钢铁行业各工序污染物排放量占比分析

2020-09-28郝毅仁刘坤坤

冶金经济与管理 2020年4期

□ 郝毅仁孟超刘坤坤

钢铁行业通过深度治理、提标改造等一系列优化措施，使污染物排放总量在大幅消减的同时，各排污节点污染物排放量占比发生翻天覆地的改变，铁前工序排污量大的特点已成为过去时。因此，本文将现今钢铁企业污染物排放量变化和各工序污染物排放占比情况作为重点研究方向。

一、钢铁行业大气污染物排污节点

钢铁行业属于资源密集型工业，其主要是对各种块状金属物、非金属物及粉状金属物进行大规模加工生产。钢铁行业排放的工业废气主要来源于以下方面：

一是生产所需原燃料的运输、装卸及加工等生产过程中产生的含尘烟气，如原料系统铁精粉的原料、石灰等熔剂料和煤等燃料，在装卸料倒运、皮带转运跌落料及破碎筛分时外溢的粉尘，烧结系统精矿粉、白灰、煤等原燃料在混配料及转运时外溢的粉尘，球团系统配料、圆盘混料及球团矿成品倒运等环节产生的含粉尘烟气，等等。

二是原燃料在各类炉窑燃烧过程中所产生的含尘、二氧化硫、氮氧化合物的烟气，如热轧系统加热炉、热处理炉在燃用天然气、焦炉煤气等燃气时产生的含二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的烟气，冷轧系统罩式退火炉、热带退火酸洗机组、冷带退火酸洗机组、光亮退回机组等各式退火机组的退火段在燃用天然气、焦炉煤气等燃气时产生的含二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的烟气，等等。

三是烧结、炼铁、炼钢、炼焦等生产工艺在化学反应过程中产生的烟气排放，如高炉系统出铁场出铁时产生的含尘烟气，炼钢系统混铁炉等铁水预处理环节产生的烟尘，转炉吹氧、兑铁、冶炼时产生的含烟尘、一氧化碳等污染物的烟气，LF、VOD等精炼炉冶炼过程中产生的含有烟尘的气体，等等。

二、钢铁行业污染物排放核算体系

1.核算方法选取

为了准确核算污染物排放量，核算方法优先选取原则为：在参数可获取的前提下，主要采取物料衡算法，其次为绩效法，最后考虑监测数据核算法。

根据选取原则，对二氧化硫排放量的核算采用物料衡算法，其中少数源，包括炼焦行业装煤、推焦、熄焦，由于焦化工序不同企业在原料、化产产品等方面差别较大，采用物料衡算法涉及的因子较多，因此采用监测数据核算法。颗粒物、氮氧化物的核算采用绩效法。

2.筛选重点核算源

由于钢铁产排污节点非常多，且各工序污染排放特征不同，产生浓度不尽相同，而排放浓度亦与采取的污染控制措施息息相关，同时，各污染源点PM10、PM2.5占比也有所不同。

因此，为合理计算，同时又避免繁琐冗余的工作量，应重点关注钢铁行业主要排放源。

3.主要排放口核算

对于主要排放口的污染物排放核算，应对其产生量和排放量分别核算，以区分不同污染控制措施下污染物的削减情况。具体可参考《排污许可证申请与核发技术规范钢铁工业》（HJ846-2017）、《排污许可证申请与核发技术规范炼焦化学工业》（HJ854-2017）。

4.一般排放口及无组织排放核算

（1）对于钢铁工业一般排放口及无组织排放，排放量进行核算参考《排污许可证申请与核发技术规范钢铁工业》（HJ846-2017）。

（2）对于炼焦工业一般排放口，排放量核算参考《排污许可证申请与核发技术规范炼焦化学工业》（HJ854-2017）。

按照不同工序、不同设施核算各类污染物的排放量，再进行求和，计算出整个企业的排污总量。

三、钢铁行业各工序污染物排放占比情况

本文以炼铁100万吨规模计量，对应其他工序按原料系统240万吨、烧结矿150万吨、球团矿24万吨、焦化45万吨、炼钢106万吨、轧钢100万吨计算，比较按现行排放标准、特别排放限制标准、超低排放标准实施后的各工序、每个污染物及总量的变化趋势。

1.钢铁行业现行标准各工序污染物排放量及占比

按照《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》（GB28662-2012）等标准中新建企业大气污染物排放浓度限值统计，各工序污染物排放量和占比见表1。

表1 钢铁行业现行标准各工序污染物排放量和占比

2.钢铁行业特排标准各工序污染物排放量及占比

按照《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》（GB28662-2012）等标准中污染物特别排放限值统计，各工序污染物排放量和占比见表2。

表2 钢铁行业特排标准各工序污染物排放量和占比

3.钢铁行业实现超低排放后各工序污染物排放量及占比

参照《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》统计，意见中未作规定的生产设施污染物排放限值，按国家、地方排放标准或其他相关规定执行，各工序污染物排放量和占比见表3。

