鋼鐵行業(yè)一氧化碳污染治理現(xiàn)狀及措施探析

雷淑琳　嚴(yán)小林

摘要：本文通過對鋼鐵行業(yè)一氧化碳治理政策和一氧化碳來源進(jìn)行分析，并對一氧化碳治理和監(jiān)控措施進(jìn)行技術(shù)探討，為鋼鐵行業(yè)一氧化碳治理提供參考。

關(guān)鍵詞：一氧化碳、治理措施、監(jiān)控措施

0 引言

近年來，隨著各地大氣污染防治工作的不斷深入，常規(guī)大氣污染物得到有效治理，環(huán)境空氣質(zhì)量不斷好轉(zhuǎn)。以此同時，一些非常規(guī)污染物逐漸引起關(guān)注，一氧化碳（CO）就是其中之一。鋼鐵行業(yè)是一氧化碳排放的主要來源之一，開展鋼鐵行業(yè)一氧化碳治理，有效控制一氧化碳排放，對持續(xù)改善大氣環(huán)境質(zhì)量非常重要。為此國內(nèi)如唐山、邯鄲臨汾等地印發(fā)相關(guān)政策文件，開展鋼鐵行業(yè)CO治理工作。

1 鋼鐵企業(yè)一氧化碳治理現(xiàn)狀

1.1 唐山市鋼鐵企業(yè)一氧化碳管控政策及相關(guān)要求

2018年7月，唐山市發(fā)文《關(guān)于鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)機(jī)頭一氧化碳執(zhí)行排放限值的通知》：鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)機(jī)頭一氧化碳排放濃度不超過6000 mg/m³。

2019年5月，唐山市發(fā)文《5月份全市大氣污染防治強(qiáng)化管控方案》：燒結(jié)機(jī)機(jī)頭一氧化碳小時排放濃度超過4000 mg/m³的，對超標(biāo)的燒結(jié)機(jī)實施72小時停產(chǎn)懲罰措施。

2020年12月印發(fā)《唐山市鋼鐵企業(yè)一氧化碳減排管控工作實施方案》：2021年2月份，唐山要求相關(guān)鋼鐵企業(yè)一氧化碳治理工程要求3月15日前完成，目前已完成239項，未完成102項，包括16項燒結(jié)煙氣降一氧化碳任務(wù)，75項高爐均壓放散配建引射器安裝任務(wù)，10項軋鋼加熱爐換向反吹任務(wù)，1項優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣回收任務(wù)；6月15日前完成其他治理工程。

2021年2月印發(fā)《關(guān)于開展鋼鐵企業(yè)工程減排深度治理工作的通知》：通知要求，嚴(yán)格按照《唐山市鋼鐵企業(yè)一氧化碳減排管控工作實施方案》要求，高質(zhì)量完成燒結(jié)煙氣降一氧化碳、高爐煤氣均壓放散配建引射器，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣回收條件、軋鋼加熱爐轉(zhuǎn)向反吹以及煤氣系統(tǒng)零放散等工程。

2021年3月印發(fā)《唐山市3月份大氣污染綜合治理攻堅月方案》：一氧化碳減排專項行動。3月15日前，完成76座高爐均壓放散煤氣全回收設(shè)施建設(shè)，配套建設(shè)引射器，對逾期未完成治理的企業(yè)實施停產(chǎn)整治。完成優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣回收條件，氧含量合格的前提下能收盡收；完成煤氣零放散系統(tǒng)建設(shè)，做好煤氣產(chǎn)用動態(tài)平衡，避免煤氣管網(wǎng)波動造成一氧化碳放散。為確保安全必須放散的，必須點燃放散。提高干熄焦投運(yùn)率，除檢修外禁止使用濕熄焦，減少濕法熄焦過程中的一氧化碳排放。提前3天發(fā)布預(yù)警或管控措施，提前調(diào)整涉煤氣用戶生產(chǎn)負(fù)荷，減少因工況波動造成一氧化碳排放。

