煤气平衡、硫平衡与水平衡.doc

在建设项目环境影响评价工作中，为掌握被评价企业或建设项目排放的各种污染物量，必须从源头原材料、辅料、燃料的消耗量开始进行分析，即从煤气平衡、硫平衡、水平衡及其他物料(酸、碱、铬、氟等)平衡着手分析，使统计或计算的污染物排放量能比较真实地反映企业在生产中的实际情况，这是环保管理部门及环评报告书审查专家非常重视的内容。笔者根据多年来参加数个大型冶金工厂等建设项目环境影响评价工作的体会，就上述物料平衡问题谈谈自己的看法。1 煤气平衡通常冶金工厂使用的煤气有：高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气，少数企业还使用发生炉煤气。各种煤气在使用中的含尘浓度一般在10mg/m3左右，“OG”法净化的转炉煤气含尘约50mg/m3，经电除尘器进一步净化到10mg/m3后供用户使用；因此煤气在使用过程中产生的尘量，在环评工作中可不进行统计。煤气平衡的目的：一是确认企业煤气使用情况，为计算各生产系统的SO2排放量作基础；二是确认企业是否实施清洁生产，煤气资源得到充分和合理的利用；三是确认建设项目建成后企业煤气是否够用，是否使用或需要补充动力煤、重油等产生污染物量较大的工业燃料。表1中列出了某钢铁厂环评工作中所做的煤气平衡表。表1 某钢铁厂拟建项目建成前后煤气平衡表 单位：万m3/a企业名称 项目建设前 项目建设后 备 注 高炉煤气 焦炉煤气 高炉煤气 焦炉煤气 转炉煤气 产生量: 某钢铁厂 309101 45314 309101 45314 0 评价基准年产生量 33228 铁增加17.95万吨 6523 现有20t转炉(吨钢回收70m3) 8840 新建100t转炉(吨钢回收85m3) 合 计 309101 45314 342329 45314 15363 消耗量: 焦 化 31860 17254 31860 17254 0 产量不变 球 团 11761 0 18961 0 0 增加3#竖炉,增耗气7200万m3/a 炼 铁 128210 357 141993 395 0 增产17.95万吨,增耗气10.75% 转炉炼钢 1401 4480 843 2697 0 减产61.6万吨,减耗气39.8% 动力厂 36612 7761 1313 2 2293 0 余热利用工程产生蒸汽,可减锅炉耗气:高气23479.84万m3/a、焦气5468.6183万m3/a 拟建工程 0 0 0 1433 11089 新 建 其 他 18236 14602 101307 20382 3433 如烧结、电炉炼钢、各轧钢厂及耐火厂等 放 散 81021 860 34233 860 841 回收原放散高气:46788万m3/a 合 计 309101 45314 342329 45314 15363 放散率(%) 26.2 1.9 10.0 1.9 5.5 一般情况下企业能源部门对煤气的使用现状可提出资料，评价单位可依据所提资料按表1的形式进行统计，从表中煤气放散率大小分析煤气资源是否得到充分利用。通常焦炉煤气使用情况较好，转炉煤气回收部分的使用情况也较好，但个别企业小转炉煤气未回收或吨钢回收率较低，而高炉煤气放散率往往较高。评价单位应通过煤气平衡分析，对企业提出要求进行技术改造，开发新的煤气利用途径，充分利用煤气资源，提高煤气利用率。通常情况下，企业往往难以提出工程建成后的煤气平衡资料，此时需要评价单位按表1中备注栏的方式进行煤气平衡计算，当煤气不足时，评价单位需通过煤气热值及热效率核算，建议企业进行煤气的可行性置换调整或用燃油补充煤气的不足；如：用高炉煤气置换动力厂、焦化厂、轧钢厂的部分焦炉煤气，用转炉煤气置换轧钢厂的焦炉煤气，在煤气不够的情况下用燃油置换轧钢厂的煤气等；煤气平衡结果要请企业确认，这是进行企业建设项目建成后SO2排放量计算的依据。2 硫平衡硫平衡计算的目的是核对企业所排放的SO2量，是否与其使用的含硫原料、燃料所应排放的量相吻合。其平衡方法以某钢铁厂环评工作中所做的硫平衡表为例进行说明，见表2。