（人文地理学专业论文）我国冶金行业炼钢企业主要污染物产排污系数核算研究.pdf

摘要 为全面落实科学发展观，切实加强环境管理，提高科学决策水平，实现国民经济 和社会发展第十一个五年规划纲要确定的主要污染物排放总量减少1 0 的目标，国务 院决定2 0 0 8 年开展第一次全国污染源普查。 污染源普查可以更好的掌握污染源的数量、行业和地区分布情况，了解各行业主要 污染物产生、排放及治理情况，建立污染源信息数据库和环境统计平台。 作为污染源普查重要技术支撑，国务院污染源普查办公室2 0 0 7 年分行业组织开展 了工业污染源产排污系数核算研究工作。钢铁企业是国民经济发展的基础行业、属于高 耗能、高污染行业。开展钢铁行业产排污系数核算研究，编制钢铁行业产排污系数手册， 对2 0 0 8 年全国污染源普查、对加强环境管理和环境统计工作具有重要的现实意义。 在我国由于地区经济发展、工艺技术水平、环境监管力度的不同，钢铁行业污染治 理状况及产排污系数也不相同。论文以我国钢铁行业炼钢企业主要污染物产排污系数核 算为目标，通过对转炉炼钢和电炉炼钢生产工艺、产污环节、主要污染物产生与排放特 征分析，建立了炼钢企业的“四同组合”分类、产排污系数计算模式；规范了产排污系 数核算流程；筛选了调研样本企业；收集了企业原始数据、进行了现场实测。通过后期 数据整理与分析，得到了全国炼钢企业按四同组合分类的产排污系数手册。 本次课题研究涵盖了1 2 个省份的7 0 家炼钢生产样本企业，其中调研企业3 6 家、 实测企业3 4 家。在产排污系数核算研究工作中，形成了8 5 0 个原始产排污系数、4 0 5 个个体产排污系数。最终形成了以炼钢行业产排污系数手册为标志的研究成果，该 成果为2 0 0 8 年开展的全国工业污染源普查提供了技术支持，也为今后环境管理和环境 统计工作提供了大量的基础数据。 关键词：污染源普查；炼钢企业；四同组合；产污环节；产排污系数 a b s t r a c t i no r d e rt o i m p l e m e n tt h ec o n c e p to fs c i e n t i f i cd e v e l o p m e n tc o m p r e h e n s i v e l y , a n d s t r e n g t ht h em a n a g e m e n to fe n v i r o n m e n t ，i no r d e r t oi m p r o v et h el e v e lo fs c i e n t i f i c d e c i s i o n m a k i n g a n da c h i e v et h ee m i s s i o nw h i c hi st h eo b j e c to f t h e11 山f i v e y e a rp l a no f t h en a t i o n a le c o n o m i ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n t ”t h a tt h em a i np o l l u t i o ns h o u l dr e d u c e10 ， t h es t a t ec o u n c i lo fc h i n ad e c i d e dc e n s u st h ec o u n t r y ss o u r c e so fp o l l u t i o ni n2 0 0 8f o rt h e f i r s tt i m e t h r o u g ht h ec e n s u so ft h es o u r c e so fp o l l u t i o n ，w ec a nm a s t e rt h en u m b e ro fp o l l u t i o n s o u r c e sa n dt h ed i s t r i b u t i o no ft h ei n d u s t r i e sa n dr e g i o n s w ec a ng e tt ok n o wt h ep r o d u c t i o n ， t h ee m i s s i o na n dt h eg o v e r n a n c eo ft h em a i np o l l u t i o ni nd i f f e r e n ti n d u s t r i e s ，s ow ec a n e s t a b l i s hap l a t f o r mw h i c hc o n t a i n st h ei n f o r m a t i o nd a t a b a s eo ft h es o u r c eo fp o l l u t i o na n d t h ee n v i r o n m e n t a ls t a t i s t i c s a sa ni m p o r t a n tt e c h n o l o g i c a ls u p p o r to ft h ec e n s u so ft h es o