【《钢铁行业排放量的计算过程案例》4700字】

钢铁行业排放量的计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u7335钢铁行业排放量的计算过程案例 154071.1清单方法学 1214731.2活动水平、污染物控制技术和排放因子 2295791.2.1活动水平 2172601.2.2污染物控制技术 2161601.2.3排放因子 5251321.3排放量计算 9清单方法学为了给出2001年到2019年这几十年间产生的污染物总量，就要了解这些年间全国每个省份的钢铁产量，然后根据计算方法得出排放因子，就可以计算出上述数值，然后要进行的工作就是将每个区域内所产生的的污染物量累加起来，这样就能够得到各个年份钢铁行业全国总排放。分省的各污染物的计算公式分别为：（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）其中i，k，m，n和y分别代表了不同的含义，分别为省份，生产工序，生产工艺，排放控制技术和颗粒物浓度；A代表产量；EF代表直排的产污因子；ef代表有控制的排放因子；C代表了控制装备利用率；η代表控制装备的污染物脱除效率；f代表分粒径颗粒物的占比。其中，以整个亚洲或者全国为研究对象的钢铁清单研究包括：这项研究成果主要是来自清华大学的团队完成的，其建立了一种考虑多方面因素的排放清单模型[25]。伯鑫等[26]发现京津冀地区存在一些比较严重的污染问题，结合多方面的污染源数据，将多种因素考虑在内，包括去污设备、环境的保护措施等，基于上述的分析与研究，提出了一套高时空分辨率的钢铁行业排放清单。活动水平、污染物控制技术和排放因子活动水平研究地区主要集中在我国的内陆地区，也就是对我国的内陆的省份和自治区进行了相关的统计。通过仔细的调研，最终目的是建立钢铁行业数据库，其中有比较多的指标要进行确定，比如钢铁产量、去除污染的装备种类及相关技术、运营的时间等。上述数据的获取主要通过中国统计年鉴来过得其中有比较详细的数据，这些年鉴分别对能源、钢铁工业、等多方面的数据进行了统计。该行业生产的一般只有三类，分别是粗钢、生铁和钢。污染物控制技术本次的毕业设计首先明确的是要对何种污染物进行研究，本文选取了CO2、SO2、NOx和PM2.5四种污染物进行研究。钢铁行业的污染物控制技术（此处主要指末端治理技术）主要为脱硫、脱硝和除尘技术等。在2016年最后阶段，已经有九成以上的钢铁公司进行相关脱硫脱硝装备的更换。脱硫技术烧结与球团是钢铁工业中排放SO2的重要工序。钢铁脱硫控制技术主要应用在烧结和球团工艺。上述技术按照脱硫原理可以分为三类，主要包括湿法、半干法和干法，其中第一项可以运用的方法比较多，包括钠碱法、双碱法等等；第二项技术主要用的技术包括旋转喷雾干燥法(SDA)、NID法等等。第三项技术主要借助一些吸附剂进行脱硫过程，主要有活性焦法和SDS。根据文献调研，其主要脱硫措施及脱除效率如表3-1所示。表3-1主要脱硫措施及其理论脱除效率脱硝技术经过充分的调研发现，钢铁企业NOx排放量中有很大一部分是来自于烧结和高炉冶炼的过程，其占的比例相当大，大约为70%。因此我们要对上述两个过程进行严格的把控，尽量降低烧结、高炉烟气过程中产生的NOx，只有通过这样的方式才能减少NOx排放量。针对第一个过程中产生的NOx，主要有有几种方法可以将其处理掉，方法为过程控制以及对末端烟气进行相关的过滤剔除。有几种比较常用的脱硝方法，主要是利用化学原理进行，包括选择性催化或者非催化还原法氧化法和活性炭等等。这其中有几种要使用到的脱硝还原剂，一般会采用有氨水、液氨和尿素。使用烟气循环技术的脱硝手段可以通过部分NOx的热分解消耗而使脱硝效率达到40%-70%。这样NOx的还原率为45.2%，上述方法可以有效降低SO2的排放量。