0引言

　　改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅猛，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)中鋼協(xié)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)8.2億噸，同比增長(zhǎng)0.9%，占全球粗鋼產(chǎn)量的49.3%。隨著產(chǎn)量的不斷攀升，鋼鐵企業(yè)的煙粉塵污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計(jì)分析，黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)2013年煙粉塵排放量為193.5萬(wàn)t，較上年增長(zhǎng)了6.7%，占全國(guó)煙粉塵排放總量的15.1%，比上年提高了0.4個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)煙粉塵的第三大排放源。當(dāng)前，我國(guó)鋼鐵企業(yè)的除塵技術(shù)與裝備已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，而排放監(jiān)控體系的建設(shè)尚不完善，覆蓋率較低，特別是對(duì)重點(diǎn)排放源的監(jiān)測(cè)不到位[3，4]。究其原因，是由于我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)、工序多，相應(yīng)的煙粉塵污染源數(shù)量眾多、排放量大且分布面廣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一個(gè)年產(chǎn)1000萬(wàn)t的鋼鐵企業(yè)中，裝備除塵設(shè)施的有組織排放源數(shù)量可以達(dá)到幾十個(gè)，甚至上百個(gè)。如果不能對(duì)重點(diǎn)排放源加以區(qū)分，不僅會(huì)影響排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性與合理性，也會(huì)降低企業(yè)煙粉塵防控的針對(duì)性。因此，有必要按工序梳理鋼鐵企業(yè)的有組織除塵系統(tǒng)，分析各除塵系統(tǒng)的煙粉塵排放量，以便篩選出其中的重點(diǎn)排放源。通過(guò)該分析，可以為科學(xué)監(jiān)控鋼鐵企業(yè)煙粉塵排放水平、落實(shí)減排目標(biāo)以及核查排放總量等環(huán)境監(jiān)管工作服務(wù)，也可以為企業(yè)的煙粉塵防控技術(shù)升級(jí)和廠(chǎng)區(qū)大氣治理提供有力依據(jù)。

　　1研究對(duì)象及方法

　　1.1企業(yè)概況

　　本文調(diào)研對(duì)象為北方某個(gè)年產(chǎn)鋼量1000萬(wàn)t的典型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。鋼鐵廠(chǎng)涵蓋了燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、熱軋、冷軋等主工藝，以及自備電站和石灰石回轉(zhuǎn)窯等配套工藝。主要生產(chǎn)裝備有：2臺(tái)500m2燒結(jié)機(jī)，1臺(tái)504m2帶式焙燒球團(tuán)機(jī)，4座60孔焦?fàn)t，4座125t/h干熄焦?fàn)t，2座5500m3高爐，4座300t轉(zhuǎn)爐，1臺(tái)2250mm熱軋機(jī)，1臺(tái)1780mm熱軋機(jī)，1臺(tái)2230mm冷軋機(jī)，1臺(tái)1700mm冷軋機(jī)和1臺(tái)1550mm冷軋機(jī)，以及配套3座1200t/d石灰石回轉(zhuǎn)窯，2臺(tái)300MW鍋爐發(fā)電機(jī)組和2臺(tái)150MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)(CCPP)發(fā)電機(jī)組。

　　1.2生產(chǎn)工藝及其除塵系統(tǒng)

　　該鋼鐵企業(yè)采用長(zhǎng)流程生產(chǎn)，其工藝流程如圖1所示。各工序根據(jù)煙粉塵的產(chǎn)排特點(diǎn)，設(shè)置了完善的控制措施，并設(shè)計(jì)配套了相應(yīng)的除塵系統(tǒng)。其中，燒結(jié)廠(chǎng)的除塵系統(tǒng)包括：機(jī)頭煙氣除塵系統(tǒng)、機(jī)尾成品除塵系統(tǒng)和原料環(huán)境除塵系統(tǒng)；球團(tuán)廠(chǎng)的除塵系統(tǒng)包括：焙燒煙氣除塵系統(tǒng)、制粉除塵系統(tǒng)、配料除塵系統(tǒng)和成品除塵系統(tǒng)；焦化廠(chǎng)的除塵系統(tǒng)及煙氣包括：煤粉除塵系統(tǒng)、出焦地面除塵站、干熄焦地面除塵站、爐前焦庫(kù)地面除塵站、篩焦地面除塵站和焦?fàn)t煙氣；煉鐵廠(chǎng)的除塵系統(tǒng)及煙氣包括：出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)、料倉(cāng)除塵系統(tǒng)、鑄鐵機(jī)除塵系統(tǒng)、煤粉制備除塵系統(tǒng)和熱風(fēng)爐煙氣；煉鋼廠(chǎng)的除塵系統(tǒng)包括：鐵水倒罐及預(yù)處理除塵系統(tǒng)、上料除塵系統(tǒng)、地下料倉(cāng)除塵系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)和轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)；熱軋廠(chǎng)的除塵系統(tǒng)及煙氣包括：精軋機(jī)除塵系統(tǒng)和加熱爐煙氣；冷軋廠(chǎng)的除塵系統(tǒng)及煙氣包括：焊接機(jī)除塵系統(tǒng)和廢酸再生煙氣。配套工藝中，自備電站的除塵煙氣包括：鍋爐發(fā)電機(jī)組除塵煙氣、CCPP發(fā)電機(jī)組煙氣；石灰窯的除塵系統(tǒng)包括：原料配料除塵系統(tǒng)、窯頂除塵系統(tǒng)和成品間除塵系統(tǒng)。

