环境管理_钢铁行业大气污染因素概述

钢铁行业大气污染ppt 唐鹏王永强司国瑞张锦鹏王晓飞王展鸿 目录 一 钢铁行业概要二 钢铁行业污染产生环节与影响因素三 治理技术四 污染物排放控制标准五 钢铁行业法律法规 一 行业概况 铁矿石原料 炼钢 钢材 钢铁行业概况 1 定义 钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业 包括金属铁 铬 锰等的矿物采选业 炼铁业 炼钢业 钢加工业 铁合金冶炼业 钢丝及其制品业等细分行业 是国家重要的原材料工业之一 此外 由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类 如焦化 耐火材料 炭素制品等 因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中 2 钢铁行业的特点 1 资源密集 能耗巨大 钢铁联合企业生产每吨钢需消耗0 6 0 8t标煤 1 50 1 55t铁矿石 80 150kg废钢 3 8t新水 我国目前钢产能约为10亿t 资源能源消耗量巨大 2 污染物种类多 产污量大 2013年 全国重点统计钢铁企业烟粉尘排放量达44万t 占全国工业烟粉尘排放总的23 SO268万t 占全国工业SO2排放总量的10 3 NOx和二噁英排放量分别约占全国工业排放量的6 8 33 根据近几年环境统计年报 在全国调查统计的41个工业行业中 黑色金属冶炼及压延加工业排放量均位列前三 1 3 钢铁行业生产特点 钢铁行业生产是典型的混合型生产过程 从整体看 钢铁生产属于一个分解过程 冶炼过程中的整炉钢水在后续的生产过程中通过施加不同的工艺措施最后形成了规格 性能和外观各异的不同产品 其工艺流程具有以下特点 对于产品类型 规格尺寸和质量性能要求完全不同的产品 其工艺流程可能具有很多相同或相似之处 如热轧钢卷和冷轧钢卷两种产品 生产呈现多阶段状态 工艺流程复杂 各阶段的工艺要求和控制方法相差较大 难以用单一的模式来描述 2 4 主要工艺 4 1主要设备根据 2014年全国环境统计公报 调查统计黑色金属冶炼和压延加工企业3880家 其中有烧结机或球团设备的钢铁企业683家 共拥有烧结机1191台 球团设备552套 3 4 2总述占世界黑色冶金工业产能80 以上的钢铁企业 都是采用传统 采矿 制铁 炼钢 轧材 长流程生产工艺 它具有高效率 大批量生产钢材的优点 远超使用电炉炼钢及直接还原铁工艺的产量 但是这种延续了300年的老工艺又同时存在着难以克服的能耗高 污染大的严重缺点 在尚未出现革命性的技术新工艺之前 它仍是未来相当长一个阶段内制造钢铁产品的主要方法 4 4 3选矿工艺与铁矿粉造块 4 3 1选矿工艺 1 选别前准备 包括破碎 筛分 磨矿和分级 2 选别作业 3 选别后的脱水 精矿脱水通常由浓缩 过滤和干燥三个过程组成 4 3 2铁矿粉造块 天然富矿和精矿粉都不能直接入高炉冶炼 为了满足冶炼和环保的要求 必须制成块矿 造块方法 烧结法和球团法 块矿的性能优于天然富矿 还原性好 有合适的强度和较高的软熔温度 造快生产中配加一定量的溶剂 高炉冶炼过程中可不加或少加溶剂 减少焦炭消耗 造快过程中还可以去除矿山中某些杂质 4 3 2 1烧结生产 4 3 2 1烧结生产 生产程序 将准备好的精矿粉 燃料 熔剂 返矿等按不同比例送到混合机内混匀 加水润湿造球 混好的料由布料器铺到烧结机台阶上点火烧结 烧好的烧结矿经冷却 破碎和筛分 成品烧结矿送往高炉 筛下物作为返矿或做垫底料 烧结过程产生的废气经除尘器除尘后由风机抽入烟囱排入大气 