想要进行脱硝过程，一般就会使用干法原理，其中用到的比较重要的材料是活性炭，利用该种材料的吸附性能，该方法可以将排烟除尘、脱硫、脱硝三大功能于集于一体，所有可以称之为比较复合的脱硝技术，这也表明当今脱硝技术已经迈进了一个新的台阶。已经有公司利用该方法得到了比较好的脱硝效果，例如天创，其脱硝率足足提高到了40%。SCR技术主要作用是进行脱氮过程，这一过程要用到相关的催化剂，在起催化作用下将会发生NOx转化成N2的情况。这一方法已经在日本和欧洲推广开来。主要是因为该项技术具有比较高的脱氮率，一般都会达到70%以上。更有甚者已经利用该项技术将脱硝率比现在足足提高了10个百分点，就是台湾的一些企业。然而当今该项技术有一个比较大的缺点就是成本消耗较多，另外我国对NOx的排放并没有至今严格的标准，因此该项技术在我国并没有得到的比较大的推广。氧化吸收法主要过程是将氮的一氧化物转换为NO2、N2O3或N2O5的过程，然后还要经过吸收才能完全去除，主要用用一些碱性物质，去除效率可达50%以上。（3）除尘技术钢铁生产过程中每个工序都会排放一定量的颗粒物，其中烧结、炼铁和炼钢工序是钢铁生产中烟粉尘排放的主要来源。在工业当中，对于粉尘的清除并不是简单地依靠除尘器进行除尘，还是根据许多的除尘机理进行使用，每一种除尘机理的不同，设施也不同，主要在工业当中使用的除尘器为机械式，湿式、电以及过滤式。根据不同的调查研究，使用最好的是布袋除尘，但是前者运行成本较高，能够进行对与烧结造成影响。由于高温烧结烟气排放量和水蒸气含量大，如果使用布袋除尘器，会由于热损失和突然减速，使一部分水蒸气被液化并吸附在除尘器上，会影响除尘效果。高炉炼铁领域中主要使用袋式除尘器，其中PM2.5和TSP的去除效率分别为93.20%和99.39%。高炉煤气干湿布袋这种技术在钢厂当中使用的比较广泛，也是一种普遍使用的技术。该技术的特点是效率高、稳定性强，并且成本低、耗能少。在18年的时候，普及率在一半以上。袋式除尘器平均效率都在99%，即可以平均值进行计算。（4）温室气体减排在钢铁工业当中，排放的气体里面最多的是二氧化碳，会造成大部分的温室效应。二氧化碳也是消耗能源最多的气体。钢铁制造流程CO2排放源繁杂但主要集中在铁前系统。排放因子（1）SO2根据已有的研究，钢铁生产的过程当中使用的主要燃料是煤炭。一些硫输入在铁矿石能够占到90%，在燃烧的过程当中会产生一些二氧化硫的排放，其铁矿石当中的硫化物以及硫元素会大量的存在。而燃烧过程当中会进行反应，发生氧化，形成一个烧结，产生二氧化硫，为有害气体。烧结过程中，SO2存在于区域，即SO2扩散沉淀区、SO2燃烧沉淀区和SO2吸收区。在该区域当中被许多碱性物质以及液态水能够对二氧化硫进行一个吸收的作用，降低有害物质的排放[26]。钢铁行业二氧化硫的排放因子取决于燃料的硫含量、原料、设备的类型和规模以及脱硫设施的去除效率。烧结球团是主要产生二氧化碳的一个物质，在钢铁流程当中很常见。不同省份当中的铁矿石存在的不同差异。所以说为了使实际值更加接近，对于不同省份煤炭的硫含量进行了一个考虑，然后统一形成一个排放因子。我国商品煤含硫量分布区域差异明显。研究表明，中国东部沿海地区和东北地区的燃煤硫含量普遍不高，而西南省份（如四川和贵州）的煤硫含量却很高。本研究采用这些省份商品煤的硫含量。我国国产铁矿石平均硫含量在0.17%左右，其中不同地区当中的含量不同，华东、华中地区含量是比较比华北、东北地区的高。我国进口的煤炭行业里面的硫含量是比较低的。在18年的时候，我国对于煤炭资产量能够达到14.5亿吨，是我国的60%以上的使用能源。但是考虑到其会产生比较大的排放因子，每个省份的排放因子并不明确清楚。因此要对于每个省份的铁矿石排放因子进行一个核算，并进行修正。近年来，烧结球团脱硫设施普及率迅速提高。2012年，全国共投产钢烧结脱硫装置389台，投产球团矿脱硫装置44台。在2014年的时候，数值能够在526和39台。使得硫含量进行减少的最有效方法是湿式脱硫，效率比较高。本篇文章对于我国的钢铁行业当中的脱硫方法进行研究，其中湿式脱硫是主流的手段，效率比较高，能够在90%以上。