陳云

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司第二煉鐵總廠,安徽馬鞍山243000)

1 引言

近幾年來,我國燒結(jié)(球團)行業(yè)得到了飛速發(fā)展,據(jù)統(tǒng)計目前全國有燒結(jié)機400多臺(其中大型燒結(jié)機(200～500m2)30多臺),豎爐及鏈篦機——回轉(zhuǎn)窯100多臺,年產(chǎn)燒結(jié)(球團)礦約4億多噸,已成為世界燒結(jié)(球團)礦生產(chǎn)大國。燒結(jié)(球團)廠是鋼鐵工業(yè)的污染大戶,主要的污染物有顆粒物(煙粉塵)、SO2、NOx、CO2、CO 、二噁英、氟化物、氯化物及重金屬等。工業(yè)煙粉塵、SO2是燒結(jié)(球團)廠的主要污染物,其中,SO2占鋼鐵工業(yè)總排放量的60%左右,工業(yè)粉塵占鋼鐵工業(yè)總排放量的25%左右,煙塵占鋼鐵工業(yè)總排放量的20%左右。鋼鐵工業(yè)職業(yè)病中燒結(jié)(球團)廠矽肺病患病率最高,塵肺患病率為4.1%,其中矽肺患者占塵肺的48.3%,居第1位。因此做好燒結(jié)(球團)廠的大氣污染防治工作是鋼鐵工業(yè)整體污染防治工作的重點。

2 燒結(jié)(球團)大氣污染的成因

2.1 大氣污染的概念

大氣污染是指人類生產(chǎn)、生活活動或自然界向大氣排出各種污染物,其含量超過環(huán)境承載能力,使大氣質(zhì)量發(fā)生惡化,使人民的工作、生活、健康、設(shè)備財產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境等遭受惡劣影響和破壞。大氣污染源主要分天然污染源和人為污染源2類。

2.2 大氣污染的成分

對生態(tài)環(huán)境影響較大和人類健康威脅較大且絕對排放量較大的廢氣主要包括含NOx、SO2、P、AS、PH 3、CO 、HF 、C2 HCl3、C2 H3 Cl3 等污染物的有毒氣體及其他煙粉塵等。在燒結(jié)(球團)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污染見表1。

2.3 產(chǎn)生污染原因分析

2.3.1 錯誤的發(fā)展觀念

“守法吃虧、違法占便宜”、“重經(jīng)濟輕環(huán)?！?、“先發(fā)展后治污”“寧交罰款、不治污染”、“明修棧道、暗度陳倉”……五花八門的違法排污行為,已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域見怪不怪的普遍現(xiàn)象。違法排污屢禁不止的原因,就是被各界人士詬病多年的“守法成本高、違法成本低”,許多企業(yè)寧交罰款,也不愿花錢治污。一個小燒結(jié)廠污染物直排1年就可以“省”下幾百萬元,而環(huán)保部門一年最多只能處罰幾十萬元,之所以多年來此現(xiàn)象得不到糾正,主要在于環(huán)保法律不健全,污染者得不到應(yīng)有的懲罰,同時污染者沒有正確的發(fā)展觀念,也導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到進一步破壞。

表1 燒結(jié)(球團)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染

2.3.2 原料、燃料以及落后的工藝因素

(1)大部分的燒結(jié)(球團)所用的含鐵原料中含S量都偏高,一般為0.2%～0.4%,特別是國內(nèi)精礦中的含S量相當(dāng)高,許多超過0.6%。當(dāng)在燒結(jié)和焙燒的過程中,含鐵原料中的S就會轉(zhuǎn)化成SO2大量排放。

(2)在燃煤市場上,高硫煤仍占主導(dǎo)地位。由于經(jīng)濟條件和成本的限制,企業(yè)不可能放棄廉價的高硫煤而去購買環(huán)保型的低硫煤;這就造成燃料在燃燒過程中SO2的大量排放。

