鋼鐵行業(yè)綠色生產(chǎn)狀況分析研究

梁鉅鑫，范國慶

(1.攀枝花市環(huán)境信息中心，四川攀枝花 617000； 2.攀枝花市環(huán)境保護局，四川攀枝花 617000)

鋼鐵行業(yè)作為重要原材料的生產(chǎn)和加工部門，是關(guān)系著國計民生的基礎(chǔ)性行業(yè)。鋼鐵行業(yè)面臨產(chǎn)能過剩和能耗過大的雙重影響，加之能源供需矛盾和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，因此，節(jié)能減排勢在必行[1-2]。綠色生產(chǎn)是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑[3]。各種數(shù)據(jù)顯示，作為重要的工業(yè)行業(yè)，我國鋼鐵行業(yè)目前產(chǎn)能過剩同時進(jìn)入利潤低谷期，能源利用率較低，能源消耗和污染物排放占全國工業(yè)比例較高，面臨著能耗過大和污染嚴(yán)重的雙重影響，開展綠色生產(chǎn)，實現(xiàn)節(jié)能減排的意義深遠(yuǎn)。鋼鐵行業(yè)開展綠色生產(chǎn)對我國整體節(jié)能減排具有重要意義[4]。鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量、能源消耗量及利潤變化見圖1，總體呈明顯快速增加態(tài)勢。圖2是2005年-2010年鋼鐵企業(yè)污染物排放量的變化，從圖中可以看出因鋼鐵行業(yè)實行清潔生產(chǎn)，推行環(huán)保技術(shù)，除了SO2外，煙塵、粉塵和COD基本呈明顯下降趨勢，若考慮鋼產(chǎn)量的增加，噸鋼SO2排放量也逐年降低。因此，鋼鐵企業(yè)的減排離不開綠色生產(chǎn)[5-6]?？傮w來說，鑒于鋼鐵行業(yè)的重要地位，以及高能源消耗和強污染的行業(yè)現(xiàn)狀，鋼鐵企業(yè)應(yīng)積極采取綠色生產(chǎn)措施，能更有效完成節(jié)能減排這一重要任務(wù)。

1 鋼鐵行業(yè)綠色生產(chǎn)狀況分析

1.1 綠色生產(chǎn)概述

圖1 2005-2010年鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量、能源消耗量和利潤變化圖Fig.1 2005-2010 steel industry output,energy consumption and profit change diagram

圖2 2005-2010年鋼鐵行業(yè)污染物排放量變化圖Fig.2 2005-2010 steel industry pollutant emission change diagram

綠色生產(chǎn)也稱為清潔生產(chǎn)，其含義是指以節(jié)能減排為目標(biāo)，以“源頭預(yù)防為主”的綠色理念，在生產(chǎn)的全過程中采用技術(shù)革新手段、管理調(diào)控手段和結(jié)構(gòu)調(diào)整手段，綜合提高能源的利用率和減少污染物的排放，以達(dá)到資源能源的綜合利用和污染物產(chǎn)量最小化的一種綜合措施[7]。鋼鐵行業(yè)是我國資源使用和能源使用密集型的行業(yè)，是國民經(jīng)濟重要原材料的生產(chǎn)和加工行業(yè)，其生產(chǎn)規(guī)模大，資源和能源消耗巨大，生產(chǎn)管理模式粗放，是能源資源消耗大戶，也是環(huán)境污染大戶。因此，在鋼鐵企業(yè)開展綠色生產(chǎn)對于鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排意義巨大[8]。

通過使用污染性較小的綠色原材料，積極革新綠色生產(chǎn)工藝，采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品、加強生產(chǎn)管理、加強過程控制、提高員工素質(zhì)、減量循環(huán)利用廢棄物為主要途徑，從而達(dá)到“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的。鋼鐵企業(yè)開展綠色生產(chǎn)減少了能源消耗，從源頭上控制了廢氣、廢水、廢渣的產(chǎn)生，減少了鋼鐵企業(yè)能源消耗成本和污染物末端治理成本，提升了鋼鐵企業(yè)的效率和創(chuàng)新[9-10]。一般而言，我國鋼鐵企業(yè)進(jìn)行綠色生產(chǎn)可以大致分為準(zhǔn)備階段、研究和分析階段、方案形成階段、綠色生產(chǎn)方案實施4個階段如圖3所示。

