1 日前要達(dá)到100mg/m3、100mg/m3、10mg/m3的排放限值；但企業(yè)現(xiàn)有的廢氣環(huán)保設(shè)施難以滿足要求，所以對(duì)企業(yè)廢氣處理設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造是本輪清潔生產(chǎn)審核的重要任務(wù)。

在資料調(diào)研、現(xiàn)場(chǎng)考察、專家咨詢的基礎(chǔ)上，審核小組對(duì)該氧化鋅企業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行了全面認(rèn)真的分析和評(píng)價(jià)。

由于我國(guó)尚未制定再生氧化鋅行業(yè)的清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局頒發(fā)的《清潔生產(chǎn)審計(jì)指南》要求，結(jié)合《鉛鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》（試行）、《鉛鋅行業(yè)規(guī)范條件》（2015 版）、《鋅冶煉行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（征求意見稿）》等，通過與同類企業(yè)生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，從原料使用、生產(chǎn)工藝水平、污染治理等方面對(duì)企業(yè)現(xiàn)狀清潔生產(chǎn)水平進(jìn)行分析，在審核前企業(yè)清潔生產(chǎn)水平處于國(guó)內(nèi)一般水平。

2.1.2 審核重點(diǎn)現(xiàn)狀及問題分析

本輪清潔生產(chǎn)審核的重點(diǎn)為回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，通過三大平衡發(fā)現(xiàn)審核重點(diǎn)存在的高能耗、高物耗的問題，同時(shí)也將審核的范圍輻射到全公司所有生產(chǎn)和服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從各個(gè)方面綜合分析污染物產(chǎn)生和能源消耗高的原因。

回轉(zhuǎn)窯原輔材料和能源方面：回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)主要的原輔材料為鋼廠煙道灰、焦粉、生石灰，使用的能源為水和電。經(jīng)核實(shí)，審核重點(diǎn)輸入輸出的誤差為1.454%，產(chǎn)生誤差的原因主要為焦粉燃燒、還原鉛鋅產(chǎn)生的CO2無法計(jì)量；空氣中氧氣參與氧化反應(yīng)生產(chǎn)氧化鋅、氧化鉛，氧氣用量無法計(jì)量；物料計(jì)量產(chǎn)生誤差。審核重點(diǎn)主要的耗電部位為回轉(zhuǎn)窯還原氧化系統(tǒng)，占整個(gè)審核重點(diǎn)的73.6%，存在一定的清潔生產(chǎn)潛力。沉降收塵系統(tǒng)占審核重點(diǎn)用電的19.1%，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在空轉(zhuǎn)，也有一定的清潔生產(chǎn)機(jī)會(huì)。

（續(xù)）表1 方案實(shí)施及效益分析

設(shè)備維護(hù)和更新方面：審核重點(diǎn)主要設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行狀況將直接影響原輔材料及能源的單耗，回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)行過程中因不同帶的溫度要求不同，特別是反應(yīng)帶的溫度高，造成回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯磚需要定期進(jìn)行更換，如果未及時(shí)更換，將造成能源浪費(fèi)，增加反應(yīng)時(shí)間，窯渣量，造成原料的浪費(fèi)。

目前回轉(zhuǎn)窯中使用的是普通磷酸鹽耐火磚，該磚使用壽命為20～30 天，在使用后期，由于磚體摩擦變薄，保溫性變差，會(huì)增加企業(yè)生產(chǎn)能耗。建議使用直接結(jié)合鎂鉻磚替換原有普通磷酸鹽耐火磚，增加保溫效果，減少焦粉使用，減少固廢產(chǎn)生。

回轉(zhuǎn)窯窯頭、窯尾密封裝置是回轉(zhuǎn)窯設(shè)備的重要組成部分，用于固定的窯尾預(yù)熱喂料室和窯門罩與旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯筒體之間的連接，起到防止冷風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)和減少密封連接處漏灰的作用。窯頭密封不嚴(yán)，會(huì)影響回轉(zhuǎn)窯溫度，造成能源損失，影響工藝操作的穩(wěn)定性，建議對(duì)窯頭密封裝置進(jìn)行更換為雙向疊片式密封裝置，減少能源浪費(fèi)。

過程控制方面：企業(yè)目前采用的電子計(jì)量稱可以校準(zhǔn)，但電子秤采用固定壓頭傳感器在實(shí)際生產(chǎn)中由于受力不均、傳感器下積料過多，有時(shí)起到支撐作用、物料自動(dòng)下滑等，都會(huì)導(dǎo)致稱量誤差。

2.2 方案實(shí)施及效益分析

審核小組結(jié)合公司生產(chǎn)檢修計(jì)劃和可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，堅(jiān)持有明顯清潔生產(chǎn)機(jī)會(huì)、易于實(shí)施見效快、近期可望實(shí)施、持續(xù)改進(jìn)等原則，經(jīng)反復(fù)討論，最終確定12 項(xiàng)清潔生產(chǎn)方案，其中無/低費(fèi)方案（＜15 萬元），9 項(xiàng)，中/高費(fèi)方案（≥15 萬元，用* 標(biāo)出），3 項(xiàng)，方案及效益分析見表1。

表1 方案實(shí)施及效益分析

結(jié)語

通過對(duì)該氧化鋅企業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)審核，企業(yè)的原材料煙道灰單耗減少了16.5%，焦粉減少了19.2%，顆粒物排放減少了68.1%，氮氧化物排放濃度下降到了100mg/m3以下，單位產(chǎn)品排放下降了78.5%，固體廢棄物窯渣單位產(chǎn)品排放下降了75%，并增加了產(chǎn)品中鋅的回收率，最終取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，同時(shí)對(duì)比清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)在審核后清潔生產(chǎn)水平能夠達(dá)到國(guó)內(nèi)一般以上水平。