（环境科学专业论文）钢铁行业清洁生产评价研究.pdf

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注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 ， 学位论文作者签名：刘伟2 0 1 0 年5 月3 1 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 2 0 年) 保密期限 2 0 年月日至2 0年月日 审批表编号 批准日期2 0年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密l o 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长l o 年，可少于1 0 年) 中文摘要 中文摘要 钢铁行业是我国国民经济的重要基础产业和支柱产业，同时也是高物耗、 高能耗、高污染产业，给人类社会带来了严重的环境问题，清洁生产正是在这 种背景下产生出来的一种全新的发展战略。清洁生产体现了循环经济的理念， 是钢铁企业实现循环经济模式的重要途径，也是钢铁企业发展循环经济的前提 和基础。对我国钢铁行业实施清洁生产的现状进行系统分析，找出存在的问题， 有助于我国钢铁企业循环经济的推动和发展以及实现我国钢铁工业的可持续发 展。 尽管目前国内各钢铁企业大力推行清洁生产技术并已经取得了较大的进步 与成果，但在实施过程中仍然存在着诸多的问题和障碍，因此清洁生产不仅要在 整个行业快速、均衡发展，而且要建立完善的政策法律体系，把清洁生产纳入 法制轨道，才能长期持续有效地推行清洁生产。为促进整个行业清洁生产的实 施，国家环境保护部门制定了清洁生产标准。清洁生产标准，是我国环境标准 的重要补充，体现了污染预防思想以及资源节约与环境保护的基本要求，但本 标准只适用于钢铁行业具有烧结生产工艺企业，因此若要推动整个钢铁行业的 清洁生产工作、需要建立钢铁行业清洁生产评价指标体系，推动钢铁企业清洁 生产工作向纵深发展并客观、科学考查企业清洁生产程度，有利于对企业清洁 生产工作进行科学总结、定量考核，进而找出差距、积累经验、推动清洁生产 工作持续有效地向前发展。 本文首先对国内钢铁行业生产及排污情况进行概括并对国内钢铁行业实施 清洁生产的现状进行研究，总结出近年来实施清洁生产所出现的成绩及问题并 进行分析；其次，依据国内钢铁行业清洁生产标准和钢铁行业清洁生产评价指 标体系，从宏观放面选择1 0 家具有典型代表性的钢铁企业作为样本进行国内钢 铁行业清洁生产总体评价；最后，以唐钢为例，从微观方面对该厂生产过程中 各个环节进行清洁生产评价，解析该厂实施清洁生产的具体方案，分析该厂清 洁生产的具体情况，得出结论：企业要想在竞争中求得生存，并谋求自身的发 展，就要转变思想，更新观念，用清洁生产理念进行改革，优化生产过程，加 强生产管理，实施清洁生产，这也是我国炼铁行业实现可持续发展的必由之路。 关键词：钢铁行业清洁生产评价可持续发展循环经济 s u s t a i n a b i l i t ya n de f f e c t i v ei m p l e m e n t a t i o no fc l e a n e rp r o d u c t i o nb ea c h i e v e d t o p r o m o t et h ei m p l e m e n t a t i o no fc l e a n e rp r o d u c t i o nt h r o u g h o u tt h ei n d u s t r y , t h es t a t e e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nd e p a r t m e n t sm a k eo ft h ec l e a np r o d u c t i o ns t a n d a r d c l e a n e r p r o d u c t i o ns t a n d a r di sa ni m p o r t a n tc o m p l e m e n tt oo u re n v i r o n m e n ts t a n d a r d s ，w h i c h r e f l e c t st h et h i n k i n go fp o l l u t i o np r e v e n t i o na n dt h eb a s i cr e q u i r e m e n t so fl - e s o u r c e c o n s