圖3 鋼鐵企業(yè)綠色生產(chǎn)開展流程圖Fig.3 Process diagram of green production in iron and steel enterprises

1.2 焦化工序綠色生產(chǎn)管理

焦化以煤為原料，通過焦?fàn)t煉焦為金屬冶煉提供焦炭。高溫?zé)捊沟玫降慕固?，成為了工業(yè)部門的燃料和原材料，焦化一般由備煤、煉焦、煤氣灰塵和精制、焦油加工等工序組成。焦化工序的主要污染物是粉塵和廢氣，其主要污染問題有：①水消耗量大，造成水資源的浪費和污染；②余熱沒有很好地回收利用，反而要消耗更多的冷媒進(jìn)行冷卻；③煙塵、廢氣不能有效處理，對環(huán)境造成巨大的影響；④含磷廢物和污泥為主要的固體廢棄物，如不能有效處理，會造成很大環(huán)境污染[11]。

針對焦化工序綠色生產(chǎn)管理的主要措施有：

（1）工藝技術(shù)改進(jìn)：干熄焦技術(shù)、煉焦?fàn)t煙塵凈化技術(shù)和煤調(diào)濕技術(shù)。

（2）原輔料質(zhì)量管理：嚴(yán)格管理控制外購原輔料實物質(zhì)量，提高產(chǎn)品合格率，減少焦化生產(chǎn)過程中的物料消耗。

（3）能源管理：對能源消耗進(jìn)行動態(tài)管理、逐級分解指標(biāo)，落實綠色生產(chǎn)責(zé)任完善企業(yè)綠色生產(chǎn)管理制度與管理辦法。

（4）設(shè)備運行管理：確保生產(chǎn)設(shè)備的良好運行，減少能耗和污染物排放。

（5）生產(chǎn)組織管理：加強焦化生產(chǎn)流程工序的組織管理工作，及時解決下游生產(chǎn)工序生產(chǎn)不平衡的問題，減少不必要的能耗和物耗。

（6）產(chǎn)品質(zhì)量管理：嚴(yán)格生產(chǎn)工藝管理，減少金屬損耗，提高產(chǎn)品合格率與成材率。

（7）環(huán)保管理：將環(huán)保重點治理項目列入企業(yè)實施計劃、加強環(huán)保設(shè)施運行維護管理和考核、監(jiān)測超標(biāo)污染源及排放現(xiàn)象，實現(xiàn)監(jiān)測調(diào)整的互聯(lián)網(wǎng)信息化。

（8）廢棄物管理：分析廢棄物產(chǎn)生原因，改進(jìn)工藝，使廢棄物能作為二次利用的能源循環(huán)使用，無法利用的廢棄物排放要符合國家要求的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 燒結(jié)工序綠色生產(chǎn)管理

燒結(jié)是將鐵精礦粉或粉礦與燃料（煤粉和碎焦）和熔劑（生石灰、白云石粉等）按一定比例進(jìn)行混合，通過燃料燃燒產(chǎn)生高溫，混合料在高溫作用下發(fā)生熔化或軟化，經(jīng)過一系列復(fù)雜的物料化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)出具有一定強度和粒度，化學(xué)成分穩(wěn)定的燒結(jié)礦。燒結(jié)過程的污染特點主要有：廢氣和粉塵產(chǎn)生量大、粉塵產(chǎn)生的點位多、燒結(jié)廢氣脫硫技術(shù)不完善而使得較多的酸性氣體排入大氣和粉塵顆粒小等[12]。

針對燒結(jié)工序綠色生產(chǎn)管理的主要措施有：

（1）原輔料和能源：采用優(yōu)質(zhì)原燃料、加強原料質(zhì)量和熔劑質(zhì)量管理、高燒結(jié)原料配比的精確度和采用措施控制固體燃料的消耗。

