双碳背景下钢铁企业超低排放改造中的几个问题及对策建议.docx

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1、双碳背景下钢铁企业超低排放改造中的几个问题及对策建议为了深入贯彻、全面落实某某某主席生态文明思想和全国生态环境保护大会要求，推动实施钢铁行业超低排放，生态环境部等五部委于2019年4月联合发布了关于推进实施钢铁行业超低排放的意见(环大气(2019)35号)；2023年11月22日，习主席在二十国集团领导人利雅得峰会“守护地球”主题会上致辞，宣布中国将力争二氧化碳排放2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和，中国将坚定不移加以落实。此后钢铁行业的超低排放改造在全国迅速铺展开来，特别是位于京津冀地区2+26城市的钢铁企业力度尤大，并取得了明显的成效和许多宝贵经验，但仍然有一些依规定推行的技术和

2、方法，如热风炉低氮燃烧、高炉煤气精脱硫、电炉二嗯英排放控制、产尘点无组织颗粒物逸散的控制等，在实际推行中颇有难度。而钢铁行业同时也是未来碳减排的重点领域，已有多家企业开始了碳减排项目，但目前的超低排改造和碳减排无论是从政策还是技术路线上都还是两条并行路线，未见其对相互交叉和影响的研究。2023年3月18日6家环保组织联合举办的“全国钢铁行业超低排放与碳中和”在线研讨会上，发布了钢铁行业超低排放第三方观察分析报告，总结了目前超低排放改造中存在的主要问题，但主要关注了与排污许可证的衔接、清洁运输、无组织排放的控制、在线监控等管理方面的问题，未涉及实际的减排技术问题。实施超低排放的政策和技术指导文件

3、是环大气201935号关于推进实施钢铁行业超低排放的意见（意见）和2019年10月中国环保产业协会发布的钢铁企业超低排放改造实施指南（指南），本文总结多家钢铁企业超低排放改造实施中遇到的一些难点问题，结合既要减排又要节能降碳的基本要求，探求分析这些问题原因，并提出若干建议。1.钢铁企业无组织烟尘的控制问题无组织烟尘的特点全流程的钢铁企业，往往有数十个车间、几千个大小不同的产尘点，虽然主要产尘点都有控制措施，但并无统一、标准的方法，效果也不尽相同；有些产尘点是位于地下室或者全封闭车间里面的，实际上无须再过度采取措施，而有些产尘点的确难以封闭，如大包回转台、红焦罐车等，目前还没有企业采取过有效措施

4、。意见对无组织烟尘的控制要求意见的要求是：“产尘点及车间不得有可见烟粉尘外逸”，为此要求企业对产尘点和工作场所进行全面视频监控和安装TSP视频监控仪。问题是钢铁企业无组织烟尘点多而分散，空间环境各异，不仅完全做到“不得有可见烟粉尘外逸”非常困难，还在于“可见”并非一个严格的定义，并且在封闭空间内的“外溢”也不会对外环境产生影响。另外，全面的视频监控措施看似简单，实则难度很大，上千个TSP视频监控仪即使能做到在中控平台以阈值过滤来显示和监控，其维护和更新也是一个大问题，因为它们大都位于温、湿、尘条件恶劣的车间环境中，故障几率高，时间一长维修更换工作会疲于奔命，必定会慢慢放弃大多数的点。这是目前超

5、低排放改造和评级中最难掌握尺度的地方，也是企业颇有微词的疼点，几乎没有完全达到要求的企业。改进无组织烟尘控制的思路应该认识到，无组织排放控制的根本目的应是减少对厂区外环境的影响，因此监控的重点应是厂外环境而非车间内环境，在做好主要无组织烟尘源严格控制的基础上，针对一般无组织源应该寻求一种更为简单有效的控制措施和管理方法。为此建议：以工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素(GBZ2.12019)标准来判断车间粉尘浓度。该标准中列出了工作场所空气中49种粉尘的职业接触限值，对于钢铁企业的大部分车间，可用49#一其他粉尘的PC-TWA总尘浓度限值(8mgm3)来作为强制性考核标准。在车间

