張 磊

北京京誠嘉宇環(huán)境科技有限公司 北京100053

1 前言

隨著我國綜合國力的不斷增強，工業(yè)領(lǐng)域也得到了前所未有的大發(fā)展。與此同時，伴隨著發(fā)展帶來的環(huán)境問題也日益成為人們關(guān)注的焦點。工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的細顆粒物(PM10和PM2.5)成為形成霧霾的主要原因。隨著2015年《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》(環(huán)發(fā)[2015]164號文)的印發(fā)，電力行業(yè)打響了超低排放的第一槍。

作為顆粒物排放量更大，工藝更復(fù)雜的鋼鐵行業(yè)，傻大黑粗的傳統(tǒng)印象讓鋼鐵行業(yè)成為了高污染的代名詞。為徹底改變鋼鐵行業(yè)的環(huán)保現(xiàn)狀，2019年4月28日生態(tài)環(huán)境部辦公廳印發(fā)了《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》(環(huán)大氣〔2019〕35)，《意見》對鋼鐵企業(yè)有組織、無組織、清潔運輸以及監(jiān)測監(jiān)控等方面提出了具體的要求，河北、山東等地也相繼針對鋼鐵行業(yè)超低排放出臺了地方標(biāo)準(zhǔn)，鋼鐵行業(yè)超低排放改造的大幕就此拉開。

2 鋼鐵行業(yè)超低排放要求

2.1 相關(guān)政策要求 早在2018年政府工作報告中就提出了“推動鋼鐵等行業(yè)超低排放改造?！边@一概念?！兑庖姟分谐雠_之后，配套的《關(guān)于做好鋼鐵企業(yè)超低排放評估監(jiān)測工作的通知》中對更是給出了《鋼鐵企業(yè)超低排放評估監(jiān)測技術(shù)指南》，目的在于規(guī)范鋼鐵企業(yè)超低排放評估監(jiān)測工作，統(tǒng)一超低排放評估監(jiān)測程序和方法。

由于鋼鐵工業(yè)工序多、流程廠、工藝復(fù)雜，帶來的改造難度遠超電力行業(yè)，目前各地鋼鐵企業(yè)超低排放目前仍處于邊改造邊摸索階段，尤其是如何實現(xiàn)《意見》中的無組織控制要求，成為了超低排放改造中的重點和難點，也是長期困擾鋼鐵企業(yè)環(huán)保管理人員的最大難題之一。

2.2 超低排放無組織控制要求 根據(jù)《意見》要求，鋼鐵企業(yè)應(yīng)“全面加強物料儲存、輸送及生產(chǎn)工藝過程無組織排放控制，在保障生產(chǎn)安全的前提下，采取密閉、封閉等有效措施，有效提高廢氣收集率，產(chǎn)塵點及車間不得有可見煙粉塵外逸?！薄兑庖姟穼ξ锪洗鎯?、物料輸送、生產(chǎn)工藝過程提出了具體要求，并給出了措施界定附表。

《意見》對生產(chǎn)工藝要求如下：“燒結(jié)、球團、煉鐵、焦化等工序的物料破碎、篩分、混合等設(shè)備應(yīng)設(shè)置密閉罩，并配備除塵設(shè)施。燒結(jié)機、燒結(jié)礦環(huán)冷機、球團焙燒設(shè)備，高爐爐頂上料、礦槽、高爐出鐵場，混鐵爐、煉鋼鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉爐，石灰窯、白云石窯等產(chǎn)塵點應(yīng)全面加強集氣能力建設(shè)，確保無可見煙粉塵外逸。高爐出鐵場平臺應(yīng)封閉或半封閉，鐵溝、渣溝應(yīng)加蓋封閉；煉鋼車間應(yīng)封閉，設(shè)置屋頂罩并配備除塵設(shè)施。焦?fàn)t機側(cè)爐口應(yīng)設(shè)置集氣罩，對廢氣進行收集處理。高爐爐頂料罐均壓放散廢氣應(yīng)采取回收或凈化措施。廢鋼切割應(yīng)在封閉空間內(nèi)進行，設(shè)置集氣罩，并配備除塵設(shè)施。軋鋼涂層機組應(yīng)封閉，并設(shè)置廢氣收集處理設(shè)施。”

《鋼鐵企業(yè)超低排放評估監(jiān)測技術(shù)指南》中除了要求對《意見》中的要求內(nèi)容進行符合性對照外，還對無組織排放相關(guān)監(jiān)測設(shè)備和視頻監(jiān)控設(shè)施、TSP濃度監(jiān)測設(shè)備、空氣質(zhì)量監(jiān)測微站、全廠無組織排放治理設(shè)施集中控制系統(tǒng)等提出了評估要求。

