程茉莉 隋鴻志 買(mǎi) 帥

1.行業(yè)發(fā)展規(guī)模及主要污染物排放狀況

鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其快速發(fā)展有力地支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。2010-2019年，中國(guó)鋼鐵工業(yè)粗鋼產(chǎn)量呈先增后降、再上升的趨勢(shì)。從6.27億噸增加至9.96億噸，增加了37%?！笆濉逼陂g，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量同比增速整體放緩，并在2015年產(chǎn)量首次出現(xiàn)下降，同比降低2.3%。說(shuō)明在經(jīng)濟(jì)增速換擋、去產(chǎn)能的大背景下，下游行業(yè)需求對(duì)鋼鐵行業(yè)的影響顯著。進(jìn)入“十三五”以來(lái)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)以化解過(guò)剩產(chǎn)能為突破口，推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，處在調(diào)結(jié)構(gòu)、壓庫(kù)存、提高產(chǎn)品質(zhì)量和兼并重組的發(fā)展階段。見(jiàn)圖1。

2010-2019年噸鋼煙粉塵和SO2排放量呈穩(wěn)定下降趨勢(shì)，煙粉塵下降63.9%，噸鋼SO2排放量下降75.3%；2012-2018年噸鋼NOx亦呈穩(wěn)定下降趨勢(shì)，下降22.2%。見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4。

圖1 2010-2019年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量及變化趨勢(shì) 億噸

圖2 2010-2019年我國(guó)重點(diǎn)鋼企噸鋼煙粉塵排放量變化 kg/t

圖 3 2010-2019年我國(guó)重點(diǎn)鋼企噸鋼SO2排放量變化 kg/t

圖4 2012-2018年我國(guó)重點(diǎn)鋼企噸鋼NOx排放量變化 kg/t

雖然污染物排放量逐年下降，但鋼鐵行業(yè)仍舊面對(duì)資源環(huán)境約束不斷增強(qiáng)的壓力。2019年4月生態(tài)環(huán)境部等五部門(mén)聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》，提出了更嚴(yán)格的全流程超低排放要求。在鋼鐵企業(yè)實(shí)施超低排放改造后，污染物排放總量降低，各工序廢氣污染負(fù)荷也發(fā)生了變化。

2.鋼鐵企業(yè)廢氣污染負(fù)荷變化分析

本文選擇國(guó)內(nèi)兩家大型鋼企，粗鋼產(chǎn)量均在1000萬(wàn)噸左右，污染控制措施完整。兩個(gè)企業(yè)均對(duì)燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、自備電廠等實(shí)施了脫硫脫硝改造，代表了國(guó)內(nèi)大型鋼企實(shí)施超低排放改造的總體狀況。本文統(tǒng)計(jì)分析了企業(yè)等標(biāo)污染負(fù)荷總量及各工序等標(biāo)污染負(fù)荷比的變化情況。

2.1等標(biāo)污染負(fù)荷總量變化

超低排放改造實(shí)施前后，各工序等標(biāo)污染負(fù)荷總量由232860.2降低為105148.3，下降比例約50%，污染物排放總量大幅削減，末端治理效果充分顯現(xiàn)。見(jiàn)表1。

表1 超低排放實(shí)施前后各工序等標(biāo)污染負(fù)荷總量變化 109m3/a

2.2超低排放實(shí)施前后各工序污染負(fù)荷比變化

超低排放實(shí)施后，顆粒物等標(biāo)污染負(fù)荷為原料場(chǎng)最高，煉鋼、煉鐵及燒結(jié)分列其后；SO2等標(biāo)污染負(fù)荷是燒結(jié)工序最高，球團(tuán)、焦化和煉鐵分列其后；NOx是燒結(jié)工序等標(biāo)污染負(fù)荷最高，煉鐵、焦化和自備電廠次之。超低排放實(shí)施前后燒結(jié)工序總的等標(biāo)污染負(fù)荷最高，是長(zhǎng)流程鋼鐵生產(chǎn)中最主要的廢氣污染源，但占比發(fā)生了變化，由50.2%降低為20.3%；煉鐵及焦化的污染負(fù)荷占比提高，居于第二及第三位。鐵燒球焦工序的等標(biāo)污染負(fù)荷總占比達(dá)到65%以上，鐵前工序大氣污染物仍是鋼鐵企業(yè)廢氣排放的重要環(huán)節(jié)。見(jiàn)表2、表3、圖5。