6、操作岗位上如行车、炉前、值班操作等岗位上监控相应粉尘浓度，达标则认为车间无组织粉尘控制措施合格，进行定量性评定。因为岗位粉尘浓度要达标，产尘点必然需要有效的控制措施,监督单位就有法可依，企业就会主动作为。应使工人和管理者普遍知晓该标准并作为考核依据，从劳动者自身的健康利益来说，超标了他们就可以依法维权，这对推动企业自觉自主进行无组织逸散的治理和改善车间生产环境具有非常积极的意义。应尽可能密闭门、窗、罩等来增加有限空间的负压，而不是单纯靠增加抽风量来收尘，应避免因为强力抽风后风量增加、颗粒物浓度降低但排放量并不减少甚至增加的情况。建议在车间内设置压差表，保持车间内微负压，就可认为车间基本没有粉尘

7、外溢，而不必无差别地针对车间的每一个产尘点采取措施。特别是一些位于地下空间的设施和封闭区域,不应无条件封闭、除尘，这样不仅增加了动力消耗，还实际增加了污染物排放量。避免室内环境卫生检查式的要求。1.3.4除少量厂区微站外，建议在厂区恢复设置若干降尘缸，按季监测厂区降尘量并与当地对照区的降尘量相比较，超过一定倍数则可认为厂区无组织扬尘控制不合格，应采取措施去改善。这比依靠厂区微站进行判定，更合理更方便也更经济。2.焦炉生产时无组织排放控制问题和建议焦炉是大型钢铁企业的必备设施，生产环节的无组织排放点很多，相对而言，备煤和化产环节比较容易采取措施去控制，而焦炉装煤、平煤、推焦过程时的烟尘控制效果大

8、多不理想，因为收集装置无法做到和焦炉碳化室的无健对接。2 .1红焦输送时的无组织排放控制中含总硫150mgm3计算，总含硫量高达24万3如果进行精脱硫，则每年约可减少硫排放18万to从碳化室推出的焦炭落入下面的接焦罐，这时焦炭接触空气后熊熊燃烧，直到焦罐车移动到干熄焦塔位置、盖上熄焦罐的盖，燃烧才停止。这段时间燃烧损失的焦炭，估计约为总量的1%左右，焦炭含硫不低于0.5%,那么全国一年红焦输送时无组织S02的排放量可以达47000to目前有企业考虑给红焦罐加盖来减少这个无组织逸散，但还没有成功案例，故也做不到“产尘点及车间不得有可见烟粉尘外逸二目前只能建议a.尽量缩短出焦操作时间和运输时间；b

9、如果红焦罐运输距离较长，可中途加盖。出焦前的荒煤气放散无组织排放控制出焦时碳化室上升管都要提前半小时打开放散煤气，目的是排除碳化室顶上部的炭黑。目前这部分烟气都是未加处理直接排放，以2023年全国焦炭产量为4.7亿t计，这部分的无组织排放估计约S02：39950t.颗粒物39950t,NO某5490to建议：超低排放技改从政策要求上关注这个环节，把单个上升管的排放集中收集到一个横管，除尘、脱硫后排放。从技术上讲，没有难度。炉顶和炉体两侧平台的无组织排放控制这里也是无组织扬尘的一个重点区域，因为装煤和推焦频繁且都有遗撒，在高温烘烤下遗撒的煤或焦炭会不断地燃烧和冒烟，所以清扫几乎是不间断的进行，清

10、扫物料大多从两侧平台的高度直落地面，扬尘明显。建议设置溜槽使清扫物料直达地面容器。3 .4装煤、平煤、推焦过程时的烟尘控制不应以单纯加大抽风量来减少无组织逸散，更应从设计和控制技术去考虑如何使对接的缝隙最小、操作的时间最短、动作的幅度最小、带出的物料最少。3.意见对高炉的两项技术要求高炉是钢铁生产的最关键设备，也是未来碳减排的重点对象。在超低排放改造的相关要求中，目所以这是一项环保意义巨大的工作。理论上，脱除高炉煤气中的硫（以CoS、H2S、CS2为主,少量C4H4S、CH3SH、CH3CH2SH.CH3SCH3等）方法不少,但已报道的工程实践不过12家，且都忌运营成本，可见还没有找到一种能普

11、遍接受的技术路线，尚属前沿探索阶段，多家新建和技改升级企业的设计中也未见考虑。难点在于：（1）高炉煤气数量巨大，用户分散，给末端脱硫设施的布置带来了困难；同时必须要考虑运营成本能普遍接受。（2）高炉煤气中难以脱除的无机硫占70%以上，煤气中杂质多，除含有N2、C02,还含有氯3、氟4等，它们对用于精脱硫的水解催化剂有抑制作用，能缩短催化剂寿命；（3）高炉煤气连续不断的产生和使用，很多企业甚至取消了高炉煤气柜，这就要求在中间运行的脱硫设施非常稳定可靠，不因频繁故障影响前后工序的正常运行；（4）要保证脱硫后的高炉煤气的温、压损失不大，不影响后续工序的正常使用。（5）鉴于目前高炉煤气精脱硫技术尚不成