u r c eo fp o l l u t i o n ，t h e c e n s u so f f i c ef o rt h es o u r c e so fp o l l u t i o no ft h es t a t ec o u n c i ll e dt h ei n d u s t r i a ls o u r c e so f p o l l u t i o n s e w a g ef a c t o ra c c o u n t i n gr e s e a r c h b yd i f f e r e n ti n d u s t r i e si n2 0 0 7 t h es t e e li n d u s t r yi st h eb a s i so fn a t i o n a le c o n o m i cd e v e l o p m e n ti n d u s t r y , i ti sah i g h e n e r g y - c o n s u m i n ga n dh i g h l yp o l l u t i n gi n d u s t r i e s t h es t e e li n d u s t r yp r o d u c t i o ns e w a g e f a c t o ra c c o u n t i n gs t u d i e s ，a n dt h ep r e p a r a t i o no ft h es t e e l i n d u s t r yp r o d u c t i o ns e w a g e c o e f f i c i e n tm a n u a lh a v ei m p o r t a n tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et ot h en a t i o n a ls o u r c eo fp o l l u t i o n c e n s u s ，i t sa l s o9 0 0 dt os t r e n g t h e nt h em a n a g e m e n to fe n v i r o n m e n ta n de n v i r o n m e n t a l s t a t i s t i c s i nc h i n a ，b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n ts i t u a t i o no fe c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t e c h n o l o g y , a n d e n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i o n , t h ec o n t r o lo fs t e e li n d u s t r yp o l l u t i o na n ds e w a g ec a p a c i t yf a c t o r i sn o tt h es a m e t h eg o a lo ft h i sp a p e ri st oa c c o u n tt h em a j o rp o l l u t i o n ss e w a g ec a p a c i t yf a c t o ro fs t e e l e n t e r p r i s ei nc h i n a ss t e e li n d u s t r i a l t h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g y , t h e p r o d u c t i o ns e w a g ep a r t ，a n dt h ef e a t u r eo fg e n e r a t ea n de m i s s i o no ft h em a j o rp o l l u t a n t si n b o fa n de l e c t r i cf u r n a c es t e e l - m a k i n g ，w eg e tt h ec l a s s i f i c a t i o nw i t hf o u rc o m b i n a t i o n si n s t e e le n t e r p r i s e s ，a n dw ek n o wt h ea c c o u n t i n gm o d e lo fs e w a g ec a p a c i t yf a c t o r t h r o u g ht h e l l a n a l y s i sw ec a r ln o r mt h es e w a g ec a p a c i t yf a c t o ra c c o u n t i n gp r o c e s s e s ，s c r e e nt h er e s e a r c h s