蔣文中

(寶鋼集團八鋼公司設(shè)備工程部)

引言

中國是世界鋼鐵業(yè)的生產(chǎn)消費中心,鋼鐵產(chǎn)量已連續(xù)26年居全球第一。鋼鐵行業(yè)其他行業(yè)相比,具有產(chǎn)業(yè)鏈長、內(nèi)部工藝復雜、 大氣污染物排放點多且污染物產(chǎn)生量大,包括二氧化硫、氮氧化物、粉塵等大氣污染物。

2018年6月,國務(wù)院出臺了《中共中央國務(wù)院關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》,7月發(fā)布《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》,要求推進重點行業(yè)污染治理升級改造,推動實施鋼鐵等行業(yè)超低排放改造。

2019年4月,生態(tài)環(huán)境部等五部委印發(fā)《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》(以下簡稱《意見》)要求到2020年底前,重點區(qū)域鋼鐵企業(yè)超低排放改造取得明顯進展,力爭 60%產(chǎn)能完成改造,新建企業(yè)原則上達到超低排放標準,有序推進其他地區(qū)鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作。2019年9月9日新疆維吾爾自治區(qū)生態(tài)環(huán)境廳等下發(fā)了《關(guān)于印發(fā)新疆維吾爾自治區(qū)推進鋼鐵行業(yè)超低排放實施計劃的通知》,要求“烏-昌-石”、“奎-獨-烏”地區(qū)鋼鐵企業(yè)2025年底前完成超低排放改造,全區(qū)60%以上產(chǎn)能完成超低排放改造,力爭達到80%。

為加快推進鋼鐵行業(yè)超低排放改造。2020年6月生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《重污染天氣重點行業(yè)應急減排措施制定技術(shù)指南(2020年修訂版)》(環(huán)辦大氣函〔2020〕340號),對鋼鐵行業(yè)等重點行業(yè)實行分級管理,明確提出A級企業(yè)在重污染天氣自主采取減排措施,其他企業(yè)必須分別采取不同的停限產(chǎn)措施。

隨著新環(huán)保法的施行以及《意見》的要求,我國鋼鐵業(yè)進入強化環(huán)保階段。鋼鐵企業(yè)有序開展超低排放改造,截至2022年9月,我國約有50%的鋼鐵產(chǎn)能已完成或正在實施超低排放改造。

為實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)的超低排放,八鋼公司對有關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實施了超低排放改造。

1 鋼鐵企業(yè)超低排放改要求簡述

根據(jù)《意見》要求,鋼鐵企業(yè)超低排放是指對所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)(含原料場、燒結(jié)、球團、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼、自備電廠等,以及大宗物料產(chǎn)品運輸)實施升級改造。包括大氣污染物有組織排放、無組織排放以及物料運輸過程。

此次發(fā)布的鋼鐵行業(yè)超低排放標準為有史以來最嚴的標準。與目前正在執(zhí)行的鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標準相比,有組織排放大幅收嚴了顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放標準,明確規(guī)定了燒結(jié)機頭、焦爐煙囪、軋鋼熱風爐的基準含氧量。無組織排放增加管理要求,要求物料儲存、輸送采取密閉、封閉方式,并增加了車輛清洗要求;對生產(chǎn)工藝產(chǎn)塵點要求增加密閉設(shè)施,配備、完善除塵設(shè)施,提高集氣能力建設(shè),做到無可見煙塵;明確了焦化VOCs治理環(huán)節(jié);增加了清潔運輸要求,提出了80%的指標。

1.1 有組織排放

燒結(jié)機機頭、球團焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值分別不高于10、35、50mg/m3;其他主要污染源顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值原則上分別不高于10、50、200mg/m3, 具體排放標準見表1。

表1 有組織排放標準

1.2 無組織排放控制要求

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(粉進倉,料進棚,輸送全封閉/密閉),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。