e r v a t i o na n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，b u tt h i ss t a n d a r da p p l i e so n l yt os i n t e r i n g e n t e r p r i s e si nt h ei n d u s t r y s ot op r o m o t ec l e a np r o d u c t i o ni nt h ew h o l ei n d u s t r y , w e h a v et ob u i l d c l e a n p r o d u c t i o ne v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m s oa st o p r o m o t e t h e d e v e l o p m e n to fc l e a n e rp r o d u c t i o nd e e p l y , o b j e c t i v e l ya n ds c i e n t i f i c a l l ye x a m i n et h e d e g r e eo fc l e a n e rp r o d u c t i o n t h i si sc o n d u c i v et ot h es c i e n t i f i cs u m m a r yo ft h ew o r k a n dq u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n t t h e nf i n d sg a p s ，a c c u m u l a t ee x p e r i e n c ea n dp r o m o t e c l e a n e rp r o d u c t i o nt om o v ef o r w a r de f f e c t i v e l y 1 1 p r o d u c t i o n t h i si sa l s ot h eo n l yw a yf o rt h es t e e li n d u s t r yt or e a l i z et h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n ti nc h i n a k e yw o r d s ：t h es t e e li n d u s t r yc l e a n e rp r o d u c t i o na s s e s s m e n t d e v e l o p m e n to f s t e e le n t e r p r i s e s c i r c u l a re c o n o m y l l i 第一章引 第二章国 第一节 2 1 1 2 1 2 2 1 3 第二节国内钢铁行业实施清洁生产现状4 2 2 1钢铁行业清洁生产的界定范围及内容。4 2 2 2 国内钢铁行业实施清洁生产的主要途径及技术一6 第三节国内钢铁行业实施清洁生产中存在的成绩及存在问题1 2 2 3 1 我国钢铁企业实施清洁生产的主要成绩1 2 2 3 2 我国钢铁企业实施清洁生产存在的主要问题1 4 2 3 3 我国钢铁企业推行清洁生产存在问题的原因分析1 5 第三章钢铁行业清洁生产评价方法1 9 第一节钢铁行业清洁生产标准1 9 3 1 1 概述。1 9 3 1 2 适用范围1 9 3 1 3 相关术语1 9 3 1 4内容2 l 第二节钢铁行业清洁生产评价指标体系2 2 3 2 1指标体系建立的原则和依据2 3 3 2 2 指标体系的内容2 4 第四章国内钢铁行业清洁生产评价3 0 i v 第一节 4 1 1 4 1 2 第二节 4 2 1 4 2 2 第三节 4 3 1 4 3 2 4 3 3 第四节 4 4 1 4 4 2 第五章实例分析唐钢清洁生产评价3 5 第一节生产现状简述。3 5 第二节主要污染物治理与排放情况3 6 5 2 1 废气3 6 5 2 2 废水。3 6 5 2 3固废3 7 5 2 4 噪声3 7 第三节清洁生产评价3 7 5 3 1 相关数据收集3 7 5 3 2 评价结果3 8 第四节存在问题及清洁生产方案3 8 5 4 1 主要问题3 9 5 4 2 清洁生产方案3 9 5 4 3 其它问题及无低费方案4 0 第五节清洁生产效益4 0 v _ _ - - 。_ _ _ _ _ - - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ 。