(3)我國還存在許多落后或淘汰的小燒結(jié)機、小豎爐。這些落后的設(shè)備及生產(chǎn)工藝,在生產(chǎn)操作過程中燃料、原料的配比技術(shù)落后,造成大量的煙粉塵和SO2的直排。

2.3.3 環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施投入少

我國環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施的投資主體是政府,投資體制格局單一,政府指令性投資比重大,企業(yè)在總投資規(guī)模中所占的比例較小,這種投資結(jié)構(gòu)不能滿足持續(xù)發(fā)展的需要,資金缺口大。雖然近年來基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的投資結(jié)構(gòu)由原來的國家單一投資向多元化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,并已初步形成了國家預(yù)算投資為主,國內(nèi)貸款、利用外資、自籌資金為輔的投資結(jié)構(gòu),但基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后的局面卻沒有從根本上改變。

3 治理燒結(jié)(球團)大氣污染的措施

3.1 防治燒結(jié)(球團)大氣污染的途徑

燒結(jié)(球團)大氣污染防治的途徑很多,主要有增強法制觀念和環(huán)保意識、采用清潔能源、推行清潔生產(chǎn)工藝、采用高新設(shè)備和技術(shù)、強化大氣環(huán)境管理、進行污染總量控制等。因此,應(yīng)增強法制觀念和環(huán)保意識是解決大氣污染的根本途徑。推行清潔生產(chǎn)工藝,采用清潔能源,合理利用鐵礦資源,少采用高硫礦,推廣無煙煤、低硫煤,改進燃燒方式是實現(xiàn)清潔生產(chǎn)、減輕大氣污染的重要途徑。采用高新設(shè)備和技術(shù),加大除塵、脫硫等環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施的投入。依法強化大氣環(huán)境污染管理,進行大氣污染物總量控制。

3.2 對燒結(jié)(球團)煙氣排放進行監(jiān)測

燒結(jié)(球團)煙氣排放中常見的污染物有顆粒物 、SO2、NOx 、CO 、CO2、H g 、H2O 蒸汽 、氯化物 、氟化物、二噁英、重金屬等。根據(jù)煙氣中所占比例以及危害程度我們一般選擇測定顆粒物、SO2和NO x。

3.2.1 顆粒物質(zhì)的測定。

顆粒物質(zhì)是大氣污染物中數(shù)量最大、成分復(fù)雜、性質(zhì)多樣、危害較大的一種,它本身可以是有毒物質(zhì),還可以是其他有害物質(zhì)在大氣中的運載體,催化劑或反應(yīng)床。在某些情況下,顆粒物質(zhì)的研究是控制大氣污染的一個重要內(nèi)容。大氣中顆粒物質(zhì)的檢測項目有：總懸浮顆粒物的測定、可吸入顆粒物濃度及粒度分布的測定、降塵量的測定、顆粒中化學(xué)組分的測定。其中,顆粒物濃度的測定最常用的是重量法。

3.2.2 SO2的測定

煙氣中的含硫污染物主要有 H 2 S、SO2、SO3、CS2、H 2 SO4和各種硫酸鹽,它們主要來源于煤和燃料的燃燒、含硫礦石的冶煉等生產(chǎn)排放的廢氣。作為大氣污染的主要指標(biāo)之一,SO2在各種大氣污染物中分布最廣、影響最大,因此在硫氧化物的檢測中常常以二氧化硫為代表。

3.2.3 大氣中氮氧化物的測定

大氣中氮氧化物的測定可分為化學(xué)法和儀器法2類。化學(xué)法中最常用的是 Saltzm an法(GB/T15435-95)、酸性高錳酸鉀溶液氧化法、三氧化锘.石英砂氧化法。其中Saltzman法僅適于測二氧化氮的含量,酸性高錳酸鉀溶液氧化法和三氧化锘.石英砂氧化法可以檢測氣體中氮氧化物總量。

