鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)實例研究

孫海鵬 孫震宇 趙艷娜 符東東 何嘉鵬

摘 要：鋼鐵行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、工藝流程復(fù)雜、能資源消耗高、污染物產(chǎn)生量大的特點。在清潔生產(chǎn)實例中，在不影響生產(chǎn)的情況下，企業(yè)通過設(shè)備升級，材料替代，余熱利用等措施，實現(xiàn)了公司節(jié)電、節(jié)約原輔材料、減少煙粉塵排放、節(jié)約成本等明顯的環(huán)境效益與經(jīng)濟效益，達到了“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的，在行業(yè)內(nèi)有較高的參考應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：鋼鐵行業(yè) 清潔生產(chǎn) 技術(shù)改造

中圖分類號：X382 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0039-03

鋼鐵行業(yè)是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業(yè)生產(chǎn)活動為主的工業(yè)行業(yè)，此外，由于鋼鐵生產(chǎn)還涉及非金屬礦物采選和制品等其他一些工業(yè)門類，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常將這些工業(yè)門類也納入鋼鐵工業(yè)范圍中。包括金屬鐵、鉻、錳等的礦物采選業(yè)、煉鐵業(yè)、煉鋼業(yè)、鋼加工業(yè)、鐵合金冶煉業(yè)、鋼絲及其制品業(yè)等細分行業(yè)。

鋼鐵行業(yè)是國民基礎(chǔ)行業(yè)，具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、工藝流程復(fù)雜、能資源消耗高、污染物產(chǎn)生量大的特點[1]。黨的十八大報告中明確提出，要建設(shè)“美麗中國”，環(huán)保話題再度升溫，環(huán)境問題成為大眾普遍關(guān)注的焦點。近年來，發(fā)改委、環(huán)保部、工信部等紛紛表示，產(chǎn)能過剩導(dǎo)致鋼鐵、水泥等行業(yè)利潤大幅下滑，企業(yè)普遍經(jīng)營困難，同時生態(tài)環(huán)境不斷惡化等問題，直接危及產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，甚至影響到民生和社會穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、淘汰落后產(chǎn)能勢在必行。根據(jù)環(huán)保部《關(guān)于深入推進重點企業(yè)清潔生產(chǎn)的通知》（環(huán)發(fā)〔2010〕54號）：鋼鐵、水泥、平板玻璃、煤化工、多晶硅、電解鋁、造船7個產(chǎn)能過剩行業(yè)的重點企業(yè)，每三年完成一輪清潔生產(chǎn)審核。2014年2月，國家發(fā)改委、環(huán)保部和工信部聯(lián)合發(fā)布了《鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系》[2]。

以上政策和標準體系的發(fā)布，說明優(yōu)勢產(chǎn)能替代落后產(chǎn)能，開發(fā)應(yīng)用清潔生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)，實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益共贏，是鋼鐵行業(yè)的大勢所趨。因此，開展清潔生產(chǎn)審核工作，持續(xù)提升自身的清潔生產(chǎn)水平，降低能耗物資，減少污染物的產(chǎn)生排放，是鋼鐵行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

該文結(jié)合鋼鐵企業(yè)清潔生產(chǎn)實例，旨在分析清潔生產(chǎn)技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用情況及取得的效果，為該類行業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核提供思路，為國家的節(jié)能減排工作做貢獻。

1 企業(yè)概況

該企業(yè)是2001年在原國有企業(yè)基礎(chǔ)上，按照現(xiàn)代企業(yè)制度改制組建的有限責(zé)任公司，是一家融鋼鐵冶煉、無縫鋼管、機械制造、發(fā)電、國際貿(mào)易等產(chǎn)業(yè)為一體的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，屬全國1 000家大型工業(yè)企業(yè)、全國民營500強企業(yè)、河南省百強企業(yè)、河南省百戶重點企業(yè)。公司占地140余萬平方米，擁有資產(chǎn)40億元，現(xiàn)有員工3 000余名。下轄煉鐵廠、煉鋼廠、制氧廠、動力廠、機修廠等專業(yè)化生產(chǎn)分廠，具有年產(chǎn)優(yōu)鋼200萬噸的生產(chǎn)能力。