3 典型企業(yè)重點無組織排放治理難點

目前國內(nèi)多數(shù)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施不能滿足《意見》要求，尤其在無組織控制方面，國家2012年發(fā)布的現(xiàn)行鋼鐵系列大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中，僅提出了廠房顆粒物無組織排放限值，并未對各工序無組織控制方法做出明確規(guī)定。因此各企業(yè)顆粒物無組織控制水平參差不齊，各工序主要存在如下問題。

3.1 原料場 各企業(yè)原料場多為露天堆場，四周采用防風(fēng)網(wǎng)圍擋，粉狀物料表面噴涂結(jié)殼劑或覆蓋防風(fēng)網(wǎng)，料場四周設(shè)灑水裝置；少數(shù)企業(yè)設(shè)有封閉原料大棚內(nèi)部設(shè)有噴水裝置和霧炮。

上述控制措施對原料廠顆粒物無組織控制效果有限，特別是露天堆場對周邊污染嚴(yán)重，在堆取料以及運輸作業(yè)過程中產(chǎn)生大量揚塵。該揚塵特點為產(chǎn)生位置不固定，無法設(shè)固定捕集裝置，且產(chǎn)生空間大，不易捕集。即使有封閉大棚的原料場，在堆取料機作業(yè)和車輛運輸過程中也會在大棚內(nèi)產(chǎn)生大量揚塵，無法使用霧炮及時降塵，進而從大棚天窗、進出口大門逸散至環(huán)境中。對于堆放煤或焦炭等燃料的封閉大棚通常留有通風(fēng)口，顆粒物從通風(fēng)口無組織排放現(xiàn)象常見。

運輸和工程車輛在大棚內(nèi)移動是造成原料場內(nèi)部無組織揚塵大的主要原因之一，原料在車輪碾壓下粉碎，隨車輪揚起，因此對原料場的改造首先要保證地面的硬化和及時的清理。其次是對料場內(nèi)位置固定的轉(zhuǎn)運點、破碎、篩分等位置配備捕集罩和除塵器，確保揚塵的收集。最后，可根據(jù)料場作業(yè)情況配備智能化霧炮或干霧抑塵，根據(jù)現(xiàn)場堆取料作業(yè)情況精準(zhǔn)降塵。此外還應(yīng)做好料場大門和洗車臺的管理，必要情況采用雙層門等措施確保顆粒物不從門逸散至環(huán)境中。

3.2 燒結(jié) 燒結(jié)工序無組織排放主要集中在配料間、混合機、環(huán)冷機、成品篩分、返礦皮帶等位置，其中環(huán)冷機無組織排放是困擾各大企業(yè)的主要難題之一。

燒結(jié)無組織控制難點集中在環(huán)冷機的密封，目前國內(nèi)企業(yè)現(xiàn)有燒結(jié)機多數(shù)采用耐磨橡膠機械密封，隨著燒結(jié)機的使用，由于橡膠老化變形、煙罩變形、臺車衡梁漏風(fēng)等，導(dǎo)致漏風(fēng)率逐漸加大，不僅使大量無組織揚塵排放到環(huán)境中，漏風(fēng)還將導(dǎo)致燒結(jié)余熱鍋爐熱產(chǎn)氣量下降。

對于現(xiàn)有燒結(jié)機可采用包容式、鋼刷式等新型密封結(jié)構(gòu)改善密封，配合環(huán)冷機整體圍擋，進一步降低顆粒物無組織排放對外環(huán)境的影響。改造現(xiàn)有密封形式雖然可以減少無組織排放強度，但從長期使用的穩(wěn)定性和效果來看，想徹底解決環(huán)冷機無組織排放問題還應(yīng)加大投資，整體更換新型水封環(huán)冷機。

此外，早年的燒結(jié)機設(shè)計中，通常環(huán)冷機一二段廢氣經(jīng)過余熱鍋爐直接排放，三四段廢氣直接通過排氣筒排放，該部分廢氣均應(yīng)經(jīng)除塵系統(tǒng)收集處理后外排或返回?zé)Y(jié)料面循環(huán)利用。