3.3 環(huán)保新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用

(1)在燒結(jié)(球團)生產(chǎn)流程中,除了生產(chǎn)時產(chǎn)生的煙粉塵需要工藝除塵器外,還有許多的皮帶轉(zhuǎn)運站、混料機等出現(xiàn)的二次揚塵也需要增設(shè)環(huán)境除塵器。因大型的除塵器投資大,占地面積廣、除塵點多面廣、管路復(fù)雜、維護成本和能耗高等眾多原因,生產(chǎn)廠家一般都不愿意進行投資建設(shè)。例如國內(nèi)近年來發(fā)展起來的新興技術(shù)“微動力和無動力單點除塵器”,具有投資小、無占地面積、無能耗、除塵效率高(≥95%)、維護成本低等優(yōu)點,在全國許多鋼鐵、電力和礦山行業(yè)等都得到了很好的應(yīng)用與推廣。

(2)電除塵器是燒結(jié)(球團)生產(chǎn)中最常見的除塵器,隨著我國鋼鐵產(chǎn)能的不斷釋放,許多除塵設(shè)施跟不上生產(chǎn)的需求,造成除塵能力不夠或除塵效率下降,導(dǎo)致超標(biāo)排放的現(xiàn)場隨處可見。最常見的解決辦法包括增加電場、擴大電場受塵面積;增加聲波振打輔助清灰或單獨使用聲波清灰系統(tǒng);入口增加重力除塵或旋風(fēng)除塵,減少進入電場的大顆粒粉塵,降低粉塵濃度;④斜氣流技術(shù),改變氣流分布狀況,提高收塵效率;“旋轉(zhuǎn)——固定陽極電場”和“改善流場氣流分布的氣流調(diào)節(jié)裝置”組合技術(shù),防止二次揚塵。以上幾種技術(shù)在寶鋼、鞍鋼、馬鋼等許多鋼鐵企業(yè)都都到了較好應(yīng)用。

3.4 清潔生產(chǎn)技術(shù)

3.4.1 生產(chǎn)規(guī)?；驮O(shè)備大型化

生產(chǎn)規(guī)模化、以大代小、設(shè)備大型化和工藝優(yōu)化具有多方的優(yōu)勢,是目前國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的共同趨勢。產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率同步提高,單位投資、成本、能耗和污染物排放量大大降低,規(guī)?；a(chǎn)便于集中管理和實現(xiàn)自動化等。

3.4.2 優(yōu)化工藝、淘汰落后生產(chǎn)技術(shù)

目前,燒結(jié)生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備是帶式燒結(jié)機,球團生產(chǎn)的主要設(shè)備為豎爐和鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯兩種,首選后者。生產(chǎn)工藝減排技術(shù),如鋪底料、厚料層燒結(jié)、嚴(yán)控混勻礦的含鐵品位波動等可減少污染物排放,減輕燒結(jié)(球團)工藝生產(chǎn)對大氣的污染。

3.5 末端治理技術(shù)

3.5.1 顆粒物治理技術(shù)

顆粒物根據(jù)產(chǎn)生節(jié)點不同,其治理技術(shù)也不盡相同。如原料場,多采用灑水抑塵、沖水防塵、化學(xué)覆蓋劑固塵、植樹綠化阻塵及防塵網(wǎng)擋塵等技術(shù)措施達到防止二次揚塵目的的粉塵防治技術(shù)。對于燒結(jié)(球團)設(shè)備的廢氣治理,國內(nèi)約占84.2%的燒結(jié)機采用電除塵器,平均排放濃度約為102mg/m3;還有約15%的燒結(jié)機機頭采用多管除塵器,平均排放濃度143m g/m3。對于燒結(jié)(球團)工藝其它生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的廢氣處理,電除塵器約占50%,布袋除塵器約占44%,其他除塵設(shè)備6%。采用袋式除塵器,實際排放濃度通常可低于30mg/m3;采用電除塵器,實際排放濃度通?？傻陀?0mg/m3。