烧结废气中除N2外以CO2为主 也有少量的CO及自由氧 烧结设备 主要为带式烧结机 它由烧结机本体 布料设备 点火器和抽风除尘系统组成 4 3 2 2球团生产工艺 4 3 2 2球团生产工艺 生产工艺包括生球形成和焙烧固结两个主要作业 生球形成 把精矿粉 粘结剂等混合料加水润湿在圆盘造球机内滚动成球 球团焙烧固结 生球通过高温焙烧而固结 过程包括 干燥 预热 焙烧固结 均热和冷却五个阶段 然后排出 整个过程在炉内一次完成 球团焙烧设备 带式焙烧机 连篦机 回转窑 竖炉 如图所示 除尘系统 布袋除尘器 4 3 3高炉冶炼 4 3 3高炉冶炼是一个连续的生产过程 全过程在炉料自上而下 煤气自下而上的相互接触过程中完成 炉料按一定批料从炉顶装入炉内 从风口鼓入由热风炉加热到1000 1300 C热风 炉料中焦炭在风口前燃烧 产生高温和还原性气体 在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料 并还原铁矿石中的氧化物为金属铁 矿山升至一定温度后软化 熔融滴落 矿山中未被还原的物质形成熔渣 实现渣铁分离 渣铁聚集于炉缸内 发生诸多反应 最后调整成分和温度达到终点 定期从炉内排放炉渣和铁水 上升的煤气流将能量传给炉料而使温度降低 最终形成高炉煤气从炉顶导出管排出 进入除尘系统 4 3 4氧气转炉炼钢 4 3 4氧气转炉炼钢炼钢过程的基本任务 1 脱碳 2 脱磷 脱硫 3 脱氧 4 去气 去夹杂 5 升温 完成上述任务所采取的方法 1 氧化 2 造渣 3 加热 4 加铁合金 5 行业污染现状 5 1总体污染情况 环保部调查统计黑色金属冶炼和压延加工企业3880家 共有脱硫设施995套 脱硝设施39套 除尘设施16162套 共排放二氧化硫180 7万吨 氮氧化物56 6万吨 烟 粉 尘101 5万吨 5 5 2烟粉尘排放 国家统计局数据显示我国钢铁行业烟粉尘排放量已位居工业第二位 并且随着我国粗钢产能的逐年攀升 钢铁行业的烟粉尘排放总量在进一步增加 2011年钢铁行业的烟粉尘排放总量为149 8万t 占工业排放总量的15 6 较2010年同比增长10 1 与此同时 钢铁行业节能减排技术 烟粉尘净化技术和清洁生产技术等也在不断进步 冶炼过程的烟粉尘排放发生了以下变化 a 虽然总量有所增加但是烟粉尘的吨钢排放量在逐年减少 b 净化技术的改进提高了烟粉尘净化效率 但PM10 PM2 5等细颗粒物的比重有所增加 c 通过产业结构调整 烟粉尘污染源由分散转向集中 6 5 3废水污染 5 3废水污染 钢铁工业用水量占全国工业用水量的19 废水排放量占全国工业废水排放量的11 3 废水中含多种污染物 挥发酚 氰化物 石油类 悬浮物 耗氧 六价铬 砷 铅 7 实际排入环境水体的污染物排放量 氨氮20 76万吨 有色金属冶炼及压延加工业占3 13万吨 石油类5 54万吨 黑色金属冶炼及压延加工业占0 90万吨 挥发酚0 70万吨 黑色金属冶炼及压延加工业717 72吨 8 5 4废气污染 5 4废气污染 工业废气中主要污染物产生量 二氧化硫4345 42万吨 黑色金属冶炼及压延加工业排放了220 67万吨 工业废气中主要污染物产生量 烟尘982 01万吨 黑色金属冶炼及压延加工业97 73万吨 工业废气中主要污染物产生量 氮氧化物1188 44万吨 黑色金属冶炼及压延加工业97 73万吨 工业废气中主要污染物产生量 粉尘764 68万吨 黑色金属冶炼及压延加工业193 92万吨 9 6 该部分参考文献 1 CNKI 规范评价内容强化钢铁行业污染防治 2 CNKI 