3.3 高爐 高爐工序無組織排放主要集中在礦焦槽、爐頂和出鐵場，其中礦焦槽上部下料過程和出鐵場開堵鐵口的無組織排放治理難度較大。

礦焦槽上部下料過程中如除塵系統(tǒng)存在設(shè)計缺陷，粉塵極易從下料口和密封膠帶縫隙處外溢至槽上室內(nèi)空間，造成崗位粉塵超標(biāo)，并從窗口外排至外環(huán)境。

移動通風(fēng)槽是槽上通常采用的無組織控制方式，該方式僅能收集物料從皮帶尾輪下落過程中產(chǎn)生的揚塵，而物料落進料倉后的揚塵無法收集，部分企業(yè)采用皮帶密封落料口，但是隨著皮帶使用時間的增長，往往會出現(xiàn)皮帶走偏導(dǎo)致密封不嚴(yán)的現(xiàn)象。為了解決該問題，部分企業(yè)為改善料倉冒煙，在倉內(nèi)增設(shè)除塵管道，使倉內(nèi)成負壓狀態(tài)，能夠改善冒煙現(xiàn)象，但吸塵點位置較產(chǎn)塵點位置較遠，且需要較大風(fēng)量，一旦密封皮帶走偏，負壓狀態(tài)將難以保持，這就對皮帶糾偏器要求較高。

推薦在采用通風(fēng)槽的基礎(chǔ)上，在卸料小車上增設(shè)車載式移動除塵器，對下料處倉內(nèi)煙塵進行收集，該裝置吸塵位置距離產(chǎn)塵位置僅，僅需較少風(fēng)量即可將外溢揚塵吸走。由于風(fēng)量較小，設(shè)備質(zhì)量輕，不會對卸料小車造成更多負擔(dān)。

出鐵場在出鐵過程中鐵口將產(chǎn)生大量煙塵，通常采用鐵口頂吸+側(cè)吸的方式收集煙塵，在實際生產(chǎn)過程中，部分企業(yè)由于吸塵罩設(shè)計不合理或風(fēng)量不夠等原因?qū)е率占什桓?，除鐵過程存在大量煙塵外溢至半封閉的出鐵場廠房內(nèi)形成無組織排放。由于出鐵場鐵口出鐵過程為不連續(xù)過程，在開堵鐵口時煙塵量大，而不出鐵時無煙塵產(chǎn)生，因此對風(fēng)機及閥門的控制稍有不慎就會導(dǎo)致煙塵外溢。

很多企業(yè)已經(jīng)實施了出鐵場捕集罩的優(yōu)化和改造，但往往要依靠大風(fēng)量作為支撐。更多企業(yè)采用了出鐵場封閉(出鐵場小房子)的方式，將出鐵口、泥炮、操作室都封閉在鐵口附近有限空間內(nèi)，采用現(xiàn)有出鐵場除塵對有限空間進行抽吸，使整個封閉空間成為負壓狀態(tài)，可有效抑制無組織排放。

3.4 煉鋼 煉鋼工序無組織排放主要集中在煉鋼廠房內(nèi)，如高位料倉、廢鋼準(zhǔn)備跨、大包回轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)爐兌鐵水、精煉、熱修冷修位、人工火焰清理和鋼渣一次處理間等位置和工藝過程。其中轉(zhuǎn)爐兌鐵水和轉(zhuǎn)爐鋼渣處理過程的無組織排放較難控制，是困擾多數(shù)鋼鐵企業(yè)的難點。轉(zhuǎn)爐兌鐵水煙塵目前只能通過提高轉(zhuǎn)爐與天車工的操作水平和操作配合度，輔以三次除塵的方式將無組織控制在廠房內(nèi)。這里重點闡述轉(zhuǎn)爐鋼渣處理過程無組織排放解決方案。

國內(nèi)鋼企鋼渣一次處理大多采用熱悶法或熱潑法，少數(shù)企業(yè)采用水淬法、盤潑法、風(fēng)淬法、滾筒法和罐悶法。各鋼渣處理工藝?yán)浯_方式和設(shè)施密封情況見表1。其中熱潑法為露天作業(yè)，產(chǎn)生無組織揚塵量巨大，熱悶在廠房內(nèi)進行，但含塵的大量水蒸氣極易腐蝕悶渣池蓋板和管道，部分企業(yè)未對含塵水汽進行凈化直接排放，有凈化設(shè)施的企業(yè)設(shè)備腐蝕通常較為嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備狀態(tài)差，從蓋板和煙囪排放大量含塵煙氣。風(fēng)淬法受鋼渣流動性影響應(yīng)用較少。水淬法和盤潑法由于采用了水淬工藝，鋼渣為沾濕狀態(tài)，不易揚塵，因此具有較小的無組織排放。滾筒法在工作過程中大部分為有組織排放，且使用水和鋼球在滾筒內(nèi)冷確的方式，可有效降低鋼渣處理后的無組織排放。罐悶法操作環(huán)境為完全密封悶渣罐，且通過罐內(nèi)打水實現(xiàn)鋼渣破碎，該工藝過程無組織排放。因此，在工藝和資金允許條件下，企業(yè)應(yīng)優(yōu)先選用罐悶法作為鋼渣一次處理工藝。

