钢铁行业大气污染物减排措施探析

李莎

(中钢武汉安环院绿世纪安全管理顾问有限公司 武汉 430081)

0 引言

钢铁工业在经济建设、社会发展、国防建设等方面发挥着重要作用，是我国国民经济的支柱产业。随着经济的增长和工业的发展， 钢铁工业也保持着稳健和高速的发展势头，2018年全国粗钢产量达9.28亿t，占全球51.3%，位居世界第一。作为耗能大户，钢铁工业的发展增加环境负荷是必然的，尤以大气污染最为突出。2017年钢铁行业颗粒物、SO2、氮氧化物排放量在全部工业行业中分别排名第一、第三、第三，要想打赢蓝天保卫战，还得重视钢铁工业的大气污染源。

1 武汉市钢铁行业大气污染物排放现状

武汉市钢铁产业基础雄厚。近十年来，在国家宏观经济政策的引导和市场需求的推动下，钢铁企业得到了高速发展。2000年，武汉市钢材产量仅为671.65万t，2016年已达到1 385.50万t。2016年宝武钢铁集团粗钢年产量达到6 380万t，居国内首位。同时作为典型的高耗能、高污染的资源性行业，2016年宝武钢铁集团(武汉生产基地)仅消费煤炭便达到1 174万t，约占武汉市工业企业煤炭消费总量的56.4%，其SO2、NOx、颗粒物、化学需氧量、氨氮排放量和工业废弃物产生量占全市工业源污染物排放总量的39.3%，55.8%，85.0%，15.5%，13.6%和60.2%。

尽管武汉钢铁企业不断改进生产工艺、推进污染减排、加强环保管理，在环境治理方面取得了一定成效，但由于建成时间相对较早、生产工艺十分繁杂、部分生产设施老化、排污环节众多等因素，武汉钢铁企业仍存在脱硫脱硝除尘效率低下、无组织排放超标等诸多亟待解决的突出环境污染问题。

2 污染物排放量核算方法

2.1 有组织排放

目前，生态环保部已正式发布相关标准文件明确钢铁行业有组织排放核算方法，炼焦化学工业、钢铁工业有组织废气污染物排放总量为主要排放口污染物排放总量与一般排放口污染物排放总量的加和，具体见表1。

表1 有组织废气污染物排放总量核算方法

2.2 无组织排放

无组织排放计算方法主要有“排污系数法”和“扬尘源颗粒物排放清单法”两种。

《规范 钢铁工业》中明确的“排污系数法”以钢铁行业生产单元为单位计算排污量，表2 钢铁工业不同污染控制措施下的颗粒物排污系数中对原料系统、烧结、球团、炼铁、炼钢(包含渣处理系统和石灰煅烧)各工序设定了不同的无组织排污系数，根据相关公式计算得出的颗粒物总量加和等于长流程过程无组织排放产生的颗粒物总量。但该计算方法未包含焦化工序，同时由于《排污许可证申请与核发技术规范 炼焦化学工业》在废气的无组织排放部分未给出排放绩效参数，因此排污系数法不能完全涵盖钢铁联合企业的所有生产工序。

表2 各工序主要排放口颗粒物有组织排放总量

《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)》中明确的“扬尘源颗粒物排放清单法”则主要是针对堆场，根据每个堆场的参数计算其装卸、运输引起的扬尘和堆积存放期间风蚀扬尘的加和，可完整计算出堆场无组织排放的颗粒物总量。

3 武汉某钢铁厂污染物排放总量计算

3.1 有组织排放

3.1.1颗粒物

焦化工序有组织废气用在线监测+手工监测结合法计算2017年主要排放口颗粒物排放量，除焦化工序外各生产单元根据2017年主要排放口在线监测结果计算2017年主要排放口颗粒物排放量。将各工序主要排放口颗粒物排放量加和，得出各工序主要排放口颗粒物排放总量(表3)。

根据各生产单元2017年度使用原料量和产品产量，同时根据污染控制措施选择对应一般排放口排污系数，计算一般排放口颗粒物排放量结果见表3。

表3 各工序一般排放口颗粒物有组织排放总量

图1 主要排放口颗粒物排放量占比

图2 一般排放口颗粒物排放量占比

由图1和图2可知，该钢厂主要排放口颗粒物有组织排放量最大的是烧结工序，一般排放口颗粒物有组织排放量最大的是炼钢工序，其次是烧结工序和原料系统。

3.1.2 SO2

焦化工序有组织废气用在线监测+手工监测结合法计算主要排放口SO2排放量，除焦化工序外各生产单元根据2017年主要排放口在线监测结果计算2017年主要排放口SO2排放总量。将各工序主要排放口SO2排放量加和，得出各工序主要排放口SO2排放总量(表4)。