基于粗糙集的钢铁行业工艺知识发现方法 3 全国环境统计公报 2014年 4 二 污染物产生环节与影响因素 1 烧结生产废气排污节点及污染控制一览表 2 球团生产废气排污节点及污染控制一览表 3 1 转炉炼钢 转炉炼钢以铁水及少量废钢为原料 以石灰 活性石灰 萤石等为熔剂 以氧气作为主要的氧化剂 通过氧化反应将铁水中的杂质氧化分离 将其中的碳 硅 锰 磷 硫等控制在规定的范围内 冶炼产品为合格钢水 铁水用铁水罐或鱼雷罐车送到炼钢厂 采用铁水罐车运送铁水时 铁水进入炼钢工序无需倒罐 可先兑入混铁炉混匀保温而后再兑入铁水罐内进行脱硫 亦可直接将铁水罐吊到脱硫台车上进行脱硫作业或兑入转炉炼钢 采用鱼雷罐运送铁水时 铁水需要倒入铁水罐进行脱硫 熔剂通过皮带输送系统送炼钢车间 3 转炉炼钢与电炉炼钢 转炉吹炼时由于氧气和铁水中的碳发生化学反应 产生含大量一氧化碳的炉气 转炉煤气 同时铁水中的杂质与熔剂相结合生产钢渣 当吹炼结束时 倾倒炉体排渣出钢 出钢过程中向钢包加入少量铁合金料使钢水脱氧和合金化 为了冶炼优质钢种 将转炉钢水再送精炼装置 如LF钢包精炼炉 RH VD真空处理炉等 进行精炼 对钢水进行升温 化学成份调节 真空脱气和去除杂质等 3 1转炉炼钢废气污染物排污节点及控制措施一览表 3 2 电炉炼钢电炉炼钢是以电能为热源 以废钢为主要原料 以铁矿石 铁合金 石灰 萤石等为辅料 对废钢进行熔化 脱碳 去除杂质 精炼的炼钢方法 通常所说的电炉炼钢主要指电弧炉炼钢 其它类型的电炉如感应电炉 电渣炉等所炼的钢产量很少 炼钢电炉有交流电炉和直流电炉两种 传统的多为三相交流电炉 按其功率大小又可分为普通电炉 高功率电炉和超高功率电炉 3 2电炉炼钢废气污染物排污节点及控制措施一览表 4 热轧热轧是钢铁生产三大工序 炼铁 炼钢及热轧 中最后的一道成材工序 是将坯料加热至金属再结晶温度以上进行的塑性加工 主要以炼钢连铸生产的钢坯为原料 经备料 加热 轧制及精整处理 最终加工成指定规格 型号的产品 产品主要包括热轧板卷 中厚板材 线型材及热轧无缝钢管生产 4 热轧生产废气污染物排污节点及控制措施一览表 5 其他环节生产废气污染物排污节点及污染控制措施一览表 6 污染物排放 6 1排放浓度限值 环境保护部于2012年10月1日颁布实施了八项钢铁行业污染物排放新标准 大幅提高烟尘和二氧化硫的排放限值 新增了氮氧化物 二恶英等污染物的排放限值 全行业颗粒物排放浓度从目前的100mg m3 150mg m3调整为20mg m3 80mg m3 现有烧结机二氧化硫排放浓度从目前的2000mg m3降低为600mg m3 新建烧结机二氧化硫排放浓度限值为200mg m3 氮氧化物排放浓度为300mg m3 并对焦化行业产生的苯 氰化氢 酚类以及多环芳烃 PAHs 等对人体健康危害严重的有毒有害物质进行了严格控制 3 通过生产装备的现代化和减排技术的提升改进 目前粉尘排放质量浓度可以达到30mg m3 甚至更低 二氧化硫排放基本可以控制在小于100mg m3 远远小于原有标准中粉尘100 150mg m3 二氧化硫排放2000mg m3的要求 4 6 2排放因子 钢铁工业排放CO2主要是由于燃料在炉窑中燃烧和生产工艺过程反应产生 如烧结 炼焦 石灰焙烧 钢铁冶炼等过程中产生的废气 此外一些技术特征 资源效率等也会影响CO2的排放量 6 3关于二氧化碳的排放影响因素评价指标 5 参考文献 1 李红 辽宁市钢铁产业环境污染防治对策分析 环保论坛 2009 5 776 2 河北省钢铁工业大气污染物排放标准 编制组 河北省钢铁工业大气污染物排放标准 征求意见稿 