_ _ - _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ 。- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ 。一一。 第六节小结。4 0 第六章结论4 1 致谢4 3 参考文献4 4 个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果4 7 v i 第一章引言 第一章引言 近年来，中国钢铁工业发展迅猛，为国民经济和社会发展做出了巨大贡献， 但在快速发展的过程中，污染减排、节能降耗等方面承受着越来越大的压力。 新建设项目面临越来越高的环保门槛，高污染、高能耗、高风险、高成本使钢 铁行业竞争力下降，制约了行业的发展。我国粗钢产量已经占到世界粗钢产量 的三分之一，成为继电力行业以后的又一大污染性行业。例如，世界产钢企业 的所有碳排放中，5 1 左右是中国产生的。中国随着钢铁产量增加，已经成为污 染最严重的产钢国。【l 】由于目前中国钢铁企业的能耗效率太低，随着全球对碳排 放问题的关注度提高，政府开始对钢铁企业施压，要求他们尽可能减少温室气 体排放，以减缓全球变暖的速度。中国排放温室气体比其他国家多，是因为中 国在钢铁生产时使用的废料太少，必然要燃烧更多的煤炭。目前中国每生产1 吨钢，平均要产生大约1 7 吨二氧化碳。 随着社会的发展，人们对生存环境要求的日益提高，各国已明确地向钢铁工 业这一高消耗、高排放的行业亮起了红灯。除非优化工艺，最大限度地降低能 源、水资源消耗，不产生危害生态的污染排放( 包括二次资源的有效回收利用) ， 否则，即使钢铁产品有市场需求也不能发展，不能生产。钢铁行业虽然给全球 经济带来了迅猛的发展，但也造成了严重的环境问题，制约着经济的发展和社 会的进步。人们反思过去的经济发展模式后，逐渐认识到，环境的改善仅仅依 靠污染控制技术是十分有限的，必须从产品和生产进程关系，通过改进生产工 艺和加强管理，实施全过程控制，才能有效地消除污染，实现工业的可持续发 展。清洁生产正是在这种背景下产生出来的一种全新的发展战略，它强调借助 于各种相关理论和技术，在产品的整个生命周期各个环节采取“预防 措施， 将生产技术、生产过程、经营管理及产品等方面与物流、能量、信息等要素有 机结合起来，并优化运行方式，从而实现以最小的环境影响，最少的环境能源 使用，通过最佳的管理模式，获取最优化的经济增长方式，从而实现经济的可 持续发展。【2 】 清洁生产( c l e a n e rp r o d u c t i o n ) 在不同的发展阶段或者不同的国家有不同的 叫法，例如“废物减量化 、“无废工艺”、“污染预防”等。但其基本内涵是 第一章引言 一致的，即对产品和产品的生产过程、产品及服务采取预防污染的策略来减少 污染物的产生。中国2 1 世纪议程中，清洁生产是指既可满足人们的需要又 可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种 物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害 化，或消灭于生产过程之中。同时对人体和环境无害的绿色产品的生产亦将随 着可持续发展进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。 3 j 按照清洁生产的思路，钢铁行业从产品整个生命周期分析生产过程，采用 新工艺、新技术，使生产流程朝着简单化、繁凑化、大型化和连续化的方向发 展，尽量减少进入生产过程中的物质和能源流量，从而减少废弃物的产生与排 放，采取多用废钢和提高各生产环节金属回收率的措施，来降低企业铁钢比和 吨钢矿石耗量，使吨钢能源、物料消耗不断下降。实施清洁生产，推动中国工 业的可持续性发展，用较少的资源、原材料和能源投入，面向市场，调整和优 化产品结构，提高产品的加工深度，生产出更多市场需要的高性能、高附加值 产品，使钢铁产品生产成本更低、市场竞争力更强，实现钢铁生产的经济和环 境“双赢 。【4 】 为贯彻中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国清洁生产促进 法，进一步深化行业清洁生产工作，实现节能、清洁生产、绿色制造与钢铁 工业的可持续发展，国家环境保护部门制定了清洁生产标准钢铁行业( 烧 结) 。