2 主要污染源及污染物

（1）廢氣。

廢氣來源主要有以下幾個方面。

①燒結(jié)車間：主要包括配料及制球、燒結(jié)機頭、燒結(jié)機尾產(chǎn)生的煙塵、SO2、NOx、二噁英類物質(zhì)。②高爐車間：主要包括燒結(jié)礦槽上下、出鐵出渣處、噴吹燃料系統(tǒng)產(chǎn)生的煙塵，以及熱風(fēng)爐產(chǎn)生的煙塵、SO2、NOx等。③煉鋼車間：主要為混鐵爐、轉(zhuǎn)爐、精煉爐產(chǎn)生的煙塵廢物。④發(fā)電系統(tǒng)：主要為鍋爐產(chǎn)生的煙塵、SO2、NOx等。

（2）廢水。

廢水污染物主要包括燒結(jié)機、高爐、轉(zhuǎn)爐、精煉爐、連鑄機冷卻水，高爐沖渣水及廠區(qū)內(nèi)生活污水等。

（3）噪聲。

該企業(yè)噪聲主要來自風(fēng)機、水泵等公用設(shè)備噪聲及轉(zhuǎn)爐冶煉、鑄機生產(chǎn)線等工藝噪聲。

（4）固廢。

主要固體廢棄物有高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣及除塵系統(tǒng)搜集的粉塵等一般固體廢棄物。其中高爐渣經(jīng)礦渣微粉生產(chǎn)線制成微粉外售；轉(zhuǎn)爐渣經(jīng)鋼渣綜合利用項目制成微粉外售；除塵器收集的粉塵回到生產(chǎn)過程中重新利用；職工的生活垃圾定期送至衛(wèi)生填埋廠進行填埋，均不外排。

3 企業(yè)清潔生產(chǎn)潛力分析

（1）原輔材料和能源消耗。

所需的大宗原輔材料的采購、由技術(shù)中心負責(zé)提供采購產(chǎn)品標準，財務(wù)中心根據(jù)原輔材料的用量及庫存情況編制出采購計劃，由領(lǐng)導(dǎo)批準后實施采購。對采購的原輔材料嚴格按照質(zhì)量管理體系系統(tǒng)有關(guān)的進行質(zhì)量驗收后方入庫存放，堅決杜絕三無產(chǎn)品進入企業(yè)。

該企業(yè)水源來自自備深井和紅旗渠水中心泵站，生產(chǎn)總用量約545 m3/h，生產(chǎn)過程中的廢水全部回收利用；生活總用水量為30 m3/h，經(jīng)地埋式污水處理設(shè)施處理后用于鍋爐沖渣。全廠絕大部分依靠市政供電（約87%），其他來自高爐煤氣發(fā)電。三年來，企業(yè)單位能耗基本穩(wěn)定，單位電耗有下降趨勢，用電管理水平保持良好。

近三年來，企業(yè)通過加強管理，改進工藝等一系列的措施降低單位能耗，并且取得了較好的效果。企業(yè)通過本次清潔生產(chǎn)審核，預(yù)計水平能夠再進一步提升。

（2）技術(shù)工藝和設(shè)備。

鳳寶特鋼采用230 m2燒結(jié)機，1 080 m3高爐、450 m3高爐、50 t轉(zhuǎn)爐等國家鼓勵的生產(chǎn)設(shè)備，不斷響應(yīng)節(jié)能減排政策，綜合利用礦渣，高爐渣，為企業(yè)創(chuàng)造利益的同時，解決了固廢的處理。

（3）產(chǎn)品。

產(chǎn)品主要是年產(chǎn)優(yōu)特鋼、高端油井管、型材。企業(yè)根據(jù)市場需求不斷改進產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的合格率。