2011年X月 3 能源环保部 关于学习贯彻落实八项钢铁行业污染物排放标准的通知 2013 4 4 吴声浩 钢铁工业污染物排放系列标准解读 2013 7 39 5 张敬 张芸 张树深 刘素玲 游春 钢铁行业二氧化碳排放影响因素分析 现代化工2009 1 29 三 钢铁行业污染物治理 原料 燃料的运输 装卸及加工等过程产生大量的含尘废气 钢铁制造各个阶段的各种窑炉再生产的过程中将产生大量的含尘及有害汽体的废气 生产工艺过程化学反应排放的废气 如冶炼 烧焦 化工产品和钢材酸洗过程中产生的废气 1 钢铁行业废气的主要来源于 干法 设置密闭的抽风除尘系统 除尘设备可采用冲激式除尘器 泡沫除尘器和脉冲袋式除尘器 旋风除尘器和旋风水膜除尘器的效率低 不宜使用 湿法 湿法水力除尘 即在产尘点喷水雾以捕捉部分粉尘 并且使物料增湿而抑制粉尘的飞扬 烧结厂原料准备阶段 2 烧结厂 2 1干湿法除尘 流程图 2 1 热返矿产生大量的粉尘水蒸气共生废气 该废气温度高 湿度大 含尘浓度高 是治理重点 2 2 冷返矿由于气温低 不产生大量的水蒸气 只在物料转运点产生含尘废气 关键是尽可能采用冷返矿工艺 2 2冷热返矿 高烟囱排放中国包钢烧结厂目前采用低硫原料燃烧 烧结烟气不需脱硫 经过200米高的烟囱排放后 二氧化硫最大落地浓度在0 006mg m3以下 烟气脱硫只将含二氧化硫浓度高的烧结尾气引入脱硫装置 我国主要是苛性苏打亚硫酸盐法 以亚硫酸铵溶液为吸收剂 生成亚硫酸氢铵 它在与焦炉中排出的氨气反应 生成亚硫酸铵 亚硫酸铵又作为吸收剂 再与二氧化硫反应 随着亚硫酸铵浓度越来越高 到一定程度 将部分溶液提取 进行氧化 浓缩为硫酸铵回收 2 3二氧化硫治理 2 4氨 硫铵法脱硫工艺流程图 优先采用干法除尘 这样可以避免湿法除尘带来的污水污染 同时也有利于粉尘的回收利用 除尘设备有限采用电除尘器 烧结机尾气治理工艺流程图 2 5烧结机尾除尘 烟气除尘 污染物 烟尘 SO2 NOX CO HF 重金属 二噁英干式除尘 设备可采用袋式除尘器或电除尘器 采用旋风除尘器和多管除尘器达不到国家要求湿式除尘 冲激式湿法除尘器 泡沫式湿法除尘器 布袋除尘器 2 6球团竖炉烟气治理 3 1 高炉法 粉尘去除设备 冲激式湿法除尘器 泡沫式湿法除尘器 布袋除尘器 污染物 二氧化硫 氮氧化物 CO HF 重金属 二噁英治理方法 干法除尘 电除尘 多管除尘 3 炼铁厂 粉尘去除设备 冲激式湿法除尘器 泡沫式湿法除尘器 布袋除尘器 污染物 烟尘 CO SO2 氰化物治理方法 多管式除尘 水膜湿法除尘后用作燃料气 3 2回转窑 4 1转炉法烟气治理污染物 烟尘 CO SO2 NOX等 湿法处理 法国的I C 敞口烟罩 德国的KPUPP法 双烟罩 日本的OG 单罩 干法处理方法 利用高压静电除尘器来净化转炉煤气中的尘 从烟气中回收的铁可作为烧结厂的原料使用粉尘 采用半封闭罩或大密闭罩收集烟气 然后以袋式除尘器或电除尘器加以净化 4 炼钢厂 4 2电炉法烟气治理污染物 烟尘 CO SO2 NOX等采用半封闭罩或大密闭罩收集烟气 然后以袋式除尘器或电除尘器加以净化 5 1轧机排烟治理由于热轧与冷轧机产生的废气都混有水汽 因此都采用湿法净化装置 装置 湿泡式除尘器冲激式除尘器 低速文丘里洗涤器湿式电除尘器 5 轧钢厂 将废气加罩收集后进行处理 除尘器可采用湿式电除尘器 5 2火焰清理机废气治理 铅浴淬火是以熔融状态的铅为介质的生产处理钢丝的方式 当温度升高至400摄氏度时 会有大量的铅蒸汽逸出 敷设覆盖剂 SRQF湿法 冲激式除尘器 净化效率可达98 干法 袋式除尘器和纤维过滤器 