表3 钢铁行业实现超低排放后各工序污染物排放量和占比

四、钢铁企业各项污染物排放量分析

1.颗粒物排放量分析

钢铁企业颗粒物排放总量从现行排放标准到特别排放标准再到超低排放标准，跨度不可谓不大，从每年2 470.26t到813.66t再到441.22t，几何指数型削减，减排明显。每个工序都有减排，削减最为明显的工序为原料工序、烧结工序和炼铁工序。钢铁企业颗粒物排放量分析见图1。

图1 钢铁企业颗粒物排放量分析

原料工序、烧结工序、球团工序的颗粒物占全厂颗粒物总排放量的比例有所降低。实现超低排放后各工序排放量排名依次为烧结＞炼铁＞炼钢＞原料＞焦化＞球团＞轧钢，烧结工序作为排放龙头仍独领风骚未被撼动，炼铁工序和炼钢工序分列第二、第三名，原料系统由榜眼位置跌出三甲行列。

2.二氧化硫排放量分析

钢铁企业二氧化硫排放总量从现行排放标准到特别排放标准再到超低排放标准，从每年1 322.99t到1 196.49t再到339.53t，几何指数型削减。每个工序都有减排，以烧结工序削减量最为突出，烧结二氧化硫年排放量从849.00t降至148.58t，减排比例达82.50%。钢铁企业二氧化硫排放量分析见图2。

图2 钢铁企业二氧化硫排放量分析

烧结工序的二氧化硫占全厂二氧化硫总排放量的比例从64.1%降至43.76%。实现超低排放后各工序排放量排名为烧结＞炼铁＞焦化＞轧钢＞球团＞炼钢＞原料，烧结工序因排放基数大，虽然减排量幅度大，但仍是二氧化硫排放的主要环节，炼铁、焦化、轧钢工序属于第二梯队，分别占全厂二氧化硫排放量的19.14%、16.24%、8.84%。

3.氮氧化物排放量分析

钢铁企业氮氧化物排放总量从现行排放标准到特别排放标准再到超低排放标准，从每年2 519.06t到2 315.21t再到790.16t，几何指数型削减。每个工序都有减排，以烧结工序削减量最为突出，烧结氮氧化物年排放量从1 273.5t降至212.25t，减排比例达83.33%。钢铁企业氮氧化物排放量分析见图3。

图3 钢铁企业氮氧化物排放量分析

烧结工序的氮氧化物占全厂氮氧化物总排放量的比例从50.55%降至26.86%，炼铁工序的氮氧化物占全厂氮氧化物总排放量的比重从15.48%升至32.90%。实现超低排放后各工序排放量排名依次为炼铁＞烧结＞轧钢＞焦化＞炼钢＞球团＞原料，炼铁工序氮氧化物排放量终于超过烧结工序，成为最大排放单元。

4.污染物排放总量分析

钢铁企业污染物排放总量从现行排放标准到特别排放标准再到超低排放标准，从每年6 312.31t到4 325.35t再到1 570.91t，几何指数型削减。每个工序都有减排，以烧结工序消减量最为突出，每年可削减污染物2 472.23t，球团、原料、烧结工序的削减比例最大，分别为86.64%、86.54%和83.22%。钢铁企业污染物排放量总量分析见图4。

图4 钢铁企业污染物排放量总量分析

烧结工序污染物排放量占比从47.06%降至31.73%，炼铁工序污染物排放量占比从16.00%升至26.70%，炼钢工序污染物排放量占比从8.14%升至10.31%，焦化工序污染物排放量占比从7.27%升至10.52%，轧钢工序污染物排放量占比从4.67%升至10.31%，球团工序污染物排放量占比从7.73%降至4.15%，原料工序污染物排放量占比从9.13%降至4.93%。实现超低排放后各工序排放量排名依次为烧结＞炼铁＞炼钢＞焦化＞轧钢＞球团＞原料，烧结工序排放量仍为主要排放源，是从唯一主要排放源到主要排放源之一的转变。

5.有组织和无组织污染物排放量分析

钢铁行业有组织排放量从每年1 020.5t到676.2t再到303.7t阶梯型稳步降低，无组织排放量从每年1 449.8t到137.5t断崖式降低。有组织和无组排放量占比分别由59%、41%到69%、31%（见图5），与厂房、通廊封闭政策发布和执行密切相关。虽然钢铁行业的深度治理成效显著，污染物排放水平大幅降低，但仍改变不了其重点排放行业的地位。同时，由于烧结工序不再是唯一主要排放单元，故烧结机头的超低排放不能标志着企业实现全面超低排放，全厂在有组织、无组织、运输方式等全方位实现超低排放才是真正意义的超低排放企业。