清洁生产标准，是我国环境标准的重要补充，体现了污染预防思想以 及资源节约与环境保护的基本要求，但本标准只适用于钢铁行业具有烧结生产 工艺企业的清洁生产审核和清洁生产潜力与机会的判断、清洁生产绩效和清洁 生产绩效公告制度，因此在总结以往工作实践的基础上，研究建立钢铁行业清 洁生产评估指标体系，对行业清洁生产活动进行引导和规范，对企业开展清洁 生产审核、示范技术的推广和管理措施的制定以及评价其效果具有重要现实意 义。【5 】钢铁行业清洁生产评价指标体系，作为客观、科学考查企业清洁生产程度 的实用工具，主要帮助企业对自身清洁生产工作进行科学总结，定量考核，进 而找出差距，使清洁生产工作持续有效地向前发展；同时还为政府有关部门了 解行业的清洁生产状况，为宏观管理和政策的制定提供依据和技术支持。 本文首先介绍国内钢铁行业的总体情况；其次说明钢铁行业清洁生产的评 价方法；再次运用清洁生产评价指标体系从宏观放面选择l o 家具有典型代表性 的钢铁企业作为样本进行国内钢铁行业清洁生产总体评价并从微观方面以唐钢 2 第一章引言 为例进行清洁生产评价，解析该厂实施清洁生产的具体方案：最后得出结论。 第二章国内钢铁行业概况 第二章国内钢铁行业概况 第一节国内钢铁行业生产及污染物排放 2 1 1国内钢铁行业生产现状 钢铁行业是我国国民经济的重要基础产业。改革开放以来，中国钢铁工业 取得了长足发展，已成为世界上最大的钢铁生产和消费国。钢铁工业的蓬勃发 展，为我国用钢行业的高速增长提供了有力的原材料保障，为国民经济持续、 稳定、健康发展做出了重要贡献，并为推动世界钢铁工业发展做出了巨大贡献。 建国初期，我国粗钢产量只有1 5 8 万吨，至j j l 9 9 6 年才达到了1 0 1 亿吨，实现 第一个l 亿吨用了4 6 年时间；2 0 0 3 年达到了2 2 亿吨，实现第二个l 亿吨只用了7 年时间；2 0 0 5 年达到了3 5 亿吨，实现第三个1 亿吨竟用了2 年不到时间；2 0 0 6 年上半年粗钢产量达到了1 9 9 亿吨、预计全年将达到4 2 - 4 3 亿吨，占世界粗钢 产量的3 0 以上。从产能方面看，2 0 0 3 年、2 0 0 4 年和2 0 0 5 年分别为3 1 亿吨、4 2 亿吨和4 7 亿吨，至i j 2 0 0 6 年底达到了5 3 亿吨；【6 】这么大的生产能力不但超过了当 期需求，而且远远超过了预期需求。我国钢铁工业的发展势头十分迅猛，虽然 新的钢铁工业发展政策已经出台，近一个时期的发展速度将会有所放缓， 但仍然处在快速发展时期。 我国粗钢产量已经连续1 0 年稳居世界第一、实现了钢铁大国之梦，为我国 国民经济的发展做出了重大贡献，但却未能实现钢铁大国向钢铁强国的转变。 至2 0 0 4 年底( 国家统计局统计) ，全国共有钢铁企业约3 8 0 0 家，其中具备炼铁、 炼钢能力的企业有1 2 0 0 余家，产业集中度非常低：粗钢产量超过5 0 0 万吨的只有 1 5 家，3 0 0 - 5 0 0 万吨的企业有1 1 家，1 0 0 - - 3 0 0 万吨的企业有2 9 家。2 0 0 4 年全 国2 5 家3 0 0 万吨以上规模企业产量之和占全国粗钢的比重只有5 3 左右，国内最 大的钢铁企业宝钢集团2 0 0 5 年产量占全国粗钢产量的比重约为6 3 ( 与2 0 0 4 年 相比又降低了一个百分点) 。1 7 1 并由此导致了资源配置不合理、竞争能力低下， 不仅严重制约着整体竞争力的提高，同时也大大削弱了我国钢铁工业在国际市 场上的地位和作用。 笫二章国内钢铁行业概况 2 0 世纪9 0 年代以来，我国经济一直保持着较高的增长速度，而且高于世界 平均经济增长速度。从经济周期的中长期波动角度来看，我国目前仍处于中长 期经济周期的上升阶段，经济规模仍在快速扩大。经济的不断扩张必然引起钢 材需求量的增长。与经济周期相对应，钢材需求量也处在一个上升时期。 首先，我国工业化的初级阶段已经基本完成，目前正走向工业化的高级阶 段重工业化阶段。重工业的发展推动了机械、装备等工业的发展，这无疑 为钢铁行业的继续扩张奠定了坚实的基础。工业化的推进必然会伴随城镇规模 的大，城镇建设必然会导致对钢材的大量需求。工业化和城镇化为钢铁行业的 继续扩张提供了广阔的空间。i s 填次，我国居民整体消费水平不断提升，消费结 构的不断升级。近年来，我国居民对住宅、汽车等重型级消费呈上升态势。这 些行业的发展也极大地推动了“工业粮食”钢铁行业的发展。尤其是汽车行业的 发展促进了我国板材市场的繁荣。第三，近年来一些大型工程项目的建设成为 直接推进钢铁行业发展的动力。奥运工程、三峡工程、西气东输等工程的建设 直接加大了对钢铁产量的需求。 9 1 同时，由各项工程建设引发的对机械、汽车等 的需求也间接推动了钢铁行业的发展。建国初期，我国粗钢产量只有1 5 8 万吨， 到1 9 9 6 年达到了1 0 l 亿吨，实现第一个l 亿吨用了4 6 年时间：2 0 0 3 年达到了2 2 亿 吨，实现二个l 亿吨只用了7 年时间；至t j 2 0 0 7 年已达到4 9 亿吨，如此高速度的发 展，世界仅此一例。 