1.2 鋼鐵企業(yè)一氧化碳排放來源分析

鋼鐵企業(yè)所排放的一氧化碳主要來自于5個方面：

一是燒結(jié)機(jī)、高爐熱風(fēng)爐、軋鋼加熱爐、石灰窯、自備電廠等燃燒過程中，煤、焦炭、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣不完全燃燒產(chǎn)生的CO。

二是高爐上料均壓放散、高爐休風(fēng)放散、轉(zhuǎn)爐非回收期放散、軋鋼加熱爐反吹煤氣等生產(chǎn)作業(yè)過程所排放的CO。

三是高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣在沒有下游煤氣用戶的情況下，或鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)停機(jī)、豎爐停產(chǎn)、石灰窯停產(chǎn)、自備電廠檢修等情況下，能源不平衡，造成煤氣放散排放的CO。

四是生產(chǎn)、輸送、使用過程中的跑冒滴漏。

五是開關(guān)盲板閥時煤氣的泄漏。

2 鋼鐵企業(yè)一氧化碳治理措施

鋼鐵企業(yè)按照一氧化碳管控政策及相關(guān)要求結(jié)合企業(yè)實際，采取了一系列一氧化碳治理措施，以減少一氧化碳排放。

2.1 燒結(jié)工序

2.1.1 煙氣循環(huán)技術(shù)

燒結(jié)工序采用煙氣循環(huán)技術(shù)，選取燒結(jié)機(jī)大煙道頭尾部分風(fēng)箱的風(fēng)量（占總煙氣 30%）和環(huán)冷機(jī)煙氣混合，混風(fēng)后通過循環(huán)風(fēng)機(jī)引入燒結(jié)工序，循環(huán)煙氣含氧量≥18%，循環(huán)風(fēng)溫≥200℃，煙氣中的 CO 進(jìn)行二次燃燒[1]，可將煙氣中 CO 濃度降低至 4000 mg/m3。

2.1.2 富氧燃燒技術(shù)

采用濃度為99%以上的氧氣，經(jīng)輸送管道、減壓閥、調(diào)節(jié)閥送至助燃風(fēng)管道，助燃管道中的氧氣和助燃空氣混合，形成所需要的富氧助燃?xì)?，富氧助燃?xì)庵醒鹾繛?1%-22.8%；高爐煤氣再與富氧助燃?xì)獍疵簹夂透谎踔細(xì)獾馁|(zhì)量比為1：（0.7-1.2）的比例混合后點火；富氧燒結(jié)點火能夠促進(jìn)燃燒完全，減少燃燒后的廢氣量，降低燒結(jié)點火能耗和減少C0的排放量。

2.1.3 燒結(jié)料面噴蒸汽

燒結(jié)料面噴吹蒸汽系統(tǒng)包含蒸汽主管道、布置于燒結(jié)料面的蒸汽管道、切換閥、蒸汽調(diào)節(jié)閥、除濕裝置等部分組成，該蒸汽噴吹系統(tǒng)與煙氣循環(huán)系統(tǒng)協(xié)同降低燒結(jié)一氧化碳。

2.2 煉鐵工序

2.2.1 高爐均壓放散煤氣全回收

對高爐爐頂均壓煤氣回收系統(tǒng)進(jìn)行改造，打開放散閥的同時啟動引射器，依靠引射器強(qiáng)制抽入均壓煤氣除塵系統(tǒng)，一次均壓煤氣作為引射氣源。煤氣經(jīng)除塵器除塵凈化后通入低壓煤氣管網(wǎng)。在爐頂均壓煤氣放散管道接引射器實現(xiàn)全回收。

2.2.2 高爐休風(fēng)煤氣凈化回收

在高爐干法布袋除塵后端減壓閥組區(qū)域，高壓凈煤氣出口增加引射裝置及其附屬設(shè)施，將整個休風(fēng)過程中產(chǎn)生的煤氣，經(jīng)過重力除塵器和布袋除塵器凈化后，再送入低壓煤氣管網(wǎng)，從而實現(xiàn)環(huán)保減排和資源回收再利用；引射裝置利用氮?dú)庾鳛橐鋭恿庠矗紫葘⒏郀t休風(fēng)時的煤氣從調(diào)壓閥組前引出，并通過原調(diào)壓閥后切斷閥門組對低壓凈煤氣管網(wǎng)進(jìn)行切斷，經(jīng)過休風(fēng)引射裝置進(jìn)入低壓管網(wǎng)，利用干法除塵器 1-2個罐體進(jìn)行粉塵過濾，達(dá)到煤氣回收目的。