a m p l ee n t e r p r i s e s ，a n dc o l l e c tt h er a wd a t ao ft h es a m p l ee n t e r p r i s e st h r o u g ht h es c e n e m e a s u r e b ys o r ta n da n a l y s i so ft h ed a t a , w em a k et h ep r o d u c t i o ns e w a g ec o e f f i c i e n tm a n u a l t h i sr e s e a r c hc o v e r i n g7 0s a m p l e so fs t e e lp r o d u c t i o ne n t e r p r i s e si n12p r o v i n c e s ，o fw h i c h 3 6r e s e a r c he n t e r p r i s e s ，3 4e n t e r p r i s e sm e a s u r e d b yt h es e w a g ef a c t o ra c c o u n t i n gr e s e a r c h ，i t f o r m a t s8 5 0o r i g i n a lp r o d u c t i o no fs e w a g ec o e f f i c i e n t ，4 0 5i n d i v i d u a ls e w a g ec a p a c i t yf a c t o r s s ow eg e tt h er e s e a r c hr e s u l tb yt h em a r ko f ”s t e e l m a k i n gi n d u s t r yp r o d u c t i o ns e w a g e c o e f f i c i e n tm a n u a l ”i nt h ee n d t h i sr e s u l tp r o v i d et e c h n i c a ls u p p o r tf o rt h ec e n s u so ft h e i n d u s t r i a lp o l l u t i o ns o u r c e si n 2 0 0 8 ，i t sa l s op r o v i d e dal o to fb a s i cd a t af o rt h ee n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n ta n de n v i r o n m e n t a ls t a t i s t i c si nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：t h ec e n s u so fp o l l u t i o ns o u r c e s ；s t e e le n t e r p r i s e s ；s p e c i a lc l a s s ；s e w a g ep a r t s ； p r o d u c i n ga n dr e l e a s i n gc o e f f i c i e n t 湖北大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表 或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 论文作者签名： 时间：o i 炉萨月，8 同 学位论文使用授权说明 本人完全了解湖北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名：佘牲 签名日期：。l 哪年5 月f 酾 导师签名芬啕彬 签名日期：瑚年6 月7 罗日 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀t 匕 1 1 课题研究的目的和意义 1 1 1 课题背景 为全面落实科学发展观，切实加强环境监督管理，提高科学决策水平，实现国民 经济和社会发展第十一个五年规划纲要确定的主要污染物排放总量减少1 0 的目标， 国务院决定2 0 0 8 年开展第一次全国污染源普查。 污染源是指因生产、经营活动向环境排放有害物质或者对环境产生有害影响的场 所、设备、装置或者其他污染物发生源。污染源普查即是对污染源数据的全面清查和统 计。全国污染源普查是重大的国情调查，是全面掌握我国环境状况的重要手段。 污染源普查的任务是，掌握各类污染源的数量、行业和地区分布情况，了解主要污 染物的产生、排放和处理情况，建立健全重点污染源档案、污染源信息数据库和环境统 计平台，为制定社会经济发展和环境保护政策、规划提供依据。 作为第一次全国污染源普查的重要技术支撑，2 0 0 7 年，在第一次全国污染源普查工 作办公室的指导下，由中国环境科学研究院牵头，调动全国的科研力量，全面展开工业 污染源产排污系数的核算工作。 