国际钢协( w o r l d s t e e l ) 2 0 0 9 年1 月2 2 日公布的初步统计数据显示，2 0 0 8 年全球 粗钢产量为1 3 2 9 7 亿吨，比2 0 0 7 年的1 3 4 5 4 亿吨下降1 2 。从1 9 9 8 年以来，全 球粗钢产量连续增长，2 0 0 8 年的产量是9 年来首次下降。而2 0 0 8 年中国粗钢产量 为5 0 2 亿吨，同比增长2 6 ，其产量约占全球的3 7 8 ，比0 7 年提高1 4 个百 分点。【1 0 】虽然受世界经济大势影响，我国钢铁工业世界罕有的发展速度在近一 时期会有所放缓，但总量依然巨大。预i 贝! i 至u 2 0 1 0 年底，中国实际拥有产钢能力 将在7 亿吨左右。如果2 0 1 0 年预计产钢4 6 亿5 0 亿吨，就有可能出现富余产能 2 o 亿吨左右。这就形成很大一部分生产能力的浪费，为了资源与能源的节约与 钢铁行业的可持续发展，我国必须加大淘汰落后产能的工作力度。但经验表明， 淘汰落后产能仅仅依靠政策引导和行政命令是不够的，必须进一步加大资源等 要素的市场化调节力度，使得节能减排工作可以真正成为钢企的社会责任和历 史使命。【1 1 1 钢铁工业是能源、水、矿石消耗量大的资源密集型产业，其特点是产业规 2 第二章国内钢铁行业概况 模大、生产工艺流程长，从矿石开采到产品的最终加工，需要经过很多生产工 序，其中的一些主体工序资源、能源消耗量都很大，污染物排放量也比较大。【1 2 j 同时，由于传统钢铁生产工艺技术发展的局限性和我国多年来基本上延续以粗 放生产为经济增长方式，整体工艺技术装备水平落后，导致钢铁工业一直成为 国内几大重点污染行业之一；与发达国家相比，单位产能的能源消耗高、资源 浪费大、环境污染严重等问题十分突出，废气、废水、固体废物排放量巨大， 尤其是低水平的生产工艺技术装备。 2 1 2 国内钢铁行业用水及排水现状 我国水资源供需矛盾非常突出，全国正常年份缺水4 0 0 亿i n j ，2 0 0 7 年全国 总用水量58 1 9 亿m 3 ，其中，工业用水占2 4 1 。在国家发改委会同有关部门 制定的节能减排综合性工作方案中明确规定，“2 0 1 0 年，单位工业增加值用 水量降低3 0 ，十一五期间实现重点行业节水3 1 亿m 3 。钢铁工业是资源密集 型产业，其特点是产业规模大，生产工艺流程长，从矿石原料进厂到粗钢生产 与产品最终加工，都离不开水。随着近年来积极贯彻节水减排技术方针，我国 钢铁企业的吨钢取水、综合用水、排水指标均有较大改观，但与世界先进水平 比较仍有较大差距。b 3 i 根据钢铁企业环境保护统计，2 0 0 7 年，中国重点统计钢铁企业水重复 利用率为9 6 2 3 ，吨钢平均取水量为5 5 8m 3 ，基本达到了我国钢铁行业清洁 生产标准( 见表2 1 ) 。吨钢外排废水为2 9 9m 3 ，与清洁生产标准还有一定距离。 工业发达国家如蒂森克虏伯吨钢取水量是3 1 6n 1 3 ，吨钢外排废水1 0 8m 3 。 1 1 4 1 2 0 0 7 年虽然吨钢排放c o d 量下降，但是由于钢铁产量大幅上升，c o d 排放总 量不降反升。同时我国吨钢c o d 排放量水平与世界先进企业排放水平相距甚远。 表2 1 我国钢铁行业吨排放量的清洁生产标准 钢铁行业吨钢取水量 吨钢外排废水量水重复利用率 c o d 吨钢排放量 清洁生产标准 ( m 3 f 1 )( m 3 f 1 )( m 3 f 1 )( m 3 f 1 ) i 级 6 o2 09 5o 2 i i 级 l o 0 4 09 3o 5 级1 6 06 09 00 9 对钢铁工业用水而言，现阶段必须重视和强化节水与回用技术的创新开发， 第二章国内钢铁行业概况 提高工业用水重复利用率，降低吨钢新水用量，使钢铁企业用水整体上接近国 际先进水平。【”1 利用串级供水及生产污水回用技术在各工序中的应用比例来分 析表明，我国钢铁工业节水潜力尚有很大空间。 2 1 3国内钢铁行业废气、废渣排放现状 钢铁行业是耗能大户，也是资源消耗大户，除了需要高品位铁矿石外，还 需要大量的辅助材料煤、焦炭、水、电及溶剂等。钢铁行业更是污染物排 放大户，钢铁工业的废渣包括冶炼渣、燃料渣、尘泥等，数量很大。废气、废 渣排放量占全国总排放量的1 4 ，是的绝对的大污染行业。l l6 j 在生产中，产生 大量的废渣留在国内，我国钢铁行业排放废渣5 亿吨左右，占全国总排放量的 1 3 ，出口产品近5 3 0 0 万吨，在生产过程中废渣排放量占全国总排放量2 4 。 