2.3 煉鋼工序

2.3.1 轉(zhuǎn)爐煤氣放散塔自動點火

原有轉(zhuǎn)爐煤氣放散塔點火裝置采用直燃式點火方式，不使用外供燃?xì)猓酶邏弘娀≈睂⒎派⒌拿簹恻c燃，該系統(tǒng)與一次除塵系統(tǒng)其它子系統(tǒng)融合實現(xiàn)高度自動化運(yùn)行；由于電弧強(qiáng)度、放散煤氣理化條件、環(huán)境氣象條件等諸多因素，會造成點火失敗的情況發(fā)生，此時會造成大量煤氣直接排空，它會造成程度不同的大氣毒害物污染。為增強(qiáng)點火的穩(wěn)定性、可靠性，在現(xiàn)有點火放散系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加以燃?xì)獍闊某Ｃ骰鸱绞?。在點火頭上增加伴燒燃燒器，引入穩(wěn)定的氣源為其供應(yīng)燃?xì)猓谷細(xì)庠诟鞣N氣候下長時間穩(wěn)定燃燒即形成“長明火”，當(dāng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)放散煙氣煤氣達(dá)到足夠濃度（CO含量達(dá)到約20%以上）時被點燃排空。該系統(tǒng)具備燃燒狀態(tài)、氣源情況、遠(yuǎn)程操作等遠(yuǎn)程控制能力，并與原點火系統(tǒng)組成“雙重點火裝置”。

2.4 軋鋼工序

2.4.1 加熱爐換向閥反吹治理煤氣

雙蓄熱式加熱爐生產(chǎn)過程中，蓄熱室放熱過程中，燃料煤氣進(jìn)入蓄熱室內(nèi)，伴隨閥門切換關(guān)閉，會殘留少量CO，通過反吹煤氣回收改造，將蓄熱室內(nèi)殘留CO吹入爐內(nèi)燃燒，從而避免跟隨煙氣外排[3]。

3 監(jiān)控措施

3.1 有組織監(jiān)測方面

在燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣、轉(zhuǎn)爐一次煙氣、高爐熱風(fēng)爐煙氣、軋鋼加熱爐煙氣排放口安裝煙氣一氧化碳分析儀，對外排一氧化碳濃度進(jìn)行監(jiān)測。

3.2 無組織監(jiān)測方面

在廠區(qū)內(nèi)各方位安裝空氣質(zhì)量監(jiān)測站，對一氧化碳、PM2.5、PM10、等污染因子進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)集中管控。出現(xiàn)一氧化碳超標(biāo)情況時，做到快速反應(yīng)，及時排查現(xiàn)場設(shè)備，調(diào)整現(xiàn)場生產(chǎn)工況，降低一氧化碳排放。

4 結(jié)論

通過上述各項一氧化碳治理措施的實施，同時強(qiáng)化能源平衡管理，做好煤氣產(chǎn)出與使用的動態(tài)平衡控制，有效減少一氧化碳排放，改善空氣質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

［1］ 李新創(chuàng)，劉濤，劉坤坤等. 鋼鐵生產(chǎn)全流程超低排放難點解析及解決路徑研究［C］//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會環(huán)境工程分會.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會2022年科學(xué)技術(shù)年會——環(huán)境工程技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用分會場論文集（三）.《工業(yè)建筑》雜志社有限公司，2022：406-412.DOI：10.26914/c.cnkihy.2022.027852.

［2］ 張祖斌，劉暢，孫玉翠，展茂源.加熱爐一氧化碳減排節(jié)能的技術(shù)措施［J］.節(jié)能與環(huán)保，2020（10）：53-54.