清潔生產(chǎn)審核在氧化鋅企業(yè)的實踐與應用

朱 瑩

（克里斯汀大學國際學院 菲律賓馬尼拉 1004）

引言

我國的鉛鋅資源居世界第二位，豐富的資源為我國鉛鋅工業(yè)的發(fā)展提供了良好的基礎，鉛鋅產(chǎn)量逐年攀升，已完全融合到相關產(chǎn)業(yè)領域中，成為國民經(jīng)濟不可或缺的重要組成部分。但隨著我國鉛鋅工業(yè)的高速發(fā)展和鉛鋅冶煉產(chǎn)能的急劇擴張，產(chǎn)業(yè)結構性矛盾突出，礦產(chǎn)資源大量消耗，環(huán)境污染問題凸顯，行業(yè)內(nèi)競爭加劇，已嚴重影響到產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。本項目通過對某氧化鋅企業(yè)實行清潔生產(chǎn)審核，使企業(yè)轉變傳統(tǒng)的末端治理模式，實施源頭控制、全過程預防污染的清潔生產(chǎn)模式；提高鋼鐵廠廢棄物資源化利用效率，減少和避免污染物的產(chǎn)生，保護和改善環(huán)境，幫助企業(yè)度過難關，從而達到“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的，促進落實科學發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展之路[2～4]。

1 審核思路

1.1 審核對象

某氧化鋅企業(yè)廠區(qū)內(nèi)的主體工程、輔助設施、環(huán)保設施以及相關生產(chǎn)活動。

1.2 審核思路

清潔生產(chǎn)審核的總體思路[5]：判明廢棄物的產(chǎn)生部位，分析廢棄物的產(chǎn)生原因，提出方案減少或消除廢棄物。

2 審核過程及結果

2.1 企業(yè)存在的問題及原因分析

2.1.1 企業(yè)現(xiàn)狀及原因

通過對整個企業(yè)現(xiàn)有原輔材料，能源，生產(chǎn)設備，工藝，管理、廢棄物等方面的查看和分析，找出企業(yè)存在的問題及原因。

原輔材料方面：該企業(yè)原輔材料主要是鋼鐵廠廢棄物高爐煙道灰和焦粉，由企業(yè)提供資料可知，煙道灰近三年單耗呈現(xiàn)逐年下降趨勢，經(jīng)調(diào)查，煙道灰單耗主要與含鋅量有關，企業(yè)在前兩輪清潔生產(chǎn)后，通過控制原料含鋅量，減少料場無組織排放等，減少了原料的消耗量。企業(yè)主要輔料焦粉近三年單耗基本穩(wěn)定。

為進一步找出原輔材料清潔生產(chǎn)潛力大的部位，審核小組又根據(jù)2018 年1-6 月報表，做出了鋅和鉛平衡圖。

由圖1 可知，企業(yè)2018 年1-6 月鋅平衡回收率（進入產(chǎn)品中鋅的含量）為90.34%，鋅的回收率主要與企業(yè)工藝設備、煙道灰的含鋅量以及操作過程有關，在企業(yè)無法升級工藝設備的情況下，建議嚴格把控原料進廠檢測，控制原料中鋅的含量，同時過程控制生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)參數(shù)，提高鋅回收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少窯渣產(chǎn)出率，節(jié)約能源消耗。鋅元素平衡誤差為2.568%，造成誤差的主要原因是企業(yè)物料計量、測量誤差、少量物料無組織排放，以及外排顆粒物的估算誤差有關。企業(yè)的煙道灰中平均含鉛為1.22%，窯渣中平均含鉛量為0.62%。

圖1 2018年1-6月鋅平衡圖（單位：t）

由圖2 可知，2018 年1-6 月使用的煉鐵廠的煙道灰含鉛總量為52.095t，產(chǎn)品帶走29.805t，占總鉛量的57.21%；窯渣中含鉛量為21.81t，占總鉛量的41.87%；鉛平衡誤差為0.458t，占原料含鉛量的0.88%。造成誤差的主要原因是企業(yè)物料計量、測量誤差，同時與外排顆粒物的估算誤差有關。企業(yè)可以通過降低原料中鉛元素含量，源頭控制鉛的產(chǎn)生和排放。