表2 某鋼企超低排放實(shí)施前各工序等標(biāo)污染負(fù)荷對(duì)比 %

表3 某鋼企超低排放實(shí)施后各工序等標(biāo)污染負(fù)荷對(duì)比 %

圖5 超低排放政策實(shí)施前后各工序污染負(fù)荷占比對(duì)比圖 %

3.污染物控制對(duì)策及發(fā)展趨勢(shì)

超低排放改造的實(shí)施，使各工序等標(biāo)污染負(fù)荷大幅下降，末端治理潛力已充分挖掘。下一步，鋼鐵企業(yè)污染控制對(duì)策仍應(yīng)從綠色發(fā)展方向綜合考量，通過(guò)多目標(biāo)約束設(shè)計(jì)整體最優(yōu)的方案、控煤、制造流程變革、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、資源高效循環(huán)利用等多方面實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)。

3.1多目標(biāo)約束整體最優(yōu)方案

將鋼鐵企業(yè)的節(jié)能、低碳、減排、資源綜合利用整體統(tǒng)籌考量，設(shè)計(jì)出綜合最優(yōu)的污染控制方案。將控煤作為節(jié)能減排的頂層設(shè)計(jì)，從源頭與過(guò)程控制切入，變革制造流程，進(jìn)一步提高能源與資源循環(huán)利用率，走鋼鐵企業(yè)綠色發(fā)展之路。

3.2源頭與過(guò)程控制

鐵前工藝優(yōu)化，實(shí)施精料方針，提高高爐爐料品位，提高球團(tuán)比。在入爐礦中球團(tuán)礦比例從27.72%分別增加到65.24%和91.51%情況下，廢氣排放總污染負(fù)荷比，將分別下降22.1%和41.2%[1]，減排效果明顯?？紤]重點(diǎn)區(qū)域不再新建燒結(jié)機(jī)，現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)通過(guò)燒結(jié)煙氣循環(huán)、燒結(jié)料面噴吹蒸汽技術(shù)、燒結(jié)余熱利用、高效環(huán)冷機(jī)等技術(shù)實(shí)施節(jié)能減排升級(jí)改造。焦?fàn)t走大型化技術(shù)路線，減少裝煤出焦次數(shù)，大幅減少焦?fàn)t廢氣污染物排放。

探索實(shí)施高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣精脫硫技術(shù)，對(duì)煤氣深度凈化以減少后續(xù)用戶二氧化硫排放量，實(shí)現(xiàn)從煤氣系統(tǒng)源頭控制二氧化硫的輸出。發(fā)展智能管控系統(tǒng)，注重界面技術(shù)，精準(zhǔn)管控鐵水、鋼水和鋼坯的溫度損失。

3.3能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與資源循環(huán)利用

鋼鐵企業(yè)主要用能設(shè)備包括焦?fàn)t、燒結(jié)機(jī)、高爐、熱風(fēng)爐、轉(zhuǎn)爐及加熱爐。調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，對(duì)能源損失較大的高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣的余熱、連鑄坯的顯熱及潛熱[2]，利用焦?fàn)t煤氣上升管對(duì)余熱進(jìn)行回收。靈活選擇新能源替代，探索氫能冶金，探索鋼鐵工業(yè)低碳發(fā)展路徑。利用鋼鐵工業(yè)爐窯協(xié)同處置企業(yè)內(nèi)部及城市產(chǎn)生的固體廢物，如利用轉(zhuǎn)爐消納廢油漆桶、利用回轉(zhuǎn)窯處置污泥及危險(xiǎn)廢物[3]，利用電廠消納廢油等。

4.小結(jié)

通過(guò)以上分析可以看出，在超低排放限值實(shí)施后，鋼鐵企業(yè)污染負(fù)荷發(fā)生了變化，等標(biāo)污染負(fù)荷總量下降約50%，末端治理潛力得到充分挖據(jù)。下一步鋼鐵企業(yè)的污染控制對(duì)策，仍應(yīng)從綠色發(fā)展方向綜合考量，從控煤低碳、制造流程變革、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、資源高效循環(huán)利用、源頭減排等多角度切入，多目標(biāo)約束，設(shè)計(jì)整體最優(yōu)污染控制方案。