表2 某钢铁厂现有工程硫平衡表序号 进 入 产（排）出 进料名称 进入量 (万t/a) 含硫率(%) 含硫量(t/a) 出料名称 产(排)量(万t/a) 含硫率(%) 含硫量 (t/a) 一烧结及球团 1 进口矿 119.34 0.0168 200.49 烧结矿及球团矿 230.26 0.038 874.53 2 精矿粉 73.41 0.205 1504.91 烟 气 2140.78 3 澳矿粉 9.78 0.102 99.76 4 原矿粉 20.37 0.237 482.77 5 无烟煤 6.2193 0.5 310.97 6 焦 粉 6.0271 0.57 343.54 7 焦炉煤气 1526.0789 4322 62.08 8 高炉煤气 9962.9190 115.0 10.79 小 计 3015.31 3015.31 二焦 炉 1 洗精煤 73.2739 0.64 4689.53 焦 炭 56.4248 0.57 3216.20 2 焦炉煤气 3057.2467 4322 124.36 焦炉煤气 脱 硫 534.00 3 高炉煤气 45946.772 115.0 49.73 焦炉煤气 22865.4 4322 930.11 4 烟 气 174.1 5 炉体排烟 9.21 小 计 4863.62 4863.62 三炼铁 1 烧结矿及球团矿 229.7995 0.038 873.24 铁 水 150.23 0.07 1051.61 2 无烟煤 14.8805 0.50 744.03 高炉灰渣泥 56.17 0.765 4298.07 3 焦 炭 67.1834 0.57 3829.45 出铁场 1.38 4 焦 粉 3.9244 0.57 233.69 热风炉烟气 143.27 5 高炉煤气 132369.079 115.0 143.27 高炉煤气 270129.2 115.0 292.38 6 水洗脱硫 26.97 小 计 5813.68 5813.68 其他如：炼钢、石灰石、轧钢厂和锅炉房等略 需说明的是：硫平衡表中企业使用的含硫原料、燃料要全，数据要准确，含硫率取平均值；烧结和球团矿生产排入大气的硫量一般在70%左右；焦炭生产进入焦炭中的硫一般在66%左右；炼铁生产进入高炉灰(泥)渣中的硫一般在7090%，与铁水是否进行脱硫处理等有关；燃气、燃油中的硫100%进入烟气中；燃煤中的硫约80%进入烟气中。表中未列出的轧钢厂可能使用燃料油，锅炉房可能使用动力煤，石灰石生产可能使用焦炭等，在硫平衡计算时均要列入。注: 煤气热值分别为：高炉煤气3345kJ/m3，焦炉煤气16728kJ/m3，转炉煤气7528kJ/m3；20t转炉煤气评价基准年未回收。注：煤气单位为万Nm3/a，含硫率指H2S(mg/Nm3)含量；表中“”代表排入空气中的硫量。3 水平衡水平衡的目的是确认企业用水、排水统计数据的可*性和真实性；确定企业拟建项目建成后的外排水量。其平衡计算方法以某钢铁厂环评工作中所做的水平衡图（图1）为例进行说明，也可以用表格的形式表达。目前冶金企业通常未安装给排水计量装置，不能提出全厂的水量平衡数据，仅能按水泵的能力进行给水量的估算，并提出一些不够完善的基础资料。评价单位在水平衡工作中要按企业动力部门年报表中统计的外排废水量、新水补充量、用水量、水循环率等指标进行企业水量平衡总控制，原则上这些数据不能变化；并在企业提供的基础资料上列出各生产厂水平衡表，分析表中指标是否合理，对不合理的数据要进行原因调查和适当调整；需分析的主要指标有：水的损耗率、水循环率、吨产品排水量、吨产品用水量等。分析方法：一是与行业指标比较；二是结合企业生产工艺、生产设施等情况进行合理性分析；三是企业内生产厂之间进行对比分析，或生产厂在技术改造前后的指标比较分析。水平衡结果要请企业确认，作为水污染物排放量的计算依据。4 其他物料平衡环评工作中遇到的其他物料平衡主要有：酸、碱、六价铬、氟化物等，其平衡计算的目的是核对企业（或建设项目）所排放的污染物量，是否与其使用的原料所应排放的污染物量相吻合。此类污染物的平衡原理相同，以某钢铁厂环评工作中所做的不锈钢酸洗生产线使用氢氟酸和硝酸混酸酸洗过程中的氟平衡为例进行说明，见图2。 