但是石灰石以及氧化镁两种方式进行脱硫，效率也比较高，在95%。两者进行比较（半干法）脱硫效率略低，一般在85%～95%之间，如表3-2所示。表3-2钢铁工业各工序产污因子（2）NOx钢铁在生产过程当中，使用的燃料为气体燃料，发生氧化反应过程当中会产生一些焦粉，然后作为一个燃料进行燃烧。其中会形成一个氮氧化物。该物质生成主要是在高温下进行。在烧结、炼铁的过程，会存在一个氮氧化物的排放。烧结工艺是钢铁行业NOx排放的主要来源，因为能源主要是煤粉和焦炭，燃料型NOx，是生产最为主要的方式，可占总量的80%-90%，NOx占总60%-70%，产生的NOx主要是NO。仅存在少量的NO2。NOx将通过钢水保温、烘烤包装和连铸切割产生。而且，电炉在对生产过程当中，每吨钢进行燃烧会产生一个比较高的排放因子，比转炉高，在轧制过程当中也会形成一个排放因子，使用的燃料为天然气会有一些氧化物的生产[27]。燃料当中也会含有一些氮含量的燃料。经过一个空气系数的控制，在对于烟气进行循环的过程当中，低氮燃烧能够对于氮氧化物进行进一步的控制。在钢铁行业当中使用比较多，可以降低到20%-50%。但是对于排放当中污染处理的等级不同，我国对于一些脱销技术并没有进行一些开发。在13年的时候，活性炭的治理手段开始使用，因此本研究未考虑烧结过程的末端处理。由于烧结过程是钢铁工业NOx排放的主要来源，目前来看，根据不同规模的排放因子进行一个考虑，可以有效地减少钢铁行业当中的排放物，对于一些环境治理具有一个比较好的意义[30]。目前来看，氮氧化合物的排放，主要是由于排放浓度以及烟气量而造成的，所以说可以根据我国的二污普调查手册可以进行计算。（3）PM对钢铁行业各种工序及规模的分析研究得到其PM10和PM2.5进行分布的排放因子如表3-3所示[31]。表3-3钢铁行业颗粒物分粒径排放因子雷宇等梳理了布袋除尘器、电除尘器、湿式除尘器和机械除尘器四种颗粒物排放控制技术的分级去除效率和两种无组织排放控制的综合治理效果，其去除效率如表3-4所示。表3-4钢铁行业颗粒物控制措施的分级去除效率η/%（4）温室气体在我国的碳排放层面，钢铁企业的研究方向主要有两条工艺路线，即高炉-转炉（BF-BOF）长流程路线和电弧炉（EAF）短流程路线，我国的钢铁企业主要生产流程是焦化、烧结、球团、炼铁、炼钢和轧钢，这也就导致该行业会产生比较多的污染物质，主要是温室气体，包括CO2、CH4和N2O，但是后两者所占比例不超过5%，所以钢铁温室气体排放研究主要以CO2为主，其温室效应贡献大约占95%。其中CO2排放最多的工序应该是烧结球团工序，占了很大的比例，大约为95%。EAF短流程路线是指电弧炉与钢材深加工相结合的炼钢流程。它的优势是废钢再回收利用，流程更加环保，作为源头消除了大部分污染物。EAF短流程在我国的产量整体呈上升趋势，发展十分迅速。在2018年，我国的电炉粗钢产量达到9143万t。国内外研究者已对其碳排放量和排放强度开展了研究。根据IPCC参数、统计数据以及相关文献的能源消耗和碳排放数据，估算出电炉法再生粗钢的碳排放强度约为0.480tCO2e/t。BF-BOF长流程炼钢工艺是我国钢铁生产的主要方式，主要流程是焦化、烧结、球团等多项生产单元。有研究基于C-MFA方法研究了一些比较大的企业碳排放量的情况，这些公司主要生产粗钢，而且产量普遍1000万ｔ以上。该企业除了主要的长流程生产单元，还拥有发电、石灰窑、动力转化多种可以起到辅助作用的单元，主要生产一些比较小的工件，其中还是粗钢的碳排放量是最多的，大约有1.94tCO2/t，间接碳排放量为0.13tCO2/t，碳排放抵扣为0.25tCO2/t，整体为1.82tCO2/t。排放量计算根据所查询的活动水平和相应年份的排放因子，分别按以下公式计算中国钢铁企业各年各工序的污染物排放量。通过排放因子数据库，结合焦化、烧结、高炉、转炉、电炉和轧钢工序的产量和规模信息，计算出各省和全国钢铁行业各工序污染源排