钢铁企业废气污染负荷变化及控制对策

程茉莉 隋鸿志 买 帅

1.行业发展规模及主要污染物排放状况

钢铁工业是国民经济的重要基础产业，其快速发展有力地支撑了国民经济建设。2010-2019年，中国钢铁工业粗钢产量呈先增后降、再上升的趋势。从6.27亿吨增加至9.96亿吨，增加了37%。“十二五”期间，我国粗钢产量同比增速整体放缓，并在2015年产量首次出现下降，同比降低2.3%。说明在经济增速换挡、去产能的大背景下，下游行业需求对钢铁行业的影响显著。进入“十三五”以来，我国钢铁行业以化解过剩产能为突破口，推进供给侧结构性改革，处在调结构、压库存、提高产品质量和兼并重组的发展阶段。见图1。

2010-2019年吨钢烟粉尘和SO2排放量呈稳定下降趋势，烟粉尘下降63.9%，吨钢SO2排放量下降75.3%；2012-2018年吨钢NOx亦呈稳定下降趋势，下降22.2%。见图1、图2、图3、图4。

图1 2010-2019年我国粗钢产量及变化趋势 亿吨

图2 2010-2019年我国重点钢企吨钢烟粉尘排放量变化 kg/t

图 3 2010-2019年我国重点钢企吨钢SO2排放量变化 kg/t

图4 2012-2018年我国重点钢企吨钢NOx排放量变化 kg/t

虽然污染物排放量逐年下降，但钢铁行业仍旧面对资源环境约束不断增强的压力。2019年4月生态环境部等五部门联合出台了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，提出了更严格的全流程超低排放要求。在钢铁企业实施超低排放改造后，污染物排放总量降低，各工序废气污染负荷也发生了变化。

2.钢铁企业废气污染负荷变化分析

本文选择国内两家大型钢企，粗钢产量均在1000万吨左右，污染控制措施完整。两个企业均对烧结、球团、焦化、自备电厂等实施了脱硫脱硝改造，代表了国内大型钢企实施超低排放改造的总体状况。本文统计分析了企业等标污染负荷总量及各工序等标污染负荷比的变化情况。

2.1等标污染负荷总量变化

超低排放改造实施前后，各工序等标污染负荷总量由232860.2降低为105148.3，下降比例约50%，污染物排放总量大幅削减，末端治理效果充分显现。见表1。

表1 超低排放实施前后各工序等标污染负荷总量变化 109m3/a

2.2超低排放实施前后各工序污染负荷比变化

超低排放实施后，颗粒物等标污染负荷为原料场最高，炼钢、炼铁及烧结分列其后；SO2等标污染负荷是烧结工序最高，球团、焦化和炼铁分列其后；NOx是烧结工序等标污染负荷最高，炼铁、焦化和自备电厂次之。超低排放实施前后烧结工序总的等标污染负荷最高，是长流程钢铁生产中最主要的废气污染源，但占比发生了变化，由50.2%降低为20.3%；炼铁及焦化的污染负荷占比提高，居于第二及第三位。铁烧球焦工序的等标污染负荷总占比达到65%以上，铁前工序大气污染物仍是钢铁企业废气排放的重要环节。见表2、表3、图5。

表2 某钢企超低排放实施前各工序等标污染负荷对比 %

表3 某钢企超低排放实施后各工序等标污染负荷对比 %

图5 超低排放政策实施前后各工序污染负荷占比对比图 %

3.污染物控制对策及发展趋势

超低排放改造的实施，使各工序等标污染负荷大幅下降，末端治理潜力已充分挖掘。下一步，钢铁企业污染控制对策仍应从绿色发展方向综合考量，通过多目标约束设计整体最优的方案、控煤、制造流程变革、能源结构调整、资源高效循环利用等多方面实现钢铁工业节能减排目标。

3.1多目标约束整体最优方案

将钢铁企业的节能、低碳、减排、资源综合利用整体统筹考量，设计出综合最优的污染控制方案。将控煤作为节能减排的顶层设计，从源头与过程控制切入，变革制造流程，进一步提高能源与资源循环利用率，走钢铁企业绿色发展之路。

3.2源头与过程控制

铁前工艺优化，实施精料方针，提高高炉炉料品位，提高球团比。在入炉矿中球团矿比例从27.72%分别增加到65.24%和91.51%情况下，废气排放总污染负荷比，将分别下降22.1%和41.2%[1]，减排效果明显。考虑重点区域不再新建烧结机，现有烧结机通过烧结烟气循环、烧结料面喷吹蒸汽技术、烧结余热利用、高效环冷机等技术实施节能减排升级改造。焦炉走大型化技术路线，减少装煤出焦次数，大幅减少焦炉废气污染物排放。

探索实施高炉煤气、焦炉煤气精脱硫技术，对煤气深度净化以减少后续用户二氧化硫排放量，实现从煤气系统源头控制二氧化硫的输出。发展智能管控系统，注重界面技术，精准管控铁水、钢水和钢坯的温度损失。

3.3能源结构调整与资源循环利用

钢铁企业主要用能设备包括焦炉、烧结机、高炉、热风炉、转炉及加热炉。调整能源结构，进一步挖掘节能潜力，对能源损失较大的高炉渣、转炉渣的余热、连铸坯的显热及潜热[2]，利用焦炉煤气上升管对余热进行回收。灵活选择新能源替代，探索氢能冶金，探索钢铁工业低碳发展路径。利用钢铁工业炉窑协同处置企业内部及城市产生的固体废物，如利用转炉消纳废油漆桶、利用回转窑处置污泥及危险废物[3]，利用电厂消纳废油等。

4.小结

通过以上分析可以看出，在超低排放限值实施后，钢铁企业污染负荷发生了变化，等标污染负荷总量下降约50%，末端治理潜力得到充分挖据。下一步钢铁企业的污染控制对策，仍应从绿色发展方向综合考量，从控煤低碳、制造流程变革、能源结构调整、资源高效循环利用、源头减排等多角度切入，多目标约束，设计整体最优污染控制方案。