图中净化塔效率为30%，废酸液中和池中和效率为97%，废水处理站中和效率为93%。进行氟平衡计算时，首先要按原料氢氟酸的使用量确定平衡物氟的进入量，根据酸雾净化塔净化效率，废酸、废水中和效率，计算外排烟气及水中的氟量，并与排放标准进行比较，如不达标，将提出对现有设施进行改造或反馈设计部门提高净化效率或中和效率的要求。对新建项目，有时由于设计单位因设备进口，与外商的技术谈判未结束或设计资料不足等原因，往往不能在评价阶段提出较确切的设计参数，此情况下仅能*评价单位按工作经验并参照有关资料、相同生产线实测资料等进行氟的平衡计算。5 其他物料平衡工程项目环境影响评价工作中的物料平衡计算，是评价工作中工程分析的一项重要内容，必须认真对待。本文中有关物料的平衡计算，为环境评价工作提供了一种思路和方法，还有待在今后的实际工作中不断地进行补充完善。作者简介 张红，高级工程师，1983年毕业于西安冶金建筑学院（现改为：西安建筑科技大学）环境工程专业，同年分配到北京钢铁设计研究总院环保室，一直从事工程建设项目环境影响评价及冶金工厂建设项目环保、劳动安全卫生及消防篇的设计，并从事冶金企业清洁生产咨询和ISO14001咨询工作。通讯地址 北京市宣武区白广路4号 北京钢铁设计研究总院环保室 邮编：100053表2 某厂现有工程氟平衡表序号 进 入 产（排）出 进料名称 进入量 (万t/a) 含氟率(%) 含氟量(t/a) 产出物名称 产(排)量(万t/a) 含氟率(%) 含氟量 (t/a) 一*工段 1 * 119.34 0.0168 200.49 稀酸230.26 0.038 874.53 2 *73.41 0.205 1504.91 烟 气 2140.78 3 * 9.78 0.102 99.76 废水4 * 20.37 0.237 482.77 废渣5 * 6.2193 0.5 310.97 无组织6 * 6.0271 0.57 343.54 小 计 3015.31 3015.31 二*工段 1 73.2739 0.64 4689.53 *56.4248 0.57 3216.20 2 *3057.2467 4322 124.36 废气 534.00 3 *45946.772 115.0 49.73 废水22865.4 4322 930.11 4 废渣174.1 5 9.21 小 计 4863.62 4863.62 硫平衡计算9月25日至10月17日硫膏的总产量为149.34t，含水分的平均值为30%，硫膏的纯度平均值为59%，则得到纯硫膏的重量为149.3459%=88.0t,硫膏中带的水分重量为：149.3430%=45t。脱硫循环液中的硫氰酸铵和硫代硫酸铵两盐的平均总含量为271.g/L，两盐中带的硫重量为45271.5(32/75)=5190kg。式中32/75是硫在两盐中占的比例。9月25对9月30日前焦炉煤气量大致在58000m3/h，脱硫前煤气中硫化氢的平均含量为5g/m3，脱硫后煤气中化氢的平均含量约为0.10g/m3;10月1日后焦炉煤气量大致在60000m3/h，脱硫前煤中硫化氢的平均含量为5.43g/m3，脱硫后煤气中硫化氢的平均含量约为0.23g/m3。打开交通阀后煤气带走的硫量为158.0t;处理泄漏点时，打开交通阀后煤气带走的硫量为2.6t。实际从煤气中回收的硫量为158.0-2.6=155.4t，损失的硫量为155.4-88.0-5.19=62.21t,废液量为62.211000/271.5(32/75)2323.4t/d以氨平衡计算验证 剩余氨水蒸馏补充的氨是以浓氨水的形式补入系统的，从10月1日至10月17日的浓氨水补入量及氨量见表。 时间浓氨水/t氨量/kg10017.97197110026.37783.510037.595974.610048.821053.0310052.45296.4510068.8051212.7510072.45379.7510088.821332.3110095.145644.610109.311504.310119.81217.6510124.9759.510138.331181.