12、熟，意见又建议“高炉喷煤应使用0.4%以下的低硫煤”，也是值得商榷的。因为煤的含硫量越低，有机硫占比就越高5,不计成本使用这种特低硫煤，也不一定会减少高炉煤气中的有机硫含量。（6）由于高炉煤气中CO含量一般只有25%,其余还有55%的N2和15%的C02,它们既不助燃，作为烟气还大量带走CO燃烧产生的热量，导致高炉煤气的燃烧温度偏低（理论温度V130（C）,常温下燃烧不稳定。于是很早就有人提出将高炉煤气中的CO2和N2分离出来然后脱硫，以提高其热值和扩大使用途径68,称为高炉煤气的提质。在当今碳减排和污染物减排双管齐下的背景下，这一思路值得重视。那么开发一种高效低成本的分离材料就是今后努力的方

13、向了，张文鹏9进行了氧化石墨烯/碳纳米管分子筛膜从高炉前均压放散煤气的引射回收技术已经基本1成熟，但意见提出的高炉煤气精脱硫、热风炉低氮燃烧等还没有非常成熟可靠的技术。3.1 高炉煤气精脱硫技术尚难推广2023年全国生铁产量为8.89亿t2,以煤气煤气中分离C02和N2性能研究，结果令人鼓舞。但这是一项实验室研究成果，要用于实际工程尚待时日。因此建议：（1）新建高炉（新建、技改升级、产能置换等）不应盲目设置高炉煤气精脱硫设施，但应预留充裕场地，跟踪成熟适用技术的出现，可随时建设。（2）使用低硫煤时应分析煤中总硫和有机硫比重，避免使用有机硫过高的煤炭。（3）强制高炉煤气进行脱酸，可大大提高设备寿

14、命，技术成熟、经济，还可脱除部分H2S。3.2 热风炉低氮燃烧值得商榷意见规定，“高炉热风炉应采用低氮燃烧工研究可知，低氮燃烧的本质是降低燃烧温度以减少热力型NO某的生成，当燃烧温度低于1300。C时1011,热力型NO某就基本不会产生。传统的热风炉设计，燃烧温度若低于130(TC,供风温度就只有11001150,会加大高炉能耗和污染物排放，降低风温10(TC,会增加焦比1520kg/t、降低高炉效率3%以o因此意见的规定是值得商榷的。多年来高炉风温的工艺研究方向是尽量提高风温12,国外高炉的风温普遍达到1200以上，先进高炉的风温达到1350,这时候热风炉的燃烧温度可达1550,热力型NO某

15、就会大量产生。可见，高风温的好处和低No某排放之间是有矛盾的，在双碳背景下，使其达到一种最佳平衡才是应该追求的方向。因此建议：(1)不采用低氮燃烧技术，使用单一高炉煤气，就可以达到NO某V50mgm313的要求。因高炉煤气的理论燃烧温度不超过1300oCo但这时候高炉风温在I1OO115(TC左右，会增加高炉焦炭消耗，降低高炉效率，总体上不会减少对环境的影响。所以，适当提高风温仍是必要的，可掺烧焦炉或者转炉煤气，以混配热值控制燃烧温度不超过1325为宜。(2)在控制燃烧温度不超过1325。C的前提下，从工艺设计和材料使用上下功夫，尽量缩小燃烧温度和供风温度的温降。传统设计上这个温降在150200,如果能降低到50。C左右，就可使供风温度达到1250。C左右，满足大型高炉的工艺要求。目前已有工程实例13正是基于这一思路实现了的50。C左右的温降供风，但宣传上以低氮燃烧技术为赞点，有误导之嫌。4.电炉烟气超低排放改造问题我国钢铁行业吨钢碳排放量，高炉一转炉工艺为182.2tt钢，电炉工艺为0.40.8tt钢，所以从碳减排的角度而言，电炉钢是今后发展的重点，而2023年全国电炉粗钢总产量仅为0.96亿吨，只占全国粗钢产量的9%2。电炉烟气超低排放改造的难度远高钢铁企业的其他设施。按照指南要求，电炉应该配置屋顶罩+密闭罩+第四孔排烟装置，按照炼钢工艺污染防治最佳可行技术指南