表4 各工序主要排放口SO2有组织排放总量

由表4可知，该钢厂主要排放口SO2有组织排放量最大的是烧结工序，其次是焦化工序。

3.1.3 氮氧化物

焦化工序有组织废气用在线监测+手工监测结合法计算主要排放口氮氧化物排放量，除焦化工序外各生产单元根据2017年主要排放口在线监测结果计算2017年主要排放口氮氧化物排放总量。将各工序主要排放口氮氧化物排放量加和，得出各工序主要排放口氮氧化物排放总量(表5)。

表5 各工序主要排放口氮氧化物有组织排放总量

由表5可知，该钢厂主要排放口氮氧化物有组织排放量最大的是烧结工序，其次是焦化工序。

3.2 无组织排放

由于目前国家出台的颗粒物的无组织排放核算规范中仅有原料、烧结、炼铁、炼钢等四大工序的排污系数，焦化工序的无组织排放量不能采用排污系数计算。因此，将焦化工序采用“扬尘源颗粒物排放清单法”计算的无组织排放量加入，计算结果汇总见表6

表6 宝武钢铁集团无组织排放计算结果汇总

图3 无组织排放颗粒物排放量占比

综上，该钢厂2017年主体工序无组织排放颗粒物18 982.264 7 t。其中，原料系统产生的无组织排放量占比最大，约为39.09%；其次为烧结工序和炼铁工序(图3)。

4 大气污染物减排措施及建议

综合以上武汉某钢铁厂大气污染物排放情况，可知钢铁行业大气污染物有组织排放主要排放口颗粒物、SO2和氮氧化物排放量最大的均是烧结工序，其次是焦化工序；一般排放口颗粒物排放量最大的是炼钢工序，其次是烧结工序和原料系统；无组织排放量占比最大的是原料工序，其次为烧结工序和炼铁工序。可见，钢铁行业应将有组织排放污染物的控制重点放在烧结工序，其次是焦化工序、炼钢工序、原料系统；无组织排放污染物的控制重点放在原料工序，其次是烧结工序和炼铁工序。

因此，建议钢铁企业采取以下措施降低大气污染物排放量：

(1)针对原料工序，建议实施原料场的优化布置和封闭改造，实现“料进棚、煤进仓”；建设封闭式原料系统胶带机通廊；对料场进出口地面进行硬化，煤场出口增设洗车台。

(2)针对焦化工序，建议针对各焦炉分别建设相应的焦炉烟囱烟道气增设脱硫脱硝装置项目；建设焦炉干熄焦除尘烟气SO2治理设施；积极探索焦炉无组织排放控制新技术的开发应用，焦炉炉顶增设封闭大棚；推进化产回收工序逸散气体的整治工作，增设VOCs集中处理装置；提升焦炉煤气质量，考虑建设煤气精脱硫改造项目；对筛焦楼等布袋除尘器等进行局部改造提高除尘效率；建设备用干熄焦装置代替现有湿息焦系统；建设密封式临时焦炭库，用于存放落地焦炭；建设煤筒仓及供料系统。

(3)针对烧结工序，建议增设脱硝系统，建成具备脱硫脱硝及脱二噁英一体化功能的烧结烟气净化系统；对生产区域皮带通廊进行封闭改造；对烧结矿成品料场进行大棚封闭改造；在烧结混合室出、入口设置排烟除尘系统；对烧结机台车进行封闭改造；对烧结环冷机进行围挡封闭改造。

(4)针对炼铁工序，建议实施高炉原料皮带通廊、矿槽、转运站等环保封闭改造项目，煤粉皮带通廊及转运点增加抑尘配套设施；将高炉的煤气重力除尘放灰落料点及其他各除尘器放灰点改造为吸排罐车密封放灰；在高炉出铁场区域新建大型布袋除尘器；高炉煤气净化系统采用干法布袋除尘。

(5)针对炼钢工序，建议对一次烟气除尘系统进行扩容改造，增加除尘能力；将转炉一次烟气湿法除尘工艺改造为干法除尘工艺；建设炼钢主厂房三次烟气处理系统；将各除尘器放灰点放灰方式改造为吸排罐车密封放灰。