其中物料儲存環(huán)節(jié)要求粉狀物料采用料倉、儲罐等方式密閉儲存。塊狀或粘濕物料采用密閉料倉或封閉料棚等方式儲存;物料輸送環(huán)節(jié)要求粉狀物料采用管狀帶式輸送機、氣力輸送設(shè)備、罐車等方式密閉輸送。塊狀或粘濕物料采用管狀帶式輸送機等方式密閉輸送,或采用皮帶通廊等方式封閉輸送。物料輸送落料點等應配備集氣罩和除塵設(shè)施,或采取噴霧等抑塵措施,料場出口設(shè)置車輛清洗設(shè)施,廠區(qū)道路采取硬化潔華措施;生產(chǎn)工藝過程中破碎、篩分、混合等設(shè)備應設(shè)置密閉罩,并配備除塵設(shè)施,主要生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)塵點應全面加強集氣能力建設(shè),確保無可見煙粉塵外逸。煉鋼車間應封閉,設(shè)置屋頂罩并配備除塵設(shè)施。焦化工序?qū)Ω黝愘A槽(罐)等產(chǎn)生的有機廢氣收集凈化處理,開展設(shè)備和管線泄漏檢測與修復(LDAR)工作。

1.3 大宗物料產(chǎn)品清潔運輸要求

大宗物料產(chǎn)品清潔方式運輸比例不低于80%。達不到的汽車運輸部分應全部采用新能源汽車或達到國六排放標準的汽車。清潔方式運輸方式包括鐵路、水路、管道或管狀帶式輸送機等。

1.4 企業(yè)污染排放監(jiān)測監(jiān)控要求

燒結(jié)機機頭、燒結(jié)機機尾排氣筒等均應安裝自動監(jiān)控設(shè)施。配套的染源污染治理設(shè)施應安裝分布式控制系統(tǒng)(DCS),記錄企業(yè)環(huán)保設(shè)施運行及相關(guān)生產(chǎn)過程主要參數(shù)。料場出入口、焦爐爐體等易產(chǎn)塵點,應安裝高清視頻監(jiān)控設(shè)施。在廠區(qū)內(nèi)主要產(chǎn)塵點周邊、運輸?shù)缆穬蓚?cè)布設(shè)空氣質(zhì)量監(jiān)測微站點,監(jiān)控顆粒物等管控情況。建設(shè)門禁系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控運輸車輛進出廠區(qū)情況。

2 八鋼公司超低排放改造策劃

2.1 預評估

超低排放改造覆蓋有組織排放、無組織排放及清潔運輸,改造工作量大,改造周期長,投資巨大。初步測算,具備國內(nèi)先進環(huán)保水平的 500 萬噸鋼鐵企業(yè)完成超低排放改造的一次性建設(shè)投資約 20億元,完成超低排放改造后,環(huán)保運行成本超過250元/t鋼。

根據(jù)八鋼實際情況,八鋼公司慎重策劃改造工作,按照充分評估、科學規(guī)劃,分步建設(shè),穩(wěn)步推進,開展超低排放改造工作。2021年4月委托國內(nèi)有實力的鋼鐵行業(yè)環(huán)境咨詢機構(gòu),開展超低排放預評估,評估范圍包括原料、焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、石灰、熱電、鋼渣處理、廢鋼管理區(qū)等。按照超低排放標準要進行全面診斷,覆蓋有組織、無組織、清潔運輸、環(huán)境管理及臺賬記錄,7月完成預評估工作。評估結(jié)果顯示,八鋼有組織排放口71個,符合超低排放標準的21個排放口,占比30%;無組織排放源近3883個,不滿足或不完全滿足超低排放要求的排放源占比超過80%;清潔運輸評估結(jié)果,2021年3月至5月大宗物料和產(chǎn)品的清潔方式運輸比例分別為38.84%、38.04%、33.61%,門禁和視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法識別車輛排放階段。八鋼現(xiàn)狀距離超低排放標準差距較大。

2.2 全面啟動與推進

2021年9月八鋼公司成立超低排放改造項目工程指揮部。八鋼公司主要領(lǐng)導分別擔任總指揮、副總指揮,成員由各職能部門的部門長組成,下設(shè)指揮部辦公室。指揮部負責審議超低排放改造工作方案和安排重要工作,協(xié)調(diào)跨單位重要事項,組織對重要事項落實情況的督促檢查。

針對超低排放改造存在無組織治理的重點及難點,八鋼委托冶金工業(yè)規(guī)劃院對原料、焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、石灰、熱電無組織治理項目,編制可研報告,確定治理方案、工藝路線及主要工藝參數(shù),2021年底完成了各項目的可研報告。