3.5.2 SO2治理技術(shù)

國內(nèi)燒結(jié)(球團)已實施或正在實施的煙氣脫硫工藝主要有濕法工藝(石灰石——石膏法、氧化鎂法、氨——硫銨法)、干(半干)法脫硫工藝、活性炭吸附法等。目前有應(yīng)用實例的有濕式空塔清水噴淋再加石灰反應(yīng)的經(jīng)典濕式石灰石——亞硫酸鈣除氟脫硫工藝、雙堿法工藝、循環(huán)流化床(CFB)(除氟)脫硫工藝、密相干塔工藝、氨——硫銨法工藝、濕式石灰石——石膏法工藝、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥(SDA)脫硫工藝及MEROS工藝,見圖 1。

圖1 脫硫流程示意

我國燒結(jié)(球團)煙氣脫硫項目正處在剛起步的階段,目前存在的最大問題一是國內(nèi)設(shè)備和技術(shù)不夠成熟,大部分靠國外引進,投資相當(dāng)大;二是在脫硫后產(chǎn)生的附產(chǎn)物“亞硫酸鈣”、“硫酸鈣”沒有太多的銷售渠道。硫酸鈣是制成硫酸鈣晶須的主要原料,硫酸鈣晶須是一種具有優(yōu)良性能的新型材料,在國外被廣泛應(yīng)用,目前在國內(nèi)僅有5個生產(chǎn)廠家生產(chǎn),基本全部出口,所以硫酸鈣具有良好的市場前景。因此,我們在引進國外設(shè)備和技術(shù)的同時,應(yīng)注重發(fā)展自身的輔助產(chǎn)業(yè),讓環(huán)保投資見效益,從而帶動環(huán)保設(shè)施的投入。

3.5.3 SCR法治理NOx

SCR的化學(xué)機理是在一定條件下利用還原劑NH 3將NOx還原成無害的N2和H 2O。此工藝現(xiàn)已成功應(yīng)用于鍋爐煙氣凈化。

3.6 綜合整治

鋼鐵工業(yè)——燒結(jié)(球團)大氣污染綜合整治規(guī)劃是政府和企業(yè)根據(jù)大氣環(huán)境現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行功能區(qū)劃分并按擬定的環(huán)境目標(biāo)計算各功能區(qū)最大允許排放量和削減量,確定首要污染物即濃度高、范圍廣、危害大的污染物,便于治理時有的放矢、對癥下藥。當(dāng)前我國燒結(jié)(球團)大氣污染主要是由于管理松散、法律意識淡薄、區(qū)域分散、采用落后的生產(chǎn)工藝、燃燒方式和環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施投入不夠等原因造成的。因此規(guī)劃遠景目標(biāo)應(yīng)該是改進落后的生產(chǎn)工藝,提高燃燒效率,調(diào)整工業(yè)布局實行區(qū)域集中治理,加強對環(huán)保設(shè)施的投入,政府及環(huán)保部門加大處罰力度,通過法律和行政手段強化污染源的治理,降低污染物的排放量。

4 結(jié)語

我國經(jīng)濟目前仍以鋼鐵、電力等重工業(yè)為主導(dǎo)地位,而隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展,近幾年燒結(jié)(球團)生產(chǎn)中的煙粉塵 、SO2、NOx、CO2、CO 、二噁英、氟化物、氯化物及重金屬等污染物仍會繼續(xù)污染大氣環(huán)境,甚至?xí)又卮髿猸h(huán)境的污染程度,而大幅度提高治理大氣污染的執(zhí)行力度和投資困難都很大。因此,我國大氣環(huán)境質(zhì)量發(fā)展趨勢不容樂觀。根據(jù)我國多年環(huán)境保護工作的經(jīng)驗,在工業(yè)污染源或固定源的污染未得到根本控制之前,我國大氣污染治理還必須得以命令控制型和法律、法規(guī)手段為主;隨著我國市場經(jīng)濟的建立、發(fā)展和完善,環(huán)境經(jīng)濟手段無疑是我國環(huán)境政策的發(fā)展方向。

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