产排污系数是指以特定组合分类方式( 四同组合) 划定出的工业生产线为基础，计 算单位时间内该生产线某类污染因子的总产生量和经过某种末端治理技术后的总排放 量，以得到的总产生量和总排放量除以该生产线相同时间内主体产品的产量，即为该组 合下该污染因子产污系数和经过某种末端治理技术后的排污系数。炼钢行业产排污系数 单位为千克吨产品。 这一研究项目由中国环科院牵头，充分发挥了行业协会、行业研究院等单位的专业 优势，中国轻工业联合会等2 5 家行业协会( 联合会) 、科研单位、总公司、高校作为课 题承担单位参与项目研究。在企业环境历史数据收集和排污现场实测中，地方环保部门 给予了很大支持，发挥了重要作用。项目研究中实测企业( 装置) 数共计2 5 2 4 个。 项目初步提出了重点行业工业污染源产排污系数体系，包括3 2 个大类行业、3 5 1 个小类行业、1 3 4 4 原料、8 3 6 7 种产品、1 0 2 6 种工艺、1 0 5 0 4 个产污系数、1 2 8 9 1 个排污 系数。其中，通过实测得出产排污系数的小类行业2 5 9 个，可以参照实测小类行业得出 产排污系数的小类行业共9 2 个。以上3 2 个大类行业各类污染物排放量合计约占全部工 业行业污染物排放总量的9 5 以上，基本上反映了我国工业行业污染排放规律的整体状 湖北人学硕十学位论文 况，具有较好的代表性。本课题组参与了其中1 个大类( 黑色金属冶炼及压延加工业) 、 3 个小类( 炼铁、炼钢及轧钢) 的调查、监测及系数核算工作。 1 1 2 工业污染源产排污系数核算项目的意义 工业污染源产排污系数核算项目是一项全国性的项目，各承接单位投入了大量的人 力物力用于该项目的研究，项目成果具有重大意义，主要包括： ( 1 ) 是一种重要的污染源核算方法，对工业污染源产排量科学核定具有决定意义 工业源产排污量的计算有三种方法：一是现场监测法，考虑到可行性，国家要求省 控和国控重点工业源，应采用2 0 0 7 年现场监测数据来计算企业产排污量。二是物料衡 算方法，对于没有现场监测数据和产排污系数的工业源，在当地普查机构组织下采用物 料衡算方法计算企业产排污量。三是产排污系数法。 我国现有注册的工业企业一百多力家( 2 0 0 4 年为1 6 0 万家) 。纳入重点工业源( 包 括国控和省控) 的污染源数量约3 万余家，加上其他有规范监测数据的企业，总数也极 为有限。能够采用物料衡算法测算污染物产生量和排放量的工业源仅局限于少数几个行 业及少数污染物，所占比例很小。也就是说此次普查中，全国绝大多数工业源将采用产 排污系数法进行污染物产排量的测算和核定。工业污染源产排污系数的科学性和准确性 在很大程度上决定了工业源普查中污染物产生及排放量数据的准确性和可靠性，在一定 意义上也决定了这次工业源普查工作的成败。其重要性在污染源普查中是不言而喻的。 ( 2 ) 是环境管理、环境统计的重要工具 这次研究项目提供的产排污系数，经过试用、修改和进一步完善，将作为环境管理 的重要工具，在环境统计、排污申报、环境监理、总量控制等各项工作中将发挥重要作 用。尤其对于在排污申报过程中的中小企业，由于他们广泛缺乏相关的环境统计数据， 因此，产排污系数可用于核定其污染排放总量，也可以利用核算出来的数值检验企业上 报数据的真实性，从而更好的开展环境管理的工作，为管理部门提供决策依据。 ( 3 ) 是第一次全国污染源普查的基础性工作 产排污系数项目研究给出了同一产品、同一原材料、同一工艺、同一规模( 即“四 同”) 下的单位产品( 原料) 的污染物产排污系数。工业污染源产排污系数反应了工业 企业在相对规范的条件下污染物排放的规律，既是理论上计算推导的值，又是实测大量 企业得到的平均水平。既然是平均水平，就不可能是每个具体企业严格意义上的实际排 放量。但它能在一定样本数的基础上，较为客观反映各地、各类污染源总体上的排污状 2 第一章绪论 况。这对于国家，包括省一级掌握宏观情况，做出科学决策是非常重要的。搞清楚某个 具体污染源污染物真实排放的情况固然重要，但普查的主要目的不在于此，而是要求从 总体上能够准确把握污染物的排放状况，当然还包括分类、分区污染物的排放及污染源 的结构、数量等各种有用的信息。所以对产排污系数在这次普查中的意义和作用要有正 确、清醒、统一的认识。对在普查中使用产排污系数手册遇到的困难和问题，要采取积 极的念度加以研究和解决。 由此看来，产排污系数直接服务于普查工作，它将作为普查工作中一个很重要的辅 助手段，而对于众多缺乏监测能力的中小型企业，它甚至可以成为最主要的手段。另一 方面，它还可以弥补由于许多中小企业环境治理设施的不完善所造成的环境统计上的缺 失。因此，产排污系数项目无论是对于此次普查项目还是作为国家环境管理和决策的基 础数据，都意义重大。 1 2 研究综述 1 2 1 国外钢铁行业污染治理研究现状 欧洲钢铁工业的环境保护已经达到了很高的水平。2 0 世纪6 0 年代初，保护环境一 般认为只是局限于限制工业对人们的影响。现在，尤其是在罗马协议( c l u bo fr o m e ) 的 努力之下，环保的范围从节约资源延伸到整个自然坏境的保护，而后产生了目前应用中 的工业过程和产品生产周期。整体来说，保护环境的所有途径都被视为是未来平衡发展 的先决条件。