八鋼通過預評估報告及無組織治理可研報告,對照超低排放標準查漏補缺,開展總體策劃,全面梳理了超低排放改造項目清單。按照《重污染天氣重點行業(yè)應急減排措施制定技術(shù)指南(2020年修訂版)》績效分級要求,對項目進行分類,C類項目52項,B-類項目38項,B類項目10項,A類項目1項。按照分步推進,分級實施原則,計劃先完成C類項目,達到C級績效,并以此類推,最終全面完成超低排放改造。

八鋼建立超低排放改造推進機制,項目化推進超低排放改造工作。編制超低排放改造項目兩表一圖,掛圖作戰(zhàn),按照工程項目規(guī)范化管理要求,識別BPMS系統(tǒng)流程中的關(guān)鍵節(jié)點45個,編制了兩表一圖,既超低排放改造招標前工作推進表、超低排放改造整改點銷號管理表及超低排放改造項目推進網(wǎng)絡(luò)圖。高度重視項目前期策劃階段工作,對項目技術(shù)方案進行充分可研、對比、論證,選擇先進、成熟、可靠的技術(shù)路線,按改造招標前工作推進表完成項目前期工作;針對識別出3059個不能達到或穩(wěn)定達到超低排放標準的無組織排放源,建立銷號臺賬,逐一落實治理措施及責任人;根據(jù)超低排放改造項目完成時間,倒排工期,從策劃、立項、技術(shù)附件、招標及施工等關(guān)鍵節(jié)點編制網(wǎng)絡(luò)圖,細化節(jié)點,壓實責任,按圖推進項目。

對個別投資大、難度大、影響大的項目,提級管控,成立公司項目組負責推進。堅持超低排放改造例會制度,定期推進超低排放改造工作。其中公司超低排放改造推進會召開了6次,專題研討會2次,從公司高層推動超低排放改造重要事項的落實;指揮部辦公室每周組織召開超低排放改造推進會,安排布置工作任務(wù),檢查落實完成情況,協(xié)調(diào)跨單位、跨部門相關(guān)事宜,解決各項目組難點問題,并編制八鋼公司超低排項目工程推進簡報35期,有力推動超低排放改造項目推進。

3 超低排放改造技術(shù)應用

3.1 源頭減排

源頭減排可大大減少末端治理的難度,提高治理設(shè)施的穩(wěn)定性。

(1)八鋼燒結(jié)工序采取了環(huán)冷機煙氣再循環(huán)技術(shù),充分利用煙氣余熱;焦化裝煤過程采用高壓氨水噴射技術(shù)減少裝煤廢氣產(chǎn)生量;焦爐煤氣計劃采用壓力平衡技術(shù),減少車間VOCs無組織排放。熄焦工藝在原有兩套干熄焦基礎(chǔ)上,計劃再增加一套干熄焦裝置,實現(xiàn)全部干熄焦,減少濕熄焦過程中的顆粒物、VOCs等無組織排放;焦爐煤氣在HPF法脫硫基礎(chǔ)上,增加干法吸附精脫硫成熟工藝,減少末端二氧化硫排放。

(2)實施氮氧化物源頭減排技術(shù)。通過合理分配煤氣利用途徑,降低燃氣鍋爐煤氣熱值,減少氮氧化物產(chǎn)生。以巴州鋼鐵180噸燃氣鍋爐為例,鍋爐燃料為混合煤氣(轉(zhuǎn)爐煤氣與高爐煤氣),配套了脫硫設(shè)施,無脫硝設(shè)施。煙氣中氮氧化物濃度在10～119mg/m3波動,無法滿足50mg/m3超低排放標準。原計劃采用SCR脫硝治理工藝,經(jīng)過調(diào)查分析,鍋爐煙氣中的氮氧化物濃度與燃氣熱值成正比,由于煤氣配比不穩(wěn)定,煙氣中氮氧化物濃度隨之波動。通過合理分配不同熱值的煤氣,高熱值轉(zhuǎn)爐煤氣調(diào)整到軋鋼加熱爐,將進入鍋爐的煤氣調(diào)整為低熱值的高爐煤氣,巴州鋼鐵鍋爐煙氣中氮氧化物濃度穩(wěn)定下降,通過近4個月觀測,鍋爐95%以上時段的小時均值排放濃度低于50mg/m3,達到超低排放標準。通過調(diào)整煤氣配比降低氮氧化物的源頭技術(shù),不僅實現(xiàn)了鍋爐煙氣達到超低排放標準,同時節(jié)約SCR投資1000萬元。此項改造對巴州鋼鐵球團工序及其他基地的燃氣鍋爐脫硝治理均有借鑒意義。