（2）生產(chǎn)工藝技術(shù)：采用小球料燒結(jié)技術(shù)、采用低溫?zé)Y(jié)技術(shù)、充分回收燒結(jié)余熱、余熱發(fā)電技術(shù)、變頻技術(shù)和采用新型節(jié)能點火器。

（3）生產(chǎn)設(shè)備管理：不斷發(fā)展、更新和生產(chǎn)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率。

（4）產(chǎn)品管理：提高產(chǎn)品成品率、提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、增加產(chǎn)品產(chǎn)量。

（5）生產(chǎn)過程控制：在燒結(jié)生產(chǎn)過程中提高自動化水平與標(biāo)準(zhǔn)。

（6）廢棄物管理：鐵燒結(jié)工序的主要污染廢棄物有廢氣、粉塵、廢水和固體廢物等。對于燒結(jié)過程產(chǎn)生的粉塵，鋼鐵綠色生產(chǎn)應(yīng)采用高效除塵器，實現(xiàn)計算機自動控制除塵系統(tǒng)。要健全粉塵生產(chǎn)點的集氣功能，例如增加機尾密閉罩容納空間從而使粉塵組織能夠更大量地排出。同時，還要采取密閉輸送、粉塵加濕處理等措施防止除塵時在收集、裝卸、運輸過程中的二次污染。對于SO2，可以進(jìn)行煙氣脫硫裝置的改造；嚴(yán)格實行選礦脫硫，堅持選用低硫的燃料和熔劑，減少SO2的產(chǎn)生。對于廢水，燒結(jié)環(huán)節(jié)盡量采用干法除塵。同時，引入冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，可以將排污水作為混合制粒工藝用水和除塵灰加濕用水，減少廢水的排放。對于固體廢棄物，燒結(jié)固體廢棄物作為燒結(jié)原料進(jìn)行回收利用。

1.4 煉鐵工序綠色生產(chǎn)管理

目前煉鐵方法很多，但高爐煉鐵工藝仍居主導(dǎo)地位，其主要優(yōu)點體現(xiàn)在產(chǎn)量高、生產(chǎn)工藝簡單、經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、自動化程度高等。高爐煉鐵工藝屬連續(xù)性周期性生產(chǎn)過程，主要反應(yīng)通過爐料與自下而上的煤氣的相互接觸中完成。高爐煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)中最主要的能耗環(huán)節(jié)，按國家能耗要求標(biāo)準(zhǔn)占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的71.5%，煉鐵工序的主要能源消耗是燃料的燃燒、動力及電力。煉鐵工序產(chǎn)生的主要污染物有廢氣：煉鐵廢氣主要是運輸及裝料廢氣、熱風(fēng)爐廢氣、出鐵場廢氣、沖渣廢氣、煤氣放散、煤粉制備系統(tǒng)廢氣；廢水：煉鐵生產(chǎn)所有給水，扣除少量損失外，均轉(zhuǎn)化為廢水，其用水量基本與廢水量相當(dāng)。廢水包括高爐和熱風(fēng)爐的冷卻水、煤氣洗滌水、沖渣水。煤氣洗滌水是煉鐵的主要廢水，其水量大，懸浮物含量高，危害大（因其中含有酚氰等有害物質(zhì)）；粉塵：粉塵主要源于上料裝料系統(tǒng)、煤氣放散系統(tǒng)和渣鐵處理系統(tǒng)。煉鐵對大氣污染最直接的就是粉塵排放。煉鐵粉塵排放占到鋼鐵冶煉總粉塵排放量的一半以上[13]。

針對煉鐵工序綠色生產(chǎn)管理的主要措施有：

（1）減少原輔料和能源消耗：提高入爐礦品位，提高原燃料轉(zhuǎn)鼓強度；提高熟料比；提高入爐原燃料化學(xué)成分、冶金性能的穩(wěn)定性；提高篩分效率，確保精料入爐；控制入爐料粒度，優(yōu)化原燃料粒度組成；加大噴吹量，提高煤比。

（2）綠色生產(chǎn)管理：原輔料質(zhì)量管理、能源管理、設(shè)備運行管理、生產(chǎn)組織管理、產(chǎn)品質(zhì)量管理、環(huán)保管理等。