净化效率可达99 以上 5 3铅浴炉烟气治理 四 钢铁行业大气排放标准 1 炼铁工业大气污染物排放标准Emissionstandardofairpollutantsforironsmeltindustry 大气污染物排放控制要求 自2012年10月1日起至2014年12月31日止 现有企业执行表1规定的大气污染物排放限值 自2012年10月1日起 新建企业执行表2规定的大气污染物排放限值 自2015年1月1日起 现有企业执行表2规定的大气污染物排放限值 另 产生大气污染物的生产工艺装置必须设立局部气体收集系统和集中净化处理装置 达标排放 所有排气筒高度应不低于15m 排气筒周围半径200m范围内有建筑物时 排气筒高度还应高出最高建筑物3m以上 在国家未规定生产单位产品基准排气量之前 以实测浓度作为判定大气污染物排放是否达标的依据 自2012年10月1日起至2014年12月31日止 现有企业执行表1规定的大气污染物排放限值 自2015年1月1日起 现有企业执行表2规定的大气污染物排放限值 自2012年10月1日起 新建企业执行表2规定的大气污染物排放限值 另 产生大气污染物的生产工艺装置必须设立局部气体收集系统和集中净化处理装置 达标排放 所有排气筒高度应不低于15m 排气筒周围半径200m范围内有建筑物时 排气筒高度还应高出最高建筑物3m以上 参考文献 本标准内容引用了下列文件中的条款 GB T15432 1995环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法GB T16157 1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法HJ T67 2001大气固定污染源氟化物的测定离子选择电极法HJ T77 2 2008环境空气和废气二噁英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱 高分辨质谱法HJ T397 2007固定源废气监测技术规范 污染源自动监控管理办法 国家环境保护总局令第28号 环境监测管理办法 国家环境保护总局令第39号 中华人民共和国国家标准GB28663 2012炼铁工业大气污染物排放标准中华人民共和国国家标准GB28664 2012炼钢工业大气污染物排放标准 五 相关大气污染控制法规 政策 1 钢铁行业规范条件 1 钢铁企业须具备健全的环境保护管理制度 配套建设污染物治理设施 烧结机头 球团焙烧 焦炉 自备电站排气筒须安装颗粒物 二氧化硫 氮氧化物在线自动监控系统 全厂废水总排口须安装在线自动监控系统 并与地方环保部门联网 新建 改造钢铁企业还须取得环境影响评价审批手续 配套建设的环境保护设施须与主体工程同时设计 同时施工 同时投入生产和使用 完成环境保护竣工验收手续 2 钢铁企业须做到达标排放 3 钢铁企业须持有排污许可证 企业污染物排放总量不得超过环保部门核定的总量控制指标 有污染物减排任务的企业 须落实减排措施 满足减排指标要求 4 企业须按照环保部门要求 接受环保监测 定期形成监测报告 2 中华人民共和国环境保护法 1 钢铁企业生产过程中排放粉尘 硫化物和氮氧化物的 应当采用清洁生产工艺 配套建设除尘 脱硫 脱硝等装置 或者采取技术改造等其他控制大气污染物排放的措施 2 钢铁企业 应当加强精细化管理 采取集中收集处理等措施 严格控制粉尘和气态污染物的排放 工业生产企业应当采取密闭 围挡 遮盖 清扫 洒水等措施 减少内部物料的堆存 传输 装卸等环节产生的粉尘和气态污染物的排放 3 中华人民共和国大气污染防治法 