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鋼鐵工業的空氣消耗與廢氣排放
發布時間:2019-10-15    

盡管‘污染物排放總量’已成為鋼鐵工業環保的一項約束性指標,但是我們還是經常用‘污染物排放濃度’指標來評價企業的減排水平。這種忽視廢氣中污染物排放總量的做法是片面和不切實際的。當企業在‘污染物排放濃度’上實現超低排放時,‘污染物排放總量’將成為影響大氣質量的主要因素。”東北大學教授蔡九菊在近日召開的2018鋼鐵工業綠色制造發展高端論壇暨冶金能源環保會議上表示,“鋼鐵工業實施藍天工程,單靠末端治理是遠遠不夠的,必須關注源頭上的空氣消耗量、過程中的廢氣產生量、末端的污染物排放量三者之間的聯系。優化鋼鐵生產流程、發展全廢鋼電爐流程、實現部分廢氣循環再利用等所能達到的事半功倍的減排效果,是任何末端治理技術所不能及的。”

短流程噸鋼空氣消耗量和廢氣排放量僅為長流程的1/5

蔡九菊指出,大氣環境不堪重負,歸根結底是污染物排放總量超出自然界承載力(自凈能力)的緣故,是無節制地過量消耗空氣資源造成的。

蔡九菊介紹了鋼鐵工業中空氣的使用和排放方式:一是作為氧化劑與燃料一起燃燒,為鋼鐵生產提供熱能,生成的燃燒產物(一次煙塵)經煙囪直接排入環境中;二是作為傳遞能量或物質的媒介,如高爐鼓風、換熱用風、冷卻用風、清潔用風和壓縮空氣,以及氧、氮、氬氣體,經使用變為廢氣(一次煙塵)由煙囪排入環境中;三是作為輸送、攜帶煙粉塵的載體,通過吸塵罩和管道系統把逸出裝置之外的大量煙塵或粉塵(二次煙塵)輸送至末端治理設施,經煙囪排入環境中。

蔡九菊表示,自2014年起,東北大學承擔了“十二五”公益性科研專項———“鋼鐵行業煙粉塵排放特性及監控技術”研究工作,著手研究鋼鐵企業的空氣消耗與廢氣排放問題,歷時3年多,深入調查了23家鋼廠、實際測試了1家大型鋼鐵聯合企業,核查并整理了我國鋼鐵工業的空氣消耗和廢氣排放數據。

蔡九菊對高爐長流程與全廢鋼電爐短流程的空氣消耗量和廢氣排放量進行了比較。他指出,全廢鋼電爐短流程的噸鋼空氣消耗量為6392.5標準立方米,高爐長流程的噸鋼空氣消耗量為31020.5標準立方米;全廢鋼電爐短流程的噸鋼廢氣排放量為6837.9標準立方米,高爐長流程的噸鋼廢氣排放量為31249.3標準立方米。短流程的噸鋼空氣消耗量和廢氣排放量僅為長流程的1/5。

鋼企大氣治理要注重3個方面

蔡九菊強調,改善大氣質量,一要控制燃料和空氣的消耗量,二要減少廢氣排放量,三要完善末端治理。

在控制燃料和空氣消耗量方面,鋼鐵企業要注重降低燒結機、焦爐、高爐、轉爐、加熱爐和熱處理爐等燃料單耗和空氣消耗量;降低高爐鼓風消耗量、燒結機漏風率、一次煙塵逸出率和除塵系統吸風量,降低壓縮空氣和氧、氮、氬等氣體的消耗量;提高助燃空氣中氧的含量,實現富氧燃燒乃至純氧燃燒。

蔡九菊指出,空氣不是理想的助燃劑,鋼鐵工業要盡量用富氧或純氧進行燃燒。他進一步指出,純氧燃燒將減少近80%的空氣消耗和廢氣排放量,并節省30%~55%的燃料。

在減少廢氣產生量方面,鋼鐵企業要加大廢氣的循環再利用。蔡九菊介紹了日本新日鐵八幡廠的燒結廢氣分段式循環再利用技術。該技術根據燒結廢氣成分的區域性變化,將480平方米燒結機32個風箱的燒結廢氣分成5段4區,根據不同的溫度、水分、氧含量和二氧化硫濃度,對廢氣進行分段循環再利用,大幅度降低了煙氣排放量,減輕了后續除塵和脫硫系統的運行負擔,有效地控制了環境污染并促進了節能。

蔡九菊表示,與傳統工藝相比較,燒結廢氣分段循環利用技術的廢氣排放量顯著降低。使用傳統燒結工藝的粉塵排放量為46千克/小時,使用廢氣分段循環工藝的粉塵排放量為20千克/小時;使用傳統燒結工藝的二氧化硫排放量為24千克/小時,使用廢氣分段循環工藝的二氧化硫排放量為9千克/小時;使用傳統燒結工藝的氮氧化物排放量為377千克/小時,使用廢氣分段循環工藝的氮氧化物排放量為366千克/小時。

蔡九菊介紹,東北大學基于物質流與能量流協同優化的理念,研發了燒結礦豎式冷卻協同換熱新工藝,解決了燒結礦環冷機風量大、漏風率高、換熱效率低、粉塵排放嚴重等技術難題。他指出,實現高效冷卻換熱減排的前提條件,是確保燒結礦豎式冷卻換熱裝置內的燒結礦保持“整體流”流動狀態;一旦流動不均勻,就會出現“漏斗流”或“管狀流”的現象,終導致熱回收率降低。燒結礦能否實現“整體流”,主要取決于卸料斗的半頂角、風帽的結構尺寸、排料口的大小和換熱帶的直徑及有效高度。

蔡九菊表示,燒結礦豎式冷卻換熱裝置的噸礦空氣消耗和廢氣排放量通常小于1000標準立方米,還不到臥式傳統環冷機廢氣排放量的1/4,同時,噸礦發電量增加了1倍。

此外,蔡九菊認為,鋼鐵企業要繼續完善末端治理。他指出,目前鋼鐵企業對廢氣流量、濃度的檢測和控制,尚未達到“可測量、可報告、可核查”的程度,仍需進一步完善。

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