圖2 2018年1-6月鉛平衡圖（單位：t）

能源方面：由圖3 可知，生產(chǎn)用電近三年單位產(chǎn)品消耗量2017 年最低，2018 年1-6 月最高。經(jīng)調(diào)查，企業(yè)生產(chǎn)用電單耗主要與生產(chǎn)的不連續(xù)性及回轉窯運行狀況有關，建議合理安排生產(chǎn)計劃、過程控制回轉窯運行參數(shù)，減少相關設備的用電，同時核查全廠所有設備功率及使用情況，避免設備存在大馬拉小車及空轉現(xiàn)象，更換存在的老舊設備。企業(yè)新鮮用水主要是生活用水和生產(chǎn)用水。生活用水為員工在廠區(qū)內(nèi)日常生活用水，生產(chǎn)用水主要包括窯渣冷卻用水、表面冷卻用水、脫硫系統(tǒng)用水、抑塵綠化用水等。

圖3 近三年生產(chǎn)用電單耗情況圖（單位：kwh/t）

由圖4 可知，近三年單位產(chǎn)品消耗量生產(chǎn)用水2016 年與2017 年一致，2018 年1-6 月比前兩年稍有上升。總體來說生產(chǎn)用水量較低，清潔生產(chǎn)潛力不大。

圖4 近三年生產(chǎn)用水單耗情況圖（單位：m3/t）

為進一步找出企業(yè)在生產(chǎn)過程中用水，用電高的部位，審核小組又根據(jù)2018 年1-6 月生產(chǎn)用水、用電情況，做出了水平衡圖。企業(yè)生產(chǎn)用水環(huán)節(jié)主要為冷卻水的補充用水，由圖可知：企業(yè)2018 年1-6月總用水量為349.81m3/d，補充新鮮水為4.81m3/d，循環(huán)水率為98.62%，建議通過控制回轉窯運行參數(shù)，繼續(xù)減少用水消耗。企業(yè)2018 年1-6 月總耗電量為77442kwh，電損耗主要為線路損耗及變壓器損耗，其中回轉窯系統(tǒng)耗電量為66377kwh，占總耗電量的85.71%，屬于高耗能工段，存在一定的清潔生產(chǎn)潛力，審核小組將針對回轉窯系統(tǒng)進行詳細調(diào)查，尋找節(jié)約電能的機會。

圖5 企業(yè)水平衡圖（單位：m3/d）

生產(chǎn)設備和工藝方面：在查看現(xiàn)場時發(fā)現(xiàn)，雖然企業(yè)目前原料棚采取密閉，2016 年又硬化了全廠地面，配備有灑水車、霧泡機、洗車機等減少無組織排放的設施。但原料棚還是存在密閉不嚴的問題，有無組織原料氣體飄出，所以部分地方需要更換，需要加裝卷簾門。另外，企業(yè)在原料棚內(nèi)采用叉車混料，上料，工人操作環(huán)境差，建議企業(yè)可以采取原料倉以及自動化配料及上料皮帶，進一步減少無組織排放。

自動化控制方面：企業(yè)生產(chǎn)采用人工經(jīng)驗控制溫度，存在誤差，建議企業(yè)采用溫控器等設施自動化控制，特別是回轉窯溫控方面。

廢棄物產(chǎn)生與控制方面：企業(yè)一直注重環(huán)保工作，從2016 年起先后多次投資，安裝了雙堿法脫硫裝置，增設了在線監(jiān)測設備，密閉原料庫等，目前企業(yè)廢水、窯渣不外排，生產(chǎn)過程中外排的廢棄物主要是廢氣，包括SO2、NOx和煙塵。根據(jù)地方要求，企業(yè)SO2、NOx、顆粒物排放濃度于2018 年10 月1 日前要達到100mg/m3、100mg/m3、10mg/m3的排放限值；但企業(yè)現(xiàn)有的廢氣環(huán)保設施難以滿足要求，所以對企業(yè)廢氣處理設施進行提標改造是本輪清潔生產(chǎn)審核的重要任務。

在資料調(diào)研、現(xiàn)場考察、專家咨詢的基礎上，審核小組對該氧化鋅企業(yè)的現(xiàn)狀進行了全面認真的分析和評價。

由于我國尚未制定再生氧化鋅行業(yè)的清潔生產(chǎn)標準，根據(jù)國家環(huán)境保護局頒發(fā)的《清潔生產(chǎn)審計指南》要求，結合《鉛鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系》（試行）、《鉛鋅行業(yè)規(guī)范條件》（2015 版）、《鋅冶煉行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系（征求意見稿）》等，通過與同類企業(yè)生產(chǎn)工藝技術指標進行對比，從原料使用、生產(chǎn)工藝水平、污染治理等方面對企業(yè)現(xiàn)狀清潔生產(chǎn)水平進行分析，在審核前企業(yè)清潔生產(chǎn)水平處于國內(nèi)一般水平。