(3)實施氨分解爐廢氣污染物資源化利用技術(shù)。原八鋼本部焦爐煤氣凈化過程采用洗氨氨分解工藝,將脫除的氨通過氨分解爐焚燒分解成氮氣和水汽,排放到大氣中,存在氨分解排放尾氣中氮氧化物超標,未分解的氨異味重。在超低排放治理過程中,將洗氨氨分解工藝改成磷酸洗氨制無水氨工藝,見圖1。按照12萬m3/h焦爐煤氣規(guī)模,建設(shè)兩臺磷酸洗氨塔及配套的解析精餾裝置,將脫除的氨全部回收,制成99.8%的無水氨,可生產(chǎn)20%的濃氨水21900噸,品質(zhì)達到《工業(yè)氨水國家標準》(HG/T5353),用于燒結(jié)、焦爐、鍋爐脫硝劑活性焦及SCR脫硝工藝。不僅實現(xiàn)了廢氣污染物二氧化硫、氮氧化物零排放,同時變廢為寶,將氨氣回收作為產(chǎn)品循環(huán)利用,每年產(chǎn)生經(jīng)濟效益800多萬元。

圖1 八鋼本部焦爐磷酸洗氨制無水氨工藝

3.2 有組織治理技術(shù)應用

八鋼有組織治理依據(jù)《鋼鐵超低排放改造技術(shù)指南》,選擇目前較為成熟、先進的技術(shù)。

八鋼本部430m2燒結(jié)機在建的煙氣脫硫設(shè)施采用石灰-石膏濕法工藝,配套濕法電除塵,脫硝采用SCR(選擇性催化還原)工藝;265m2燒結(jié)機采用雙級錯流式活性炭脫硫脫硝工藝。機頭除塵均采用四電場配高頻電源的除塵器;焦爐煙囪煙氣脫硫脫硝采用逆流活性炭工藝 ;燒結(jié)篩分除塵器采用電袋復合技術(shù);120噸轉(zhuǎn)爐三次除塵項目采用了預荷電袋濾器技術(shù)等。

3.3 無組織排放治理技術(shù)應用

鋼鐵企業(yè)在各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)均會產(chǎn)生大量無組織排放,整體排放量大。無組織排放源多、散、陣發(fā)性強(時間不規(guī)律,空間不規(guī)律)、 相互影響,難以有效治理和監(jiān)管,是超低排放改造的難點與重點。治理的總體思路為優(yōu)先開展源頭減排,排查梳理無組織排放源,優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備和作業(yè)方式,減少無組織排放源頭的數(shù)量和排放強度;對生產(chǎn)過程的無組織污染行為和治理過程實時記錄和精細化管控;采取全廠系統(tǒng)治理,配合全廠顆粒物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),建設(shè)系統(tǒng)化管理平臺,實現(xiàn)無組織排放的“有組織化”集中管控。

首先,八鋼按照生產(chǎn)工藝過程、物料密閉儲存、物料密閉輸送、物料封閉儲存、物料封閉運輸建立了全覆蓋的無組織排放源清單,見表2,共辨識無組織排放源3883個,完成了治理排放源的重要一步。

表2 無組織排放源清單

第二,因地制宜選擇無組織排放控制技術(shù)無組織排放源治理。八鋼針對3059個達不到超低排放標準的無組織排放源,根據(jù)產(chǎn)塵點的情況和揚塵污染的特點,選取封(密)閉、抑塵、收塵、降塵、沖洗等技術(shù)措施預防和治理粉塵污染。每個排放源均制定了治理項目或項目化管理措施,完成了無組織排放源整改銷號臺賬,逐一落實治理要求。

第三,建立無組織排放監(jiān)控體系。對無組織排放過程、治理設(shè)施運行狀態(tài)、重點產(chǎn)塵區(qū)域顆粒物濃度、廠區(qū)環(huán)境質(zhì)量等進行全方位監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上,建設(shè)全廠無組織排放集中控制系統(tǒng)(無組織排放源清單的信息化)。

八鋼計劃建設(shè)無組織排放治理集中控制系統(tǒng)改造項目,目前已經(jīng)完成項目可研報告編制與審查。項目建設(shè)內(nèi)容主要包括兩個方面:

