鋼鐵企業廢氣污染負荷變化及控制對策

程茉莉 隋鴻志 買 帥

1.行業發展規模及主要污染物排放狀況

鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，其快速發展有力地支撐了國民經濟建設。2010-2019年，中國鋼鐵工業粗鋼產量呈先增后降、再上升的趨勢。從6.27億噸增加至9.96億噸，增加了37%。“十二五”期間，我國粗鋼產量同比增速整體放緩，并在2015年產量首次出現下降，同比降低2.3%。說明在經濟增速換擋、去產能的大背景下，下游行業需求對鋼鐵行業的影響顯著。進入“十三五”以來，我國鋼鐵行業以化解過剩產能為突破口，推進供給側結構性改革，處在調結構、壓庫存、提高產品質量和兼并重組的發展階段。見圖1。

2010-2019年噸鋼煙粉塵和SO2排放量呈穩定下降趨勢，煙粉塵下降63.9%，噸鋼SO2排放量下降75.3%；2012-2018年噸鋼NOx亦呈穩定下降趨勢，下降22.2%。見圖1、圖2、圖3、圖4。

圖1 2010-2019年我國粗鋼產量及變化趨勢 億噸

圖2 2010-2019年我國重點鋼企噸鋼煙粉塵排放量變化 kg/t

圖 3 2010-2019年我國重點鋼企噸鋼SO2排放量變化 kg/t

圖4 2012-2018年我國重點鋼企噸鋼NOx排放量變化 kg/t

雖然污染物排放量逐年下降，但鋼鐵行業仍舊面對資源環境約束不斷增強的壓力。2019年4月生態環境部等五部門聯合出臺了《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》，提出了更嚴格的全流程超低排放要求。在鋼鐵企業實施超低排放改造后，污染物排放總量降低，各工序廢氣污染負荷也發生了變化。

2.鋼鐵企業廢氣污染負荷變化分析

本文選擇國內兩家大型鋼企，粗鋼產量均在1000萬噸左右，污染控制措施完整。兩個企業均對燒結、球團、焦化、自備電廠等實施了脫硫脫硝改造，代表了國內大型鋼企實施超低排放改造的總體狀況。本文統計分析了企業等標污染負荷總量及各工序等標污染負荷比的變化情況。

2.1等標污染負荷總量變化

超低排放改造實施前后，各工序等標污染負荷總量由232860.2降低為105148.3，下降比例約50%，污染物排放總量大幅削減，末端治理效果充分顯現。見表1。

表1 超低排放實施前后各工序等標污染負荷總量變化 109m3/a

2.2超低排放實施前后各工序污染負荷比變化

超低排放實施后，顆粒物等標污染負荷為原料場最高，煉鋼、煉鐵及燒結分列其后；SO2等標污染負荷是燒結工序最高，球團、焦化和煉鐵分列其后；NOx是燒結工序等標污染負荷最高，煉鐵、焦化和自備電廠次之。超低排放實施前后燒結工序總的等標污染負荷最高，是長流程鋼鐵生產中最主要的廢氣污染源，但占比發生了變化，由50.2%降低為20.3%；煉鐵及焦化的污染負荷占比提高，居于第二及第三位。鐵燒球焦工序的等標污染負荷總占比達到65%以上，鐵前工序大氣污染物仍是鋼鐵企業廢氣排放的重要環節。見表2、表3、圖5。

表2 某鋼企超低排放實施前各工序等標污染負荷對比 %

表3 某鋼企超低排放實施后各工序等標污染負荷對比 %

圖5 超低排放政策實施前后各工序污染負荷占比對比圖 %

3.污染物控制對策及發展趨勢

超低排放改造的實施，使各工序等標污染負荷大幅下降，末端治理潛力已充分挖掘。下一步，鋼鐵企業污染控制對策仍應從綠色發展方向綜合考量，通過多目標約束設計整體最優的方案、控煤、制造流程變革、能源結構調整、資源高效循環利用等多方面實現鋼鐵工業節能減排目標。

3.1多目標約束整體最優方案

將鋼鐵企業的節能、低碳、減排、資源綜合利用整體統籌考量，設計出綜合最優的污染控制方案。將控煤作為節能減排的頂層設計，從源頭與過程控制切入，變革制造流程，進一步提高能源與資源循環利用率，走鋼鐵企業綠色發展之路。

3.2源頭與過程控制

鐵前工藝優化，實施精料方針，提高高爐爐料品位，提高球團比。在入爐礦中球團礦比例從27.72%分別增加到65.24%和91.51%情況下，廢氣排放總污染負荷比，將分別下降22.1%和41.2%[1]，減排效果明顯。考慮重點區域不再新建燒結機，現有燒結機通過燒結煙氣循環、燒結料面噴吹蒸汽技術、燒結余熱利用、高效環冷機等技術實施節能減排升級改造。焦爐走大型化技術路線，減少裝煤出焦次數，大幅減少焦爐廢氣污染物排放。

探索實施高爐煤氣、焦爐煤氣精脫硫技術，對煤氣深度凈化以減少后續用戶二氧化硫排放量，實現從煤氣系統源頭控制二氧化硫的輸出。發展智能管控系統，注重界面技術，精準管控鐵水、鋼水和鋼坯的溫度損失。

3.3能源結構調整與資源循環利用

鋼鐵企業主要用能設備包括焦爐、燒結機、高爐、熱風爐、轉爐及加熱爐。調整能源結構，進一步挖掘節能潛力，對能源損失較大的高爐渣、轉爐渣的余熱、連鑄坯的顯熱及潛熱[2]，利用焦爐煤氣上升管對余熱進行回收。靈活選擇新能源替代，探索氫能冶金，探索鋼鐵工業低碳發展路徑。利用鋼鐵工業爐窯協同處置企業內部及城市產生的固體廢物，如利用轉爐消納廢油漆桶、利用回轉窯處置污泥及危險廢物[3]，利用電廠消納廢油等。

4.小結

通過以上分析可以看出，在超低排放限值實施后，鋼鐵企業污染負荷發生了變化，等標污染負荷總量下降約50%，末端治理潛力得到充分挖據。下一步鋼鐵企業的污染控制對策，仍應從綠色發展方向綜合考量，從控煤低碳、制造流程變革、能源結構調整、資源高效循環利用、源頭減排等多角度切入，多目標約束，設計整體最優污染控制方案。