2.1.2 審核重點現(xiàn)狀及問題分析

本輪清潔生產(chǎn)審核的重點為回轉窯系統(tǒng)，通過三大平衡發(fā)現(xiàn)審核重點存在的高能耗、高物耗的問題，同時也將審核的范圍輻射到全公司所有生產(chǎn)和服務的各個環(huán)節(jié)，從各個方面綜合分析污染物產(chǎn)生和能源消耗高的原因。

回轉窯原輔材料和能源方面：回轉窯系統(tǒng)主要的原輔材料為鋼廠煙道灰、焦粉、生石灰，使用的能源為水和電。經(jīng)核實，審核重點輸入輸出的誤差為1.454%，產(chǎn)生誤差的原因主要為焦粉燃燒、還原鉛鋅產(chǎn)生的CO2無法計量；空氣中氧氣參與氧化反應生產(chǎn)氧化鋅、氧化鉛，氧氣用量無法計量；物料計量產(chǎn)生誤差。審核重點主要的耗電部位為回轉窯還原氧化系統(tǒng)，占整個審核重點的73.6%，存在一定的清潔生產(chǎn)潛力。沉降收塵系統(tǒng)占審核重點用電的19.1%，在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)設備存在空轉，也有一定的清潔生產(chǎn)機會。

（續(xù)）表1 方案實施及效益分析

設備維護和更新方面：審核重點主要設備為回轉窯，回轉窯運行狀況將直接影響原輔材料及能源的單耗，回轉窯在運行過程中因不同帶的溫度要求不同，特別是反應帶的溫度高，造成回轉窯內(nèi)襯磚需要定期進行更換，如果未及時更換，將造成能源浪費，增加反應時間，窯渣量，造成原料的浪費。

目前回轉窯中使用的是普通磷酸鹽耐火磚，該磚使用壽命為20～30 天，在使用后期，由于磚體摩擦變薄，保溫性變差，會增加企業(yè)生產(chǎn)能耗。建議使用直接結合鎂鉻磚替換原有普通磷酸鹽耐火磚，增加保溫效果，減少焦粉使用，減少固廢產(chǎn)生。

回轉窯窯頭、窯尾密封裝置是回轉窯設備的重要組成部分，用于固定的窯尾預熱喂料室和窯門罩與旋轉的回轉窯筒體之間的連接，起到防止冷風進入窯內(nèi)和減少密封連接處漏灰的作用。窯頭密封不嚴，會影響回轉窯溫度，造成能源損失，影響工藝操作的穩(wěn)定性，建議對窯頭密封裝置進行更換為雙向疊片式密封裝置，減少能源浪費。

過程控制方面：企業(yè)目前采用的電子計量稱可以校準，但電子秤采用固定壓頭傳感器在實際生產(chǎn)中由于受力不均、傳感器下積料過多，有時起到支撐作用、物料自動下滑等，都會導致稱量誤差。

2.2 方案實施及效益分析

審核小組結合公司生產(chǎn)檢修計劃和可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，堅持有明顯清潔生產(chǎn)機會、易于實施見效快、近期可望實施、持續(xù)改進等原則，經(jīng)反復討論，最終確定12 項清潔生產(chǎn)方案，其中無/低費方案（＜15 萬元），9 項，中/高費方案（≥15 萬元，用* 標出），3 項，方案及效益分析見表1。

表1 方案實施及效益分析

結語

通過對該氧化鋅企業(yè)進行清潔生產(chǎn)審核，企業(yè)的原材料煙道灰單耗減少了16.5%，焦粉減少了19.2%，顆粒物排放減少了68.1%，氮氧化物排放濃度下降到了100mg/m3以下，單位產(chǎn)品排放下降了78.5%，固體廢棄物窯渣單位產(chǎn)品排放下降了75%，并增加了產(chǎn)品中鋅的回收率，最終取得了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，同時對比清潔生產(chǎn)標準，企業(yè)在審核后清潔生產(chǎn)水平能夠達到國內(nèi)一般以上水平。