（3）生產(chǎn)過程控制：提高自動化控制裝備水平。

（4）生產(chǎn)工藝改進(jìn)：高效噴煤技術(shù)、爐頂煤氣余壓發(fā)電、全燃高爐煤氣鍋爐發(fā)電技術(shù)、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)、高爐汽動鼓風(fēng)技術(shù)、高爐熱風(fēng)爐雙預(yù)熱技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)。

（5）設(shè)備改造與更新：對生產(chǎn)設(shè)備改造更新，提高生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

（6）減少廢棄物產(chǎn)生：采用循環(huán)利用系統(tǒng)，對廢水進(jìn)行循環(huán)利用，減少水污染；增設(shè)除塵器和除塵點，改造電除塵，增設(shè)除塵管道和吸塵罩，減少粉塵排放。冷卻處理后的爐渣可以出售給公路建設(shè)企業(yè)或水泥廠，實現(xiàn)二次利用。

1.5 煉鋼工序綠色生產(chǎn)管理

煉鋼就是將生鐵及其他原料加入到煉鋼爐中，在高溫條件下用氧氣或鐵的氧化物控制碳含量，消除P、S、O、N等有害元素，保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并調(diào)整元素之間的比例，以獲得最佳性能的工藝過程。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的排放物主要有高溫?zé)煔?、廢水、爐渣等[14-16]。

針對煉鋼工序綠色生產(chǎn)管理的主要措施有：

（1）生產(chǎn)工藝技術(shù)改進(jìn)：負(fù)能耗煉鋼基本技術(shù)、采用實施煤氣干法回收工藝、干法轉(zhuǎn)爐粉塵熱壓塊技術(shù)和轉(zhuǎn)爐塵泥回收利用技術(shù)、爐復(fù)吹濺渣長壽技術(shù)、少渣冶煉技術(shù)和高效連鑄技術(shù)。

（2）生產(chǎn)設(shè)備改造與更新：對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行淘汰、改造，提高生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

（3）過程控制：提高自動化控制裝備水平、鋼水質(zhì)量和轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率。

（4）產(chǎn)品管理：通過采取抑制噴濺、吹損、氧化鐵皮和廢鋼的產(chǎn)生量等措施提高鋼水成坯率。

（5）減少廢棄物產(chǎn)生：鋼鐵綠色生產(chǎn)對于煉鋼冷卻廢水應(yīng)采用密閉循環(huán)使用；對于濁環(huán)水應(yīng)進(jìn)行相關(guān)處理后循環(huán)使用；對于產(chǎn)生的粉塵，應(yīng)采用干法除塵系統(tǒng)，即采用電除塵和布袋除塵器等除塵設(shè)備和工藝，并實現(xiàn)除塵系統(tǒng)的計算機自動控制；對于煉鋼煤氣處理應(yīng)有脫硫環(huán)節(jié)，減少SO2排放。

（6）員工管理：加強崗位員工技能培訓(xùn)，強化員工綠色生產(chǎn)意識等。

2 結(jié)論

我國鋼鐵行業(yè)目前產(chǎn)能過剩，面臨著能耗過大和污染嚴(yán)重的雙重影響，開展綠色生產(chǎn)，實現(xiàn)節(jié)能減排對我國整體節(jié)能減排具有重要意義。根據(jù)對2005年-2010年鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量、能源消耗量及利潤變化和鋼鐵企業(yè)污染物排放量的變化的分析，本文對鋼鐵行業(yè)應(yīng)實行綠色生產(chǎn)的重要意義做了論述，并針對鋼鐵企業(yè)實施綠色生產(chǎn)的準(zhǔn)備階段、研究和分析階段、方案形成階段、綠色生產(chǎn)方案實施4個階段作出了鋼鐵企業(yè)綠色生產(chǎn)開展流程圖。然后按照鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)工序，分別對焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼這四個工序的主要產(chǎn)排污和對環(huán)境造成的影響進(jìn)行了分析，有針對性的分析了焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼這四個工序的綠色生產(chǎn)管理要求。

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