（4）廢棄物。

企業(yè)的主要廢棄物為廢水、廢氣、噪聲、固廢。生產(chǎn)廢水實現(xiàn)零排放，廢水主要是生活污水，通過地埋式污水處理設(shè)施處理后排入污水市政管網(wǎng)。廢氣經(jīng)過除塵、脫硫脫硝后達標后排放，產(chǎn)生的噪聲主要設(shè)備設(shè)在室內(nèi)，基本不對廠區(qū)外產(chǎn)生影響，產(chǎn)生的固體廢棄物全部回收利用，不產(chǎn)生污染。

（5）管理。

企業(yè)制定了一套完整《企業(yè)管理體系》和《安全環(huán)境管理體系》《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案》《環(huán)境管理程序文件》，包括環(huán)境標準、管理制度、工作目標、做到管理有標準，工作有目標，人人有職責(zé)，崗崗有規(guī)定，考核有依據(jù)。

（6）資源能源利用及產(chǎn)排污情祝對比。

根據(jù)審核咨詢小組實際經(jīng)驗，結(jié)合行業(yè)專家指導(dǎo)，對比同類型同規(guī)模企業(yè)情況具體如表1。

與此同時，依據(jù)《鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)情況評價指標體系》[2]，計算出企業(yè)綜合評價指數(shù)YⅢ=86.7，企業(yè)屬于國內(nèi)清潔生產(chǎn)一般水平。說明企業(yè)還存在薄弱環(huán)節(jié)，仍需要克服，提高自身的清潔生產(chǎn)水平。

綜上所述，審核小組結(jié)合企業(yè)現(xiàn)狀問題和水平，采用權(quán)重計分排序法確定審核重點為廠區(qū)1 080 m3高爐車間，將降低煉鐵能耗、減少煙粉塵排放作為該次審核的主要目標。

4 主要清潔生產(chǎn)技術(shù)方案設(shè)計及效果分析

企業(yè)根據(jù)分析出的清潔生產(chǎn)潛力，從源頭、生產(chǎn)過程和工藝裝備入手，重點在節(jié)能、減少煙粉塵排放等方面采取了出鐵場除塵封閉改造、振動篩改造、燒結(jié)余熱發(fā)電等清潔生產(chǎn)技術(shù)，達到了“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的，經(jīng)濟和環(huán)境均得到了明顯改善，詳細如下。

（1）出鐵場除塵封閉改造。

①方案提出。

1080高爐原有除塵系統(tǒng)雖然能滿足原有大氣污染物排放標準50 mg/Nm3，但是根據(jù)《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB28663-2012）[3]要求，自2015年1月1日起現(xiàn)有煉鐵工業(yè)原有大氣污染物排放標準進一步提高，煉鐵高爐出鐵場工段的排放標準由原來的50 mg/Nm3降低至25 mg/Nm3。從現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施裝備條件和日常環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，原來1080爐出鐵場除塵排放口的顆粒物排放濃度已不能滿足現(xiàn)有標準要求，同時也為進一步減少無組織排放現(xiàn)象發(fā)生，經(jīng)研究，對1080高爐出鐵場除塵系統(tǒng)進行了一次升級改造。

②方案內(nèi)容。

此次升級改造采用脈沖式布袋除塵器一臺（型號：LCMD-6050，風(fēng)量：400 000 m3/h，過濾面積：6 050 m2）。同時對高爐爐頂和出鐵場四周進行封閉并在出鐵場房頂加裝煙塵集塵罩，加強對散發(fā)至出鐵場廠房內(nèi)和爐頂上料過程中的煙塵加以有效控制，進一步降低出鐵過程中煙塵排放濃度，徹底杜絕無組織排放現(xiàn)象發(fā)生，并對操作平臺使用耐火混凝土硬化，把鐵水渠由露天改為封閉，減少廢氣排放和無組織排放。