【1 8 】一个年产1 0 0 万吨的钢铁厂，二氧化硫的年排放量在1 0 万吨以上，粉尘的排 放量达几十万吨。生产过程中的焦化、烧结、炼铁、炼钢工艺会产生有毒有害 的废气，装卸、运输等环节会产生含尘废气。1 1 9 1 第二节国内钢铁行业实施清洁生产现状 我国的清洁生产工作是从1 9 9 2 年开始推行的，并且取得了显著的成绩。在 国家清洁生产中心成立之后，钢铁行业随即成立了冶金清洁生产中心，针对钢 铁工业生产能力迅猛增长，而工艺设备依然陈旧落后，导致损耗大、三废多的 状况，确立了以工艺技术升级、淘汰落后设备的结构调整促进清洁生产的方式， 着力转变经济增长和污染防治的方式，促进经济与环境协调发展。 2 0 l 2 2 1 钢铁行业清洁生产的界定范围及内容 2 2 1 1 钢铁行业清洁生产的界定范围 ( 1 ) 产品 这是指产品设计，中间产品、成品及成品应用这个广泛的范围。也就是说清 洁生产从产品设计阶段就已开始了，直到产品按设计的性能要求，为社会服务，服 务后的再利用和回收的全过程。中间产品是某些生产流程，在非连续情况下的产 物，它必须以保证成品的设计使用标准最终能够实现为基本要求。 4 第二章国内钢铁行业概况 ( 2 ) 生产过程 这是指从产品生产所需的全部原材料开发、生产、加工和到钢铁生产主流 程厂，在一定的工艺条件下的合成使用，最终生产出合格的产品的全过程，而且这 个过程中还必须包含同时进行的或以后进行的对各类排放物处理( 包括即时回收 利用、按标准无害的处理后，在下工序、其他地方利用、排放) 的全过程。 对于生产过程的范围，尤其应当注意它不仅是指主流程，也泛指钢铁生产的 一切行业的生产过程，不用说相关行业中有的就是钢铁厂的组成部分，清洁生产 当然应把它包括在内( 如石灰、保护渣、甚至耐材、铁合金) ，即使是商业关系的 相关企业，如因不贯彻清洁生产原则，而被迫关闭，钢厂的资源将受影响，从而损害 主流程的清洁生产水平。 2 2 1 2 钢铁行业清洁生产的关键内容 由上述对清洁生产范围的界定，很容易看出，清洁生产的内容不仅仅是指“清 洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品”。本文将清洁生产的内容，大致归结为 5 个组成环节：即钢铁产品设计；产品制造原材料准备；产品的制造过程； 排放物无害化资源化处理；产品的使用、再使用和回收。 ( 1 ) 钢铁产品设计 一般来说，钢铁产品设计必然包括成分，使用性能和最佳生产工艺的内容，但 对清洁生产概念的钢铁产品设计，其关键是在这一阶段要充分注意产品制造、使 用，回收利用生产周期全过程中无害化、生态化的要素，而不是只注意其使用性 能。 ( 2 ) 产品制造原材料准备 钢铁产品制造所需资源的开采，提纯、加工和输送主要包括能源、水、金属 和非金属矿物与其他钢铁生产相关原材料。这一环节的关键是“精料”与制造过程 的无污染。例如，采用清洁能源；必须充分关注开拓新的水资源与避免浪费；矿产资 源有用成分的富集和综合利用；尾矿的无害处理与再资源化处理等。 ( 3 ) 钢铁产品的制造过程 钢铁产品的制造过程主要包括炉外处理、冶炼、凝固和加工四个工序。关 键则是高效率、高质量合格率，最低的消耗，以“零排放”为目标和污染物尽量在生 第二章国内钢铁行业概况 产过程内被吸收、被利用。决定这四个关键因素能否很好发挥，则主要看流程优 化的程度和大批先进技术、装备的开发与应用程度。例如以近终形连铸为基础、 为核心的连铸连轧( 甚至是直轧) 紧凑流程的诞生开创了现代钢铁生产崭新的 阶段。这种流程投资额和投资领域大大减少，生产因高度连续、无间断而大大提 高了效率与劳动生产率，因连续是由高质量、过程无事故、无废品的高精度生产 过程控制来实现的，则表现为资源最高限度地被充分利用及最大限度地生产了合 格产品：由于整个流程几乎封闭，而且最大限度地直接利用了凝固铸坯的余热，减 少了因间断而必须重新加热及对环境热辐射的影响，使得此凝固到加工成产品所 消耗的能量和对环境的热、尘、水污染度都在现有技术条件下降到了最低点。【2 l j 毫无疑问，这种流程是钢铁生产最清洁、最具有可持续发展能力的流程，它首先在 薄板坯生产领域中得到实现，并在型、线材生产领域中随近终形连铸技术的完善 与优化，逐渐向产业化方向发展。可以说，现代钢铁生产的工艺和装备的各项技术 优化，从总体上来说，都是适应流程连续、紧凑化的要求不断发展起来的。 2 2 1 新世 纪中。当熔融还原、各种近终形连铸和半凝固态加工等钢铁前沿技术朝着生产周 期最少，工艺过程最简单，流程最短、完全连续的全新流程方向发展的前景实现时， 这种绿色制造的、可持续发展的钢铁生产流程将提高到一个更高的档次上，为人 类造福。】 ( 4 ) 排放物无害化、资源化处理 这就是通常人们所说的环保或环境治理。主要内容有钢铁生产排出的大量 气体、粉尘、水、炉渣和其他废液、废物的处理，关键是无害化、资源化。钢铁 生产排放物中很多是其他行业的原料，排放物的高附加值利用是尤其应予以关注 的。 ( 5 ) 产品的使用、再使用和回收 主要内容是钢材的再加工使用及最后的回收。关键是这一阶段要充分体现 产品的“绿色度”，要合理使用并充分关注再加工后更好的应用性能。钢材是最能 1 0 0 回收的“绿色”材料，但钢铁厂要充分重视废钢使用的分类与配送。 2 2 2 国内钢铁行业实施清洁生产的主要途径及技术 2 2 2 1 国内钢铁行业实施清洁生产的主要途径 6 第二章国内钢铁行业概况 我国钢铁企业推行清洁生产主要是通过使用清洁的原材料、采用清洁的生 产工艺从源头上控制废气、废水、废渣的产生并加强其循环利用，减轻末端治 理负担。其具体措施为：第一，根据资源禀赋条件选择合理的选矿、提炼方法 和生产工艺，提高铁矿石的利用率，减少铁矿资源的浪费；第二，采用成熟、 可靠、先进的工艺流程，提高铁金属资源的产出率和质量；第三，推行空气污 染防治工程，主要包括焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气的回收与再利用以及降 低s 0 2 等大气污染物的排放；第四，推广节能、节水等先进使用技术，促进能 源和水资源的分层梯级利用，实现能源和水资源的循环利用，减少进入生产环 节的物质、能量消耗；第五，加强对生产过程中产生的固体废弃物的综合利用， 如钢渣、含铁尘泥的循环利用等。 2 4 1 2 2 2 2 国内钢铁行业实施清洁生产的主要技术 我国钢铁工业一方面具有能耗大、生产规模大、物流吞吐大、制造流程工 序多、结构复杂以及制造流程中伴随着大量物质、能量排放的特点，另一方面 又具有产业集中度低、生产工艺落后、产品结构不合理、专业化分工程度低、 劳动生产率低的缺点，这两方面形成了复杂的环境界面。生产规模大，工艺流 程复杂，资源、能源密集的特点可以使钢铁企业在物质和能源量级上与循环经 济社会对接，成为区域中的物质、能量循环以及资金循环的重要支柱。【2 5 】另外， 钢铁企业产品结构不合理、竞争力较差的现状又要求钢铁企业要调整产品结构。 因此我国钢铁企业推行清洁生产的技术路线主要是：一方面，优化工艺流程， 采用先进的工艺技术和设备，串接生产工序，实现资源最大化利用，同时减少 污染；另一方面，通过结构调整，尤其是工艺装备结构的调整，达到生产出市 场所需的高品质产品，从而提高我国钢铁企业的综合竞争力。 ( 1 ) 废气治理 钢铁工业排出的废气及各种粉尘严重污染了环境。据统计，1 9 9 6 年我国钢 铁工业s 0 2 排放量为9 7 1 8x 1 0 4 t ，在全国工业中居第三位；烟尘排放量4 4 1 0 x 1 0 4 t ，占6 2 ，居第四位；粉尘排放量1 0 5 1 3x 1 0 4 t ，占2 0 0 ，居第二位【2 6 j 。由 此可见，钢铁工业中对烟、气、尘的治理十分重要。 末端治理 - 在原料准备阶段，宝钢在所有粉尘发生点均设有吸尘器，在输送原燃料的 7 第二章国内钢铁行业概况 皮带机系统上均设有密封罩和洒水装置。吸尘口通向各收尘系统，除尘器捕集的 矿料和燃料粉尘，分别送烧结或焦化配料用。宝钢在原料准备阶段取得显著的粉 尘治理效果【2 7 j 。 烧结生产过程的烟尘占钢铁工业的1 2 9 ，烧结工序中粉尘的捕集和治理 显得十分重要。8 0 年代中后期武钢建成的新厂，在机头放弃了苏式多管旋风除 尘器，而采用静电除尘器，净化效率达9 7 以上。新近研制的s c d 型多管旋风 除尘器，除尘效率能保持在8 2 9 3 ，排放浓度亦低于国家标准【2 引。宝钢三 期为了达到无烟装煤目的，设计了上升管无烟装置和装煤车除尘系统。在上升管 内利用高压喷射氨水，使底部形成负压，煤气被吹入而不逸出。装煤车采用袋式 除尘器，避免了湿式除尘的水处理和二次污染。 韶钢采用治理和回收并重的方法处理烟气。在焦化工艺中，采用高压氨水消 烟装煤技术，在炉顶装煤和平煤时减少煤气逸出。 2 9 1 对高炉煤气采用袋式除尘， 杜绝了含酚、氰等有害物的高炉煤气洗涤水的产生。 3 0 l 将副产品( 高炉煤气，焦 炉煤气) 用作燃料，供生产和居民使用。韶钢平均每产1 吨钢治理废气8 7 6 0 m 3 ， 达国际先进水平。 对于烧结废气，宝钢采用低硫原料降低硫的带入，采用高烟囱减少着地 s 0 2 。宝钢三期采用铁口密闭强力抽风和大型反吹布袋除尘设备处理高炉出铁 场烟尘，采用垂幕形式减少散尘面积、缩短铁沟长度、提高密闭性。在高炉炉顶 设有放散煤气回收装置，除尘和降压后的煤气供自备电厂锅炉掺烧和燃气轮机 使用，这一装置回收了9 0 以上的高炉煤气。