欧盟环境保护技术的情况可以德国为例，更准确地说是杜伊斯堡的蒂森克 虏伯钢j - - - ( t h y s s e n k r u p ps t a h l a g ) 】，其粗钢产量约占德国总产量的3 5 。钢铁工业环 境保护的重点仍然是维护空气质量，在此目的下，进行除尘处理【2 】。由烟囱处取样获得 目前的除尘水平来看，今后的除尘主要是控制粉尘扩散和减少细小微粒的排放【3 】。钢铁 工业环境保护的关键策略就是循环利用，它能起到与环境协调一致的作用，能够解决相 关工艺中需要的大量的原料问题【4 1 。德国的蒂森克虏伯钢厂( t h y s s e n k r u p ps t a h l a g ) 现在 炉渣的综合回收率水平已接近9 5 ，其中冶金渣的回收利用率尤为突出。 在德国，高炉渣利用率达到了1 0 0 ，同时炼钢渣的利用率也超过了9 0 【5 】，每吨 粗钢的耗水量也控制在1 0 0 m 3 的范围内。大量的努力不仅保证了有效的回收和再生利 用工序，而且冷却水的利用也保证了新水的补充率降低到每吨粗钢1 5m 3 左右。污染控 制除与主要环境即空气、水和土壤有关外，已扩展到回收过程再利用的水平，更多地重 点渐渐地放到相关产品的环境保护【6 1 。产品和原料却日益受到生产商和消费者的重点检 湖北人学硕十学位论文 验，有点与环境协调性标准相反。组织机构的环境保护手段包括环境管理系统的认可、 生态平衡、政府部门的自愿协议以及提高公众的信息、教育水平 7 1 。 欧洲的钢铁工业，当然也包括德国，都已经意识到环境保护的重要性同工业研究与 开发的重要性处于同等地位。一个典型的例子就是超薄板汽车用钢项目，这是一个与产 品相关的引入了3 5 家合作厂商共同研究一个比目前传统的汽车车身更结实、更轻的项 刚引。欧洲钢铁厂家的联合合作，已经成功研究出应用于烧结厂的减少二恶英( d i o x i n ) 排放物的吸收工艺，用褐煤焦尘作为吸附剂，已能够平均减少排放物大约7 0 【9 】。2 0 0 3 年在杜伊斯堡的t h y s s e n k r u p ps t a h la g 被授权建全世界最先进的焦化厂。在这个项目 过程中研究出的主要部分成果，例如低尘低烟煤湿熄法和减少p a h 排放物的单室压力 控制系统，恰当地应用于新的工厂【l0 1 。另一个主要进步是t h y s s e n k r u p ps t a h la g 研制 的h a m b o mo x i c u p 竖炉，它有湿法冶炼和排除含铁残渣的功能。此技术预计会成为回 收利用铁水和钢产品中产生的粉尘和泥浆这一难题的解决方案。保尔沃特公司和s n c i 组建了p r i m o r e cs a 公司，其开发的p r i m u s 工艺，通过生态友好性的工艺，利用 铁矿粉生产海绵铁( 直接还原铁) 和生铁，同时回收来自钢铁生产过程中的废料中的铁和 锌，以及有色金属】。 欧洲烧结厂主要的烟囱排放物通过电除尘( e s p ) 控制【l2 1 。然而电除尘只能尽量满足 5 0 m g m 3 的排放浓度。由于对一些因素很敏感，如粉尘比电阻、露点、烟气温度、工厂 维修、极板腐蚀、振打频率等，很难达到稳定的运行效果。而布袋除尘器虽然能够达到 1 0 m g m 3 以下的粉尘排放浓度，但由于烟气中的水分、烧结工艺产生的部分粉尘组分的 磨蚀性，以及烟气瞬时高温使其在烧结厂使用存在困难 1 3 l 。 为了消除布袋过滤器的局限性，在e c s c ( 欧洲煤炭钢铁共同体) 研究基金的部分支 持下，采用孔眼较大的金属滤网代替传统纤维布袋，结果显示，富含碱金属氯化物、铅 和锌的细小粉尘被捕集到滤网上。颗粒粗的粉尘，如烧结料，在被过滤之前就从气流中 沉降了。另外，它对重金属有更好的捕集效率，通常从烧结厂烟囱中排放掉的少量放射 性物质也降低了9 5 纠1 4 】。 在亚洲，日本的钢铁工业环保走在了最前面【1 5 】。随着温室气体( g h g ) 、废物和污染 物排放量的不断增加，日本钢铁业的环境意识越来越强。通过建立相关工业间及整个社 会的生产工艺链，构建工业生态系统，以解决环境问题。工业生态是指以建立可持续发 展社会为目的，通过实施一系列生态政策，优化工业系统的生态概斜1 6 1 。它借助l c a ， 通过优化材料、能源与环境间的相互关系，从全局的角度着眼，促进工业发展，包括反 4 第一章绪论 向制造理论方法、零排放理论方法和生命满意度理论方法等几种理论方法【。 日本钢铁业大力推进废物的减量化、再利用、再循环，为亚洲其他国家提供了表率 作用，如日本转炉的废钢比特别低，只有8 t = 8 1 。同时，由于实施了一系列环保节能措 施，日本钢铁工业的能量消耗已经从1 9 9 0 年的2 4 7 9 p j ( 1 p j = l o l s j ) 下降到2 0 0 1 年的 2 2 6 7 p j ( 相当于吨钢耗能2 2 0 g j ) 。其中，干熄焦和高炉炉顶煤气发电回收技术就节能约 9 0 p j ( 使吨钢能量消耗减少了o 8 7 g j ) ；c 0 2 排放量也由1 9 9 0 年的1 9 5 m t 下降到2 0 0 1 年 的1 7 7 m t ( 相当于吨钢排放c 0 2 1 7 2 t ) t 1 9 】。 