③方案效果分析。

脈沖式布袋除塵器采用分室停風(fēng)脈沖噴吹清灰技術(shù)，克服了常規(guī)脈沖除塵器和分室反吹除塵器的特點，清灰能力強，除塵效率高，排放濃度低，漏風(fēng)率小，能耗少，鋼耗少，占地面積少，技術(shù)運用成熟，效果穩(wěn)定；改造后出鐵廠的粉塵大部分回收處理，排放濃度控制在25 mg/m3以內(nèi)，年減少粉塵的排放量51.54 t，同時也改善了職工的工作環(huán)境，減少職業(yè)病的發(fā)病幾率；另外，除塵風(fēng)機采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，利用負壓控制來實現(xiàn)風(fēng)機加、減速，能有效降低運行成本，可節(jié)約電耗32%，年可節(jié)約57余萬元。

（2）振動篩改造。

①方案提出。

焦炭振動篩所用的篩板為梳齒篩板，使用周期40天左右，磨損及腐蝕嚴重，更換頻繁，審核小組研究決定對梳齒篩板進行改造。

②方案內(nèi)容。

對爐前的6套焦炭振動篩進行改造；把振動篩提高300 mm，傾角由15°改為20°；把梳齒篩板改為聚氨酷棒條篩板。改造成功后，又對爐前的10臺燒結(jié)振動篩和3臺球團振動篩進行技改，更換為聚氨酷棒條篩，同時減少燒結(jié)孔徑。

③方案效果分析。

聚氨酷篩板是一種以聚氨酷為原料生產(chǎn)的聚氨脂制品，篩板的孔狀有條縫、矩形、圓形等，具有優(yōu)異的耐磨、耐油、耐水解、耐菌、耐老化性能等優(yōu)點。聚氨酷篩板和其他篩板相比具有開孔率高、重量輕、吸震性好、噪聲低和耐磨性好等優(yōu)點。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，安裝方便，制造工藝先進。方案實施后，據(jù)詳細測算篩板由原先的40天更換1次延長至7個月更換1次；同時每日減少返礦量400 t，燒結(jié)成本降低1元/t；年降低生產(chǎn)成本95.2萬元。

（3）燒結(jié)余熱發(fā)電。

①方案提出。

企業(yè)現(xiàn)有的1條230 m2燒結(jié)生產(chǎn)線，環(huán)冷機有效面積為200 m2和兩臺年產(chǎn)50 t轉(zhuǎn)爐，燒結(jié)生產(chǎn)中有大量的高溫?zé)煔怆S冷卻機廢氣排放；轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中，有蒸汽散失，具有很高的回收價值。經(jīng)研究決定，回收這部分散失的熱量，進行發(fā)電。

②方案內(nèi)容。

結(jié)合實際合理布置鍋爐位置，利用管道把轉(zhuǎn)爐部分的蒸汽運輸至燒結(jié)發(fā)電鍋爐。工藝流程主要包括3部分：煙氣回收及循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐系統(tǒng)，汽輪機及發(fā)電機系統(tǒng)。

③方案效果分析。

余熱發(fā)電技術(shù)作為國家鼓勵項目，改造完成后，減少了能源消耗，年節(jié)電4 680萬kW·h；直接減少企業(yè)用電成本2 808萬元。

5 結(jié)論

（1）鋼鐵行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大、工藝流程復(fù)雜、能資源消耗高、污染物產(chǎn)生量大的特點。

（2）作為產(chǎn)能過剩行業(yè)，開展清潔生產(chǎn)審核工作，持續(xù)提升自身的清潔生產(chǎn)水平，降低能耗物資，減少污染物的產(chǎn)生排放，是鋼鐵行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

（3）實踐證明，落實清潔生產(chǎn)技術(shù)改造工作，能夠為鋼鐵企業(yè)同時帶來可觀的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟的雙贏。

（4）由于鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)工藝技術(shù)大體相同，因此，該公司成功實施的清潔生產(chǎn)技術(shù)在整個行業(yè)有較高的參考應(yīng)用價值，有助于提高行業(yè)清潔生產(chǎn)水平。

參考文獻

[1] 俞勇.對鋼鐵企業(yè)清潔生產(chǎn)審核實踐的探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2008（7）：261-262.

[2] 國家發(fā)展和改革委員會，環(huán)境保護部，工業(yè)和信息化部.鋼鐵行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系[S].2014.

[3] 環(huán)境保護部.GB28663-2012，煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標準[S].2012.