(1)全廠監(jiān)測監(jiān)控體系建設(shè)。在料場出入口、燒結(jié)環(huán)冷區(qū)域、高爐礦槽和爐頂區(qū)域、煉鋼車間頂部、焦爐爐頂、含鋅塵泥處理等易產(chǎn)塵點等區(qū)域部署視頻監(jiān)控設(shè)施,共計79套(少量利舊)。

產(chǎn)塵源TSP監(jiān)測站點部署原則參考《鋼鐵企業(yè)超低排放改造技術(shù)指南》:含水率小于6%的物料轉(zhuǎn)運、混合、破碎、篩分等主要產(chǎn)塵點,布設(shè)單點顆粒物濃度監(jiān)測設(shè)備TSP 209套,布設(shè)遙感在線顆粒物濃度監(jiān)測監(jiān)測設(shè)備VDM-100和VDM-150共計42套。

環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測微站布設(shè)在廠區(qū)邊界、重點污染區(qū)域、周邊敏感點、廠區(qū)道路等地方,共計57個,焦化化工區(qū)域布設(shè)VOCs在線監(jiān)測裝置10套。

(2)無組織排放集中控制系統(tǒng)搭建。建設(shè)無組織排放集中控制系統(tǒng),確保實現(xiàn)所有環(huán)保要求的排放源點全覆蓋管控及打通生產(chǎn)、監(jiān)測、治理數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系,實現(xiàn)污染“發(fā)現(xiàn)——處理——反饋”過程的閉環(huán)管理。其中數(shù)據(jù)管理模塊包括排放源清單管理、重點污染區(qū)域視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)管理、環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測微站數(shù)據(jù)集中管理、TSP監(jiān)測站點數(shù)據(jù)集中管理、治理設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)集中管理、生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)集中管理、有組織數(shù)據(jù)集中管理、門禁車輛運輸數(shù)據(jù)集中管理及統(tǒng)計等。

3.4 清潔運輸

八鋼地處烏魯木齊,烏魯木齊市屬于內(nèi)陸城市,無水路運輸條件。清潔運輸只能通過“公轉(zhuǎn)鐵”,增加鐵路運輸比例,或采用電卡運輸方式實現(xiàn)。在原料、產(chǎn)品運輸上按照“應鐵盡鐵”策劃,部分鐵路受限區(qū)域,考慮公鐵聯(lián)運方式。運輸距離在150km以內(nèi),且運輸?shù)攸c固定,可以采用電卡方式運輸。在廠內(nèi)積極推進電卡運輸,目前已經(jīng)建設(shè)了換電站,實現(xiàn)8分鐘內(nèi)完成電池更換。

4 結(jié)束語

鋼鐵企業(yè)超低排放改造是系統(tǒng)性工程,無法一蹴而就,應科學制定超低排放改造實施規(guī)劃,充分學習標桿企業(yè)的改造經(jīng)驗,加強技術(shù)交流和案例考察。

提出以下建議:(1)按照“一廠一策”因地制宜采用成熟可靠技術(shù),在選擇總包單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)測設(shè)備廠商時,考慮有業(yè)績、信用好,已得到行業(yè)普遍認可的企業(yè),經(jīng)得起歷史的考驗。

(2)統(tǒng)籌減污降碳,落實源頭減排。積極落實國家鋼焦融合、鋼化聯(lián)產(chǎn)政策;優(yōu)先通過長流程改為短流程工藝、燃煤爐窯清潔能源替代、提高綠電使用比例、高爐煤氣和焦爐煤氣精脫硫等方式進行源頭治理和過程控制,減少污染物的排放。

(3)要時間服從質(zhì)量。超低排放改造,做到成熟一個實施一個。力求“四真”,即企業(yè)領(lǐng)導真重視、資金真投入、實施真工程、管理水平真提升。在實施過程中,加強工程的過程管控與質(zhì)量監(jiān)督,堅決杜絕豆腐渣工程。其次,要強化企業(yè)環(huán)境管理能力建設(shè),提升環(huán)保管理與技術(shù)能力。可以通外聘有實力的第三方運行機構(gòu),對環(huán)保設(shè)施進行專業(yè)化的運營管理。運用現(xiàn)代化、信息化、智能化的手段實施環(huán)境管理,提升管理效能,確保超低排放工程保持長期穩(wěn)定運行。