1 向大气排放污染物的单位 必须按照国务院环境保护行政主管部门的规定向所在地的环境保护行政主管部门申报拥有的污染物排放设施 处理设施和在正常作业条件下排放污染物的种类 数量 浓度 并提供防治大气污染方面的有关技术资料 2 前款规定的排污单位排放大气污染物的种类 数量 浓度有重大改变的 应当及时申报 其大气污染物处理设施必须保持正常使用 拆除或者闲置大气污染物处理设施的 必须事先报经所在地的县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门批准 3 向大气排放污染物的 其污染物排放浓度不得超过国家和地方规定的排放标准 4 国家实行按照向大气排放污染物的种类和数量征收排污费的制度 根据加强大气污染防治的要求和国家的经济 技术条件合理制定排污费的征收标准 5 征收排污费必须遵守国家规定的标准 具体办法和实施步骤由国务院规定 6 征收的排污费一律上缴财政 按照国务院的规定用于大气污染防治 不得挪作他用 并由审计机关依法实施审计监督 4 具体工艺方面 4 1 炼钢 对钢铁企业废气的采样 根据所监测污染物的种类 在规定的污染物排放监控位置进行 在污染物排放监控位置须设置永久性排气口标志 排气筒中颗粒物和气态污染物监测的采样点数 采样点位置的设置及污染物的采样方法按GB T16157 HJ T397执行 新建企业应按照 污染源自动监控管理办法 中的相关规定 对排污状况进行监测并保存原始监测记录对企业污染物排放情况进行监测所要求的频率 采样时间等 按国家有关污染源监测技术规范中的规定执行 新建企业和现有企业安装污染物排放自动监控设备的要求 按有关法律和 污染源自动监控管理办法 的规定执行 大气污染物无组织排放的采样点设在生产厂房门窗 屋顶 气楼等排放口处 并选浓度最大值 弱无组织排放源是露天或有顶无围墙 监测点应选在距烟尘排放源5m 最低高度1 5m处任意点 并选浓度最大值 无组织排放监控点的采样 采用连续任何1h的采样计平均值 或在任何1h内 以等时间间隔采集4个样品计平均值 对企业所排放得大气污染物浓度测定采用表中所列的方法标准 4 2 炼铁 对钢铁企业废气的采样 根据所监测污染物的种类 在规定的污染物排放监控位置进行 在污染物排放监控位置须设置永久性排气口标志 排气筒中颗粒物和气态污染物监测的采样点数 采样点位置的设置及污染物的采样方法按GB T16157 HJ T397执行 新建企业应按照 污染源自动监控管理办法 中的相关规定 对排污状况进行监测并保存原始监测记录对企业污染物排放情况进行监测所要求的频率 采样时间等 按国家有关污染源监测技术规范中的规定执行 二噁英类指标每年监测一次 新建企业和现有企业安装污染物排放自动监控设备的要求 按有关法律和 污染源自动监控管理办法 的规定执行 大气污染物无组织排放的采样点设在生产厂房门窗 屋顶 气楼等排放口处 并选浓度最大值 弱无组织排放源是露天或有顶无围墙 监测点应选在距烟尘排放源5m 最低高度1 5m处任意点 并选浓度最大值 无组织排放监控点的采样 采用连续任何1h的采样计平均值 或在任何1h内 以等时间间隔采集4个样品计平均值 对企业所排放得大气污染物浓度测定采用表中所列的方法标准 4 3 轧钢 对钢铁企业废气的采样 根据所监测污染物的种类 在规定的污染物排放监控位置进行 在污染物排放监控位置须设置永久性排气口标志 排气筒中颗粒物和气态污染物监测的采样点数 采样点位置的设置及污染物的采样方法按GB T16157 HJ T397执行 新建企业应按照 污染源自动监控管理办法 中的相关规定 对排污状况进行监测