　　1.3煙粉塵排放量核算方法

　　鋼鐵廠(chǎng)各除塵系統(tǒng)煙粉塵排放量的核算方法是，首先依據(jù)除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量Li，m3/h及煙(廢)氣溫度Ti，℃，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的每小時(shí)煙(廢)氣量LN，i，m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))/h。下角標(biāo)i代表各個(gè)除塵系統(tǒng)，下同。

　　然后，根據(jù)除塵系統(tǒng)的煙粉塵排放濃度ρi，mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))及年運(yùn)行小時(shí)數(shù)ti，h/a，計(jì)算各除塵系統(tǒng)的煙粉塵年排放量Mi，t/a，如下式

　　其中，煙粉塵排放濃度以各工序的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，并參照實(shí)際排放數(shù)據(jù)。為方便核算，燒結(jié)機(jī)頭煙氣除塵、球團(tuán)焙燒煙氣除塵和自備電站鍋爐發(fā)電機(jī)組除塵煙氣取值30mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，焦?fàn)t煙氣取值10mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，煉鐵熱風(fēng)爐煙氣取值5mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，熱軋加熱爐煙氣取值3mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))以及CCPP發(fā)電機(jī)組煙氣取值2mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，其余除塵系統(tǒng)排煙均取值20mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。

　　2煙粉塵排放核算

　　表1統(tǒng)計(jì)了該鋼鐵企業(yè)燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋以及自備電站和石灰窯等工序的除塵系統(tǒng)煙粉塵年排放量，以及占全廠(chǎng)排放量的比例。

　　3結(jié)果分析

　　3.1全廠(chǎng)煙粉塵排放分析

　　根據(jù)表1對(duì)全廠(chǎng)煙粉塵年排放量的核算，燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、煉鐵、煉鋼和冷、熱軋等主工藝的煙粉塵排放量占全廠(chǎng)的91.10%；自備電站和石灰窯等配套工藝的煙粉塵排放量占全廠(chǎng)的8.90%。在主工藝中，鐵前的燒結(jié)、球團(tuán)、焦化與煉鐵等四個(gè)單元的煙粉塵排放量占比為73.13%，是煉鋼排放的3.1倍。我國(guó)鋼鐵工業(yè)以長(zhǎng)流程為主，鐵前工序主要是對(duì)鐵精粉和煤粉等原燃料的初加工，不僅原燃料的使用量大，而且冶煉強(qiáng)度高，煙(廢)氣排放量大。同時(shí)，這些工序使用及產(chǎn)出的礦料中含有大量灰分及雜質(zhì)，在轉(zhuǎn)運(yùn)、冷卻、篩分、裝倉(cāng)及卸車(chē)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中還會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵[6]。綜合以上因素，鐵前工序的煙粉塵排放量最多，這也是我國(guó)長(zhǎng)流程鋼鐵生產(chǎn)的一個(gè)特點(diǎn)。

　　3.2各工序煙粉塵排放分析

　　就各工序的煙粉塵排放比例而言，燒結(jié)廠(chǎng)、轉(zhuǎn)爐煉鋼廠(chǎng)和高爐煉鐵廠(chǎng)是鋼鐵企業(yè)最主要的三大煙粉塵排放源，其排放量分別占全廠(chǎng)的32.80%，21.42%和16.47%，總計(jì)為70.68%。針對(duì)各主要工序，研究煙粉塵排放比例最大的除塵系統(tǒng)或煙氣。在燒結(jié)廠(chǎng)、球團(tuán)廠(chǎng)、焦化廠(chǎng)、煉鐵廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)、軋鋼廠(chǎng)(冷熱軋聯(lián)合考慮)中，煙粉塵排放量最高的分別是：機(jī)頭煙氣除塵系統(tǒng)、焙燒煙氣除塵系統(tǒng)、爐前焦庫(kù)除塵站、出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)和精軋機(jī)除塵系統(tǒng)。各除塵系統(tǒng)占所在工序煙粉塵排放量的比例分別是：75.53%、88.11%、26.37%、52.12%、54.14%和62.81%。加快推進(jìn)這些除塵系統(tǒng)的設(shè)備改造升級(jí)，提高除塵效率，可以對(duì)所在工序單元的煙粉塵治理起到立竿見(jiàn)影的效果。