1 2 2 国内钢铁行业污染治理研究现状 1 2 2 1 废水治理技术现状 国内外钢铁企业由于所采用技术的先进程度不同，因而其工业废水的治理现状也不 同。就我国宝钢而言，废水治理技术已经达到了国际先进水平【2 0 1 。但是，其他钢铁企业 由于建设的比较早，改造的不够及时，因此在废水的治理技术上与国外先进水平相比， 还存在着不同程度的差距【2 。总的来说。目前中国钢铁企业工业废水的治理水平可从以 下几个方面来阐述。 ( 1 ) 已基本掌握了按质用水【2 2 1 、循环用水、串级用水【2 3 1 、一水多用等废水重复利 用的技术，国内已有不少企业推广应用。 ( 2 ) 基本掌握了料场废水、烧结废水、高炉煤气洗涤水、高炉冲渣水、转炉烟气 除尘废水等相关的废水处理技术【2 4 1 。例如某工厂利用轧钢废酸中所含的亚铁离子还原废 水中的六价铬，完全不必额# l - 力l l 酸和还原剂，使出水六价铬和总铬均可达到排放标准。 另外，将产生的含铬污泥掺入烧结原料进行烧结，不仅消除了铬污染，而且还可以回收 其中的铁、铬资源【2 5 1 。但是整体而言，我们在絮凝药剂、药剂投加设备、流量及水质检 测仪表等机电设备、自控设备的制造方面以及焦化废水处理方面还存在着较大差距【2 6 1 。 ( 3 ) 目前我国炼铁、炼钢、连铸、轧钢等，原料和成材工艺废水与冷却水都能达 到较高的循环利用，水质稳定技术达到了定水平，但在水质稳定的药剂品种上和投药 自控及同步监测设备上还存在较大差距。 ( 4 ) 用以处理轧钢乳状油废水的破乳技术、超滤技术，以及废酸回收技术等，通 过多年努力，最近取得较好进展【2 7 1 。但含油污泥的脱水 2 8 】、有机膜的适用性【2 9 】和实现 国产化供应等有待进一步解决，总体水平与国外还存在差距。 当前国内对钢铁企业废水处理技术的发展趋势，主要表现在增加循环浓缩倍数、减 湖北大学硕十学位论文 少外排废水量、合理节约用水、综合利用资源、采用有效经济简便的技术净化废水等方 面【3 0 】。 1 2 2 2 烟气治理技术 冶金烟气治理技术主要分为除尘技术、烟气脱硫技术以及有毒有害气体净化等【3 l 】。 ( 1 ) 电除尘技术：2 0 世纪8 0 - - 9 0 年代，中国电除尘技术发展迅速。到目前为止， 已具备了自行设计与生产各种类型电除尘器的能力，并已向国外出口设备和技术。在理 论基础研究方面，也取得了一定的成果，如在电场强度和电流密度分布、板线配置、预 荷电技术、宽间距电除尘器、烟气调质、脉冲供电和微机控制等方面取得了可喜的进展， 有些已达到世界先进水平3 2 1 。但总体水平与世界先进国家相比还有一定的差距，如电除 尘实际效率比设计效率衰减得快，影响设备的重要特性参数尚不能定量计算，钢耗量较 大等【3 3 】。 ( 2 ) 袋式除尘技术：目前国内大型袋式除尘设备，主要采用大型负压反吹袋式除 尘器和大型脉冲袋式除尘器两种并逐渐向后者过澍3 4 1 。大型脉冲袋式除尘器虽在国内起 步较晚，但现己形成袋式除尘技术的主流设备。武安院自主丌发的专利系列产品长 袋低压脉冲袋式除尘器通过了国家环保产品的认定【3 5 1 。该除尘器具有清狄能力强、设备 阻力低、占地面积小、运行能耗低、维护工作量小、换袋方便等特点。已为上钢五厂、 太钢、鞍钢设计了3 0 0 0 - - - 1 6 0 0 0m 2 的大型脉冲袋式除尘器数十台型3 6 1 。滤袋长6 - - 8 m ， 除尘器出口排放浓度稳定在1 5 m g m 3 以下，与负压反吹袋式除尘器相比可节能2 5 左 右，节省基建投资3 0 左右。与国外先进水平差距主要表现在滤袋寿命、配套件性能、 电控水平及钢耗量上。 ( 3 ) 烟气脱硫技术：控制s 0 2 的排放有3 个途径即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃 烧后脱硫( 烟气脱硫f g d ) 。前两种途径在技术、经济等方面尚不能与烟气脱硫相比，烟 气脱硫仍是目前控制s 0 2 排放的主要途型3 7 1 。我国早在2 0 世纪5 0 年代就开始从事烟气 脱硫的研究，但大量的工作是从2 0 世纪7 0 年代开始的【3 8 1 。2 0 世纪9 0 年代以前，绝大 部分烟气脱硫为小试和中试，其方法归纳起来有石灰石一石膏法、氢氧化钙法、磷铵肥 法、喷雾干燥法、炉内喷钙及尾部增湿法等。有的企业利用除尘水、冲渣水处理烟气中 的二氧化硫，在冲渣水中加四分之一的石灰水，脱硫率与石灰水相当，运行成本降低3 4 【3 9 】。 ( 4 ) 有毒有害气体净化技术：有毒有害气体主要通过湿式、干式吸附装置净化， 6 第一章绪论 烟气中主要的有害物质为硫化物、氮化物、重金属以及有机物等，已引起国内环保界的 重视 4 0 l 。 当前，国内钢铁企业废气治理技术的发展，主要表现在系统的大型化、集中化，烟 气的干式除尘，高温烟气的处理，节约能源，综合利用以及排灰的完善等方面。有的企 业在烧结过程中，向烧结料中加入适合的抑制剂以及采用废气循环，可明显减少废气排 放的二恶英含量( 大约为6 0 ) t 4 。 1 2 2 3 钢渣处理与资源综合利用 自2 0 世纪6 0 年代，中国就已开始实施工业固体废弃物综合利用。4 0 多年来，在固体 废弃物资源化及无害化处理方面取得巨大成果4 2 1 。