宝钢三期改用lt 法净化转炉煤气， 既节能、无水处理，又提高转炉煤气的质量。净化后煤气含尘1 0 - - - 2 0 m g m 3 ，捕 集的粉尘经热压成块返回转炉，有效地利用了资源。p l j 源头治理 采用先进的工艺过程减少废气的产生，在源头控制污染是清洁生产发展的 方向。宝钢采用干法熄焦工艺，以n 2 为工作介质将红热的焦炭冷却，并回收热 能产生蒸汽发电。与湿法熄焦相比，整个系统在密闭条件下进行，不但不污染环 境而且焦炭质量高。既避免了热污染，又有效地利用了能源。宝钢一、二、三期 工程分别采用t 2 h 法，索尔菲班法和p r c 法，对焦炉煤气进行脱硫脱氰处理，回 收利用这些有毒有害物。其中t 2 h 法的脱硫效率达9 9 ，脱氰效率达到9 0 ， 【3 2 1 全部过程密闭循环无污染，真正实现了清洁生产，这一工艺已在国内得到推 广。 8 第二章国内钢铁行业概况 武钢通过平炉改转炉工程，有效地控制了炼钢烟尘的产生。武钢一炼钢平炉 与二炼钢转炉的烟尘排放量的对比，如表2 2 所示。 表2 22 0 0 8 年武钢平炉转炉烟尘排放量对比 指标平炉转炉 烟气m 3 t 13 0 0 0 - - 一4 0 0 0 1 0 0 粉尘k t 1 1 5 1 8 o 6 5 由表2 2 可以看出，武钢平炉吨钢烟气量、烟尘排放量均高于转炉。将平炉 改为转炉是一个有效的减少钢铁工业大气污染的清洁生产途径。 ( 2 )废水治理 钢铁工业用水约占我国工业用水总量的2 0 ，污水排放量大。钢铁工业节 约用水和废水治理是钢铁工业面临的重要任务。近年的统计资料表明，重点钢铁 企业废水治理设施的配套率达8 0 以上，但几种主要废水的达标率不平衡。提高 废水的净化水平，综合利用尘泥、油类等物质以取得经济效益，实现企业清洁生产 等任务仍然艰巨。 宝钢采取统一规划、按质供水、分流净化、串接排污等措施，实施了先进的 水质稳定技术。污水处理以分散为主，实现车间排放口控制；对含油废水采取集 中处理，回收再生油，水作为原料场的洒水抑尘。宝钢一、二期采用串接用水技 术，减少了水的使用量和污水处理量。宝钢在对高炉煤气进行净化回收时采用串 接排污的处理流程：炉体冷却净环水系统_ 煤气洗涤浊环水系统_ 冲渣循环水 系统，构成了“零排放”。 焦化酚氰废水是钢铁工业废水处理的难题。宝钢三期在设计上采用 c h e s t e r 生物脱氮技术，用蒸氮装置除去废水中的游离氨、固定氮、氰化物和 硫化物等，再经调节池进入a o 系统进行生物脱氮处理，处理后废水中的酚、氰、 氨、氮、c o d 和油类均达到排放标准。 本钢焦化厂2 0 0 4 年对原工艺进行改造而建成生物脱酚工艺，改造后采用二 次曝光活性污泥法进行生物脱酚。新工艺降低了运行费用，提高了酚的去除率， 实现了焦化废水的无害化。 韶钢利用石灰生产中产生的二氧化碳废气和焦化废水中回收的浓氨水生产 碳氨；既达到了治理废水和废气的目的，又取得了定的经济效益。 9 第二章国内钢铁行业概况 炼钢厂废水排放量大，本钢炼钢厂采用分质供水、局部循环和清浊分流的用 水方式。浊环水主要用于o g 系统洗涤煤气，净环水用作各类冷却水，新水补充各 水系统蒸发水量。既节约了用水又减少了废水治理。 宝钢根据冷轧废水水质的差异，对含铬废水采用化学还原法进行处理，对 乳化废液采用超滤装置处理，对含油废水采用废油裂解再生法处理。采用鲁特纳 装置处理冷轧酸洗机组排出的废酸水，将废酸水雾化焙烧，回收盐酸和氧化铁 粉( 铁红) ，回收率在9 9 以上。浓度1 8 的再生盐酸返回酸洗系统使用，铁红用 作颜料工业的原料或电子工业的铁磁性材料，全过程密闭循环操作，无污染。 ( 3 )固体废弃物处置 钢铁工业中产生大量的固体废弃物，它们既可能对环境构成威胁，又可能 转变成一种宝贵的资源，它的综合利用和处置始终是钢铁工业面临的课题。宝钢 三期的高炉渣经水淬直接采用i s c 法处理，粒铁回收，渣用作工程材料，用热泼 法对其进行综合利用。粉煤灰广泛用于回填，o g 泥和氧化铁皮分别送往烧结和转 炉回用，lt 法转炉粉尘经热压成型送回转炉。 3 3 1 宝钢转炉和电炉渣用热泼法处 理，回收粒铁后用作工程材料。氧化铁皮处理后粗粒用于炼钢，细粒用于烧结。 含铁尘泥是除尘灰和水处理污泥的合称处理加工后配入烧结原料。 武钢平炉改转炉工程从源头上减少了固体废弃物的排放，如表2 3 所示。 表2 32 0 0 8 年武钢平炉转炉固废排放量对比 指标平炉转炉 渣比k g t 1 2 3 0 2 5 09 0 工业垃圾k g t 1 7 0 8 01 2 1 8 由表2 3 可以看出，炼钢平炉渣、工业垃圾等固体废弃物排放量远远高于转 炉，应在钢铁行业积极推行平炉改转炉工程，减少固废的排放。 (