表1 各鋼渣處理工藝?yán)浯_方式和設(shè)施密封情況

3.5 熱軋 熱軋工序無組織排放主要為軋機在生產(chǎn)過程中的煙塵，通常采用水噴淋的形式逸塵，但效果往往不佳，夾雜著氧化鐵的煙塵隨穿過水霧逸散至車間中，通過廠房天窗逸散至環(huán)境中。

熱軋氧化鐵塵中含有大量水汽、油污和氧化鐵塵，傳統(tǒng)塑燒版除塵、濕法除塵、濕式電除塵或者袋式除塵均無法適應(yīng)該環(huán)境并保證穩(wěn)定達標(biāo)排放。該處可采用旋渦濕法除塵技術(shù)，該技術(shù)采用將軋機粉塵封閉在有限空間內(nèi)的方式，含塵水氣經(jīng)風(fēng)機抽入濕法除塵系統(tǒng)，凈化后煙氣重新進入氧化鐵皮溝，整個系統(tǒng)煙氣不斷循環(huán)凈化，不設(shè)排氣筒。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，控制效果好，無污染物排放的優(yōu)點。

3.6 全廠運輸 除各工序產(chǎn)生的無組織外，全廠物料運輸過程也是無組織排放的關(guān)鍵之一，其中皮帶運輸揚塵和道路運輸揚塵是治理的關(guān)鍵。

現(xiàn)有企業(yè)皮帶運輸多采用露天或半封閉結(jié)構(gòu)(僅設(shè)防雨棚)，少量企業(yè)采用全封閉皮帶通廊，但往往存在通廊封閉不嚴(yán)，通風(fēng)窗常開甚至存在缺失的現(xiàn)象。道路運輸過程多采用自卸卡車運輸各類物料，包括揚塵較大的除塵灰、返礦等干燥粉狀物料，雖然自卸車設(shè)有苫蓋，但仍無法達到控制運輸揚塵的效果。

對于露天或半封閉皮帶通廊應(yīng)改造為全封閉皮帶通廊，且通廊應(yīng)設(shè)可開合的通風(fēng)窗，通風(fēng)窗通常應(yīng)為關(guān)閉狀態(tài)。如單層皮帶通廊運輸物料過程中仍有無組織排放，可在皮帶通廊內(nèi)對皮帶機加裝可移動式密閉罩，進一步將無組織排放封閉在皮帶通廊內(nèi)。對于粉狀物料不宜采用皮帶或卡車運輸，應(yīng)采用吸排罐車外運或采用氣力輸送送至筒倉暫存。

4 無組織排放管理對策與建議

鋼鐵企業(yè)在無組織控制管理中，除加強各工序無組織控制設(shè)施和工藝路線選擇外，還應(yīng)加強加無組織控制設(shè)施的維護與檢修，制定合理的操作制度，同時加強現(xiàn)場環(huán)保管理，加大檢查力度獎懲力度?？赏ㄟ^制定無組織排放臺賬的方式，細化無組織排放的管理。杜絕廠內(nèi)臨時堆存和擅自停用和拆除無組織控制設(shè)施。同時，應(yīng)加大環(huán)保投入，從生產(chǎn)工藝和設(shè)備本身出發(fā)貫徹環(huán)保理念，環(huán)保措施與管理措施齊抓共管，才能從根本上解決無組織排放的難題。

5 結(jié)語

隨著各大鋼鐵企業(yè)超低排放改造的的不斷深入，無組織控制新技術(shù)新工藝也隨著環(huán)保要求的不斷提高而日新月異，不斷推動著鋼鐵行業(yè)超低排放的進程。與此同時，從有組織控制到無組織控制的觀念變已經(jīng)深深地扎根在鋼鐵行業(yè)環(huán)保工作者的心中。做好無組織排放控制不僅是對鋼鐵行業(yè)的一項環(huán)保要求，也是鋼鐵行業(yè)從粗放的傳統(tǒng)工業(yè)向精細化管理現(xiàn)代工業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵一步。