如冶金行业高炉矿渣、转炉钢渣、电 炉钢渣和含铁尘泥的利用【4 3 】；电镀行业含金属污泥处理与利用；电力行业的粉煤灰开发 利用等州。形成了多项适合国情的实用技术，如钢渣水泥、粉煤灰制砖、铺路等技术。 以上技术与国外发达国家相比并不逊色，但是从整体水平与技术装备、操作与自动化管 理上与国际水平相比差距较大。例如同本的钢铁渣利用、含铁尘泥利用率都达1 0 0 。 我国冶金渣利用率全行业平均值不至1 j 6 0 ，未达到有效利用【4 5 】。 1 3 研究步骤与方法 本次对炼钢行业的产排污系数核算工作历时半年，涉及了全国大部分省份的几十家 钢铁企业，课题组成员分别开展了现场实测、资料收集、物料衡算、实验室分析测试等 工作。具体工作主要分以下三个大步骤： 1 3 1 前期的准备工作 前期的准备工作包括：行业现状调查、产排污影响因素分析、产排污系数表达方式 及计算公式的确定、四同组合划分及选择样本企业。 ( 1 ) 行业现状调查 调查炼钢企业生产的主要产品种类及产量、原料材类别、主要工艺类别、生产规模 分布、产排污特征。 ( 2 ) 产排污影响因素分析 分析各工艺过程产污机理、确定主要影响因素和影响关系。 ( 3 ) 产排污系数的表达及计算公式 确定产排污系数以何种方式表达，并以此为依据确定其计算公式和方法。 7 湖北人学硕十学位论文 ( 4 ) 产排污系数四同组合划分 划分产排污系数四同组合，要求必须覆盖炼钢的所有产品，保证四同组合划分的全 面性。 ( 5 ) 样本企业选择 样本企业的选取侧重于中小型企业，同时体现原料来源的多样性及特异性，以及显 示出技术和管理水平的差异性。 1 3 2 现场调查及实测工作 ( 1 ) 历史实测数据的获取 历史实测数据是指企业自2 0 0 4 年之后的委托监测和工程验收数据，它也是本次调 研工作的基础数据。从数据分析和甄别的要求看，调查内容既要满足产排污系数计算的 需要，如各个排放口的排放量、污染因子浓度、生产厂或生产线的产品、工艺、规模、 原料、工况，同时还需要收集与污染排放相关的资料，如原料及燃料含硫量、产品含硫 量、治理设施设计处理能力、各种除尘狄、固废产量、生产流程物料平衡图等。 ( 2 ) 本课题实测数据的获取 本课题实测的污染物类别为大气及水污染物，对于固体废物产生量通过现场调查取 得。本课题实测数据是对历史实测数据有效的补充。 实测方法：对于气态污染物，s 0 2 、n o 。、工业废气量采用t h 8 8 0 f 便携式微电脑 烟尘平行采样器进行现场监测，烟尘和工业粉尘进行现场取样，采用滤膜称重法分析。 对于水污染物如c o d 等不便于长期保存的样品，采用哈纳便携式水质监测仪器进行现 场监测，其它污染物进行现场采样，委托当地环保监测部门进行分析或自测。 实测质量保证和控制：按相关实测技术规范执行。废水实测时根据实测项目正确选 择样品容器、保存方法、采样后，尽快分析测定。各企业每次采集不小于采样点1 0 的 平行样，废气实测采用便携式烟气分析仪，采样前对仪器进行校核，采样管具备加热保 温、除湿功能，以保证测量精度。粉尘实测采用等速采样。为减少实测数据偏差，本次 实测的重复采样次数为3 次。对阵发性和不稳定排放源按生产周期进行加密测试，使数 据具有全过程代表性。 实验室分析：每次每个实测项目加不少于1 0 的平行样；对可以得到标准样品或质 量控制样品的项目，每次做1 0 的质控样品分析；可进行加标回收测试的项目，条件许 可时做1 0 的加标回收样品分析。 第一章绪论 ( 3 ) 调查数据的获取 调查数据主要针对的是固体废物，其来源主要有两种方式：一是来自于钢协最近年 份的环境统计报表，该统计表几乎包含了国内的所有大中型钢铁联合企业，数据量大、 且分类比较细( 包括高炉渣、转炉渣、冶金尘泥、氧化铁皮等) ，由于钢铁行业的固废 基本不属于危险废物，且一般都能再利用，数据的真实性可以保证。其二是本课题调查 取得的固废数据，是对前类数据的有益补充。 1 3 3 数据处理及产排污系数核算 ( 1 ) 数据分析及处理 在数据整理和核算过程中，首先要对数据应用类比法、物料平衡法、经验判断法进 行筛选，剔出干扰数据，在此基础上，按数据处理流程计算出原始产污系数、原始排污 系数。 通过原始产污系数、原始排污系数计算个体产、排污系数时，首先依据数据的离散 程度，确定系数表达方法，离散程度较小( 最大值与最小值之比小于2 ) 时，按加权平 均法计算；离散程度较大( 最大值与最小值之比大于2 ) 时，按两种表达方法进行系数 表达，即先按加权平均法算出平均值，再给出选用区间，并对选用方法进行说明。 ( 2 ) 产排污系数核算 按照产排污计算步骤，核算各个四同组合的产排污系数。 1 4 研究内容及创新点 1 4 1 研究内容 本次对炼钢行业产排污系数核算研究的主要内容如下： ( 1 ) 炼钢行业生产现状及主要污染物识别。 ( 2 ) 产排污系数的表达。产排污系数分为原始产排污系数和个体产排污系数，原 始产排污系数是指某四同组合下某样本企业的产排污系数，而个体产排污系数是指通过 对各样本企业原始产排污系数用加权平均方法得到的产排污系数，也代表着该四同组合 的最终产排污系数值。炼钢行业产排污系数以单位重量产品产生某污染因子重量表示， 即产排污系数单位为千克吨产品。 ( 2 ) 以四同组合模式选取样本企业。