　　3.3重點(diǎn)煙粉塵排放源分析

　　根據(jù)表1各除塵系統(tǒng)煙粉塵排放量占全廠(chǎng)的比例，并結(jié)合實(shí)際煙粉塵治理與排放監(jiān)測(cè)的需要，篩選出以下10大重點(diǎn)煙粉塵排放源：1)燒結(jié)廠(chǎng)機(jī)頭煙氣除塵系統(tǒng)，占比24.77%；2)煉鋼廠(chǎng)轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)，占比11.60%；3)煉鐵廠(chǎng)出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)，占比8.58%；4)煉鐵廠(chǎng)料倉(cāng)除塵系統(tǒng)，占比6.73%；5)球團(tuán)廠(chǎng)焙燒煙氣除塵系統(tǒng)，占比6.57%；6)鍋爐發(fā)電機(jī)組煙氣，占比6.21%；7)燒結(jié)廠(chǎng)機(jī)尾成品除塵系統(tǒng)，占比5.85%；8)煉鋼廠(chǎng)鐵水預(yù)處理除塵系統(tǒng)，占比4.82%；9)煉鋼廠(chǎng)上料除塵系統(tǒng)，占比2.71%；10)焦化廠(chǎng)爐前焦庫(kù)除塵站，占比2.61%。以上十個(gè)重點(diǎn)煙粉塵排放源占全廠(chǎng)比例總計(jì)為80.44%。為了改善鋼鐵企業(yè)的大氣環(huán)境，也為了完善監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置與監(jiān)控體系建設(shè)，可以考慮率先對(duì)以上重點(diǎn)煙粉塵排放源開(kāi)展除塵系統(tǒng)改造和排放數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。

　　4總結(jié)與建議

　　(1)本文通過(guò)對(duì)典型全流程鋼鐵企業(yè)煙粉塵年排放量的核算，分析得出了廠(chǎng)內(nèi)煙粉塵排放的主要工序，并篩選出10大重點(diǎn)排放源。其中，燒結(jié)機(jī)頭煙氣除塵系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)和高爐出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)三者的煙粉塵排放量最高，總計(jì)占全廠(chǎng)的44.95%。

　　(2)鋼鐵企業(yè)排放的煙粉塵主要來(lái)自于燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、煉鐵以及煉鋼的工業(yè)窯爐煙(廢)氣，具有排放量大、煙溫高、陣發(fā)性強(qiáng)，且排放點(diǎn)相對(duì)集中等特點(diǎn)。在煙粉塵治理上，可以針對(duì)性的對(duì)這些工序中的重點(diǎn)排放源開(kāi)展除塵設(shè)備改造升級(jí)和系統(tǒng)優(yōu)化，包括電除塵器改布袋除塵或電袋一體化除塵、反吹風(fēng)布袋除塵改長(zhǎng)袋脈沖布袋除塵、除塵設(shè)備及系統(tǒng)的低阻力等風(fēng)速設(shè)計(jì)等措施[7-9]。只有切實(shí)提高燒結(jié)機(jī)頭及機(jī)尾成品除塵、球團(tuán)焙燒煙氣除塵、爐前焦庫(kù)除塵、高爐出鐵場(chǎng)及料倉(cāng)除塵、轉(zhuǎn)爐二次煙氣及鐵水預(yù)處理除塵等系統(tǒng)的除塵效率，降低排放濃度，才能確保鋼鐵廠(chǎng)煙粉塵總量減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

　　(3)在煙粉塵治理的同時(shí)，也不能忽視對(duì)末端排放的有效監(jiān)測(cè)。由于全流程鋼鐵企業(yè)的排放點(diǎn)多且分布面廣，短時(shí)間內(nèi)全面監(jiān)測(cè)的難度較大，且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)龐雜，不便于后期分析和管理。因此，可以考慮在重點(diǎn)排放源優(yōu)先設(shè)置煙粉塵監(jiān)測(cè)(控)系統(tǒng)，保證這些點(diǎn)位的排放達(dá)標(biāo)，也就能監(jiān)控住全廠(chǎng)80%的排放情況。不僅減少了環(huán)境監(jiān)管的人力物力消耗，也節(jié)約了企業(yè)的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)施初期投資，同時(shí)還能提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)性與合理性，并遏止部分鋼鐵企業(yè)想在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置上魚(yú)目混珠的可能。