即以产品为主线、辅之工艺、原料、规模， 构成企业生产特征四要素，并以此为依据遴选样本企业。 ( 3 ) 通过历史数据调查和本课题实测，获取样本企业基础数据。 9 湖北人学硕十学位论文 ( 4 ) 样本企业原始产排污系数的计算；四同组合模式下个体产排污系数的计算。 ( 5 ) 炼钢行业产排污系数手册的编制。 1 4 2 创新点 ( 1 ) 对于样本企业的选取是通过“四同组合分类”的方式进行的。“四同组合分类” 就是指在某一行业中，对产品、原材料、生产工艺和生产规模四种因素的组合。一个四 同组合类别代表生产相同( 相似) 产品时、使用相同( 相似) 原材料、采用相同( 相似) 生产工艺、具有相同( 相近) 生产规模，按此原则对企业的生产线进行划分，然后分别 核算其产生和排放污染物的种类及数量。以四同组合的方式分类，对于产排污系数的核 算，在分类方法上是一种创新。 ( 2 ) 比较全面、准确的理清了黑色金属冶炼及压延行业各产排污环节的产排污现 状。根据样本企业的实测数据、历史实测数据，核算出了该行业不同生产工艺、不同产 品、不同规模、不同原料所构成的四同组合类别的产排污系数，提供了至今为止最为详 细的产排污系数使用手册。 l o 第二章炼钢企业主要生产：t ：艺、产污环肯利主要污染物 第二章炼钢企业主要生产工艺、产污环节和主要污染物 2 1 炼钢企业主要生产工艺 炼钢厂是钢铁公司的最主要生产部门。由于生铁中含有较高的碳、硅、锰等元素， 不适合于车l , i j 、锻造，就需要进行炼钢环节。炼钢的主要目的就是通过生铁在炼钢炉内 的高温氧化作用，将生铁中的含碳量降至2 以下，使磷、硫等杂质含量降至一定范围 内以显著改善其技术性能，提高质型蛔。合格钢水通过连铸机或钢锭模浇铸成粗钢坯。 粗钢按化学成分分为非合金钢( 碳钢) 、低合金钢、合金钢；按质量等级分为普通钢、 优质钢和高级优质钢；按用途分为建筑及工程用钢、结构钢( 机械制造用钢、弹簧钢、 轴承钢) 、工具钢、特殊性能钢( 不锈钢、耐热钢、低温钢、耐磨钢、电工钢等) 、专业 用钢( 桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢等) 4 7 1 。炼钢方法l 般分为平炉、 转炉和电炉三大类。由于平炉炼钢设备一次投资达，燃料热效率低，冶炼时间较长，故 成本较高，目前已被淘汰。这里仅介绍电炉和转炉炼钢技术。 2 1 1 电炉炼钢 电炉炼钢系用电加热进行高温冶炼的炼钢法，其原料主要是废钢及生铁。电炉熔炼 温度高，而且温度可以自由调节，清除杂质较易，因此电炉钢的质量最好，但成本也最 高。适合炼制优质碳素钢及特殊合金钢。 电炉法生产的主要设备有：料斗、称量斗、输送机、电炉、精炼炉、钢包烘烤炉、 连铸机模铸机及火焰切割机等【4 引。电炉炼钢生产工艺如图2 1 所示。 氧气废钢敝鼗料 粉尘回收 图2 - 1 电炉炼钢工艺流程图 钢坯 湖北人学硕十学位论文 2 1 2 转炉炼钢 转炉炼钢又分为侧吹转炉、纯氧项吹转炉、顶底复合吹转炉。氧气转炉炼钢以熔融 的铁水为原料，由炉项向转炉内吹入高压氧气，使铁水中的碳和硫等杂质氧化除去，得 到较纯净的钢水。氧气转炉炼钢法是在过去空气转炉炼钢法的基础上发展起来的先进方 法，氧气转炉炼钢是以铁水为原料，吹入纯氧进行冶炼，装料和出钢时炉身可以倾斜， 避免了吹入空气冶炼时易带进氮、氢等有害气体等缺点【4 9 1 。转炉炼钢对铁水成分要求不 严，生产钢种较多。出钢时钢水装入钢水包，送连续铸锭。氧气转炉大多采取顶底复合 吹炼技术。转炉炼钢周期短，生产效率高，杂质清除较充分，钢的质量较好。目前，氧 气转炉炼钢法已成为现代炼钢的主要方法【删。 转炉法生产的主要设备有：铁水罐鱼雷罐车、铁水包、混铁炉、料斗、称量斗、输 送机、转炉、精炼炉、钢包烘烤炉、连铸机及火焰切割机等【4 8 1 。转炉炼钢工艺流程如图 2 2 所示。 氧气废钢铁水敞装料铁合金 钢坯 图2 - 2 转炉炼钢工艺流程图 2 2 主要产污环节及污染物 2 2 1 电炉炼钢 电炉炼钢过程中主要的产污环节及污染物包括： ( 1 ) 电炉在熔炼过程中产生的烟气，含有高浓度烟尘和c o 、s c h 、n o x 等污染物 第二章炼钢企业主要生产! l ：艺、产污环节和主要污染物 【5 1 1 。烟气的收集方法有4 种5 2 】：第一种是内排烟法，也称第四孔法，即通过电炉的专用 排烟孔和烟道排烟，此方法不能收集电炉在加料、出钢时的二次烟尘，也不能收集熔炼 时从电极孔、加料口、出渣口外排的烟气，烟气捕集率为5 0 6 0 ，若此方法与屋顶罩 法并用，捕集率可达到9 0 ：第二种是采用全密闭罩，即设个整体式密闭排烟罩，可 捕集熔炼时从电极孔、加料口、出渣口外排的烟气，但在加料、出钢时要移开密闭罩， 捕集率约为9 0 ；第三种是半密闭式，即在炉口正上方安装伞形罩，此法不影响电炉操 作，捕集率约为9 0 ；第四种是采用导流板+ 屋顶罩，此法捕集率大于9 0 。捕集的烟 尘净化一般采用布袋除尘。除尘灰一般返用于炼钢。炉渣可用作水泥原料或其他建筑材 料【5 3 】。 ( 2 ) 料仓操作时产生的粉尘，一般采用布袋除尘。 ( 3 ) 连铸坯二次冷却及辊道直接冷却产生的废水，含有c o d 、石油类、s s 等污染 物，其处理方法