铁合金硅锰生产线二氧化硫产排污系数核算

李红蕊，耿嘉伟，王国栋，何婷，王克勤，李海波

（湖北大学资源环境学院，湖北 武汉430062）

铁合金硅锰生产线二氧化硫产排污系数核算

李红蕊，耿嘉伟，王国栋，何婷，王克勤，李海波

（湖北大学资源环境学院，湖北 武汉430062）

根据我国硅锰铁合金生产企业分布、工艺特点以及污染物排放情况，按产品、原料、工艺、规模4要素对硅锰铁合金生产企业进行“四同组合”分类，共分二类，即矿热炉≥1万kVA为大中类；矿热炉＜1万kVA为小类.同时考虑地域特点选取样本调查企业，大中类共选取5家企业，小类共选取6家企业.通过现场调查和实测得到企业污染源产生和排放原始数据和实测数据，采用类比法、经验判断法、物料衡算法，对所得的数据进行整理、分析、甄别，获取有用数据，得到硅锰企业不同规模生产线二氧化硫的产污量和排污量.依据产、排污系数的数学表达，采用加权平均法计算出铁合金硅锰生产线二氧化硫的产、排污系数.

二氧化硫；产排污系数；治理

1 硅锰合金生产现状

硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其他元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金［1］.硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中、低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂.锰硅合金可在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼.随着钢铁行业的发展，硅锰合金需求量处于增长状态.表1为我国硅锰合金产量.

表1 我国硅锰合金各省分布产量 万吨

2 硅锰合金生产工艺及流程

硅锰合金的生产工艺主要为矿热炉工艺.矿热炉是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极来冶炼硅锰合金的一种工业炉窑［2］.矿热炉法生产铁合金的主体工艺可以概括为：原料破碎、配料、装料、还原冶炼、出料.具体的工艺流程图见图1.

图1 矿热炉法的生产工艺流程图

3 二氧化硫产排污系数核算方法

3.1 硅锰合金生产线分类

3.1.1 分类方法 四同组合［3］是指在某一行业中，对产品、原料、生产工艺和生产规模这4种要素的组合.每个四同组合代表相同（类同）的产品、相同（类同）的原料、采用相同（相近）的生产工艺、具有相同（相近）的生产规模.

3.1.2 分类结果 根据我国硅锰铁合金生产企业分布、工艺特点以及污染物排放情况，按产品、原料、工艺、规模4要素对硅锰铁合金生产企业进行“四同组合”分类，共分2类，即矿热炉≥1万kVA为大中类；矿热炉＜1万kVA为小类.

3.2 样本企业的选取

3.2.1 选取原则 样本企业的选取要遵循差异性原则：既要选取技术和管理水平高的重点大中型企业，又要选取技术和管理水平较落后的地方性中小型企业，利于数据的全面覆盖.另外，中小型企业由于治理设施的不完备，污染物的排放具有典型性，故此侧重于这类企业的选取［4］.此外，优先选择具有污染治理设施的硅锰生产企业，这样可以了解掌握不同污染治理设施的处理效果.

3.2.2 选取结果 依照上述原则，同时考虑地域特点选取调查样本企业，本项目对硅锰大中类选取了5个企业，小类选取了6个企业.

3.3 二氧化硫产排污量的调查结果通过现场调查和委托调查获得历史数据，同时通过选择监测点位，依据相应的监测方法，制定详细的监测方案对历史调查数据中缺失的相关数据进行补测；通过与样本企业环保人员一起进行现场勘察，以生产线或环保治理设施为单元，兼顾四同组合类别，对二氧化硫进行现场实测获得实测数据.调查结果见表2、表3.

表2 硅锰生产大中类企业二氧化硫产排放情况表 kg

表3 硅锰生产小类企业二氧化硫产排放情况表 kg

3.4 二氧化硫产排污系数的核算

式中：Oijk——企业i实测批次j在实测周期内污染物k的产生量；Pij——企业i实测批次j在实测周期内的产品产量.

3.4.2 企业原始排污系数的核算 原始排污系数是指在四同组合的基础上，单个企业在典型工况生产条件下，产生的污染物经治理设施处理后的排污量与主要产品产量的比值，具体表达形式为：

式中：O′ijkt——企业i实测批次j在实测周期内，污染物k在末端治理技术t下的污染物的排放量.Pij——企业i实测批次j在实测周期内的产品产量.

3.4.3 工艺产污系数的核算 硅锰金行业的工艺产污系数是指在某一四同组合条件下，结合该行业的实际情况，对若干个企业原始产污系数进行加权计算所得值.污染物的工艺产污系数Gk为：

式中：Gik——企业i污染物k的产污系数；Wi——企业i对于企业产污系数的权重.n——四同组合条件下实测的企业个数.

3.4.4 工艺排污系数的计算 工艺排污系数是指在某一四同组合下，结合该行业的实际情况，对若干个企业原始排污系数进行加权计算所得值.污染物k在末端治理技术t下的工艺排污系数G′kt为：

式中：G′ikt——企业i污染物k在末端治理技术t下的排污系数；Wi——企业i对于企业排污系数的权重.n——四同组合条件下实测的企业个数.

4 二氧化硫产排污系数核算结果

4.1 二氧化硫企业产排污系数核算结果现以大中类企业中的企业1为例，说明企业二氧化硫产排污系数的计算方法.通过对该企业历史数据和现场实测数据的整理，得出其二氧化硫日产生量为214.96 kg，经过过滤式除尘法处理后，排放量为213.14kg.经过对本次所选企业实测所得的数据采用经验判断法、物料衡算法和类比法进行整理分析，通过对比判断，这些数据都是正确可用的.

（1）企业产污系数计算.由于本项目对所有样本企业的实测批次均为1，并且测量周期为1d，企业1的大类在测量周期内的产品产量为240t.故此，企业产污系数为：

（2）企业排污系数计算.企业二氧化硫排污系数为：

按照上述方法，分别对5个大中类企业和6个小类企业的二氧化硫进行产排污系数的核算，结果分别见表4、表5.

表4 大中类二氧化硫企业原始产排污系数

表5 小类二氧化硫企业原始产排污系数

4.2 二氧化硫工艺产排污系数核算结果

（1）大中类二氧化硫工艺产排污系数计算.根据专家赋值法和经验判断法，通过对数据的甄别，由本行业专家确定权重值.表6为大中类各企业产污系数及其所取权重值［6］.

根据工艺产污系数公式，得出大中类二氧化硫工艺产污系数为：

表6 大中类各企业产污系数及所取权重值

根据相同的方法计算，得出大中类二氧化硫工艺排污系数为0.485.

（2）小类二氧化硫工艺产排污系数计算.小类二氧化硫的工艺产污系数为1.211，工艺排污系数为0.753.

5 结论与建议

5.1 结论在对硅锰合金行业二氧化硫产排污系数核算研究的过程中，通过对四同组合的划分、样本企业的选择、历史数据的收集和现场调查，以及产排污系数的核算，可以得出以下的结论：

（1）经过多年的发展，我国已经成为硅锰合金生产大国和出口大国，硅锰合金的生产方法主要是矿热炉法.但是，我国硅锰合金行业生产以中小型企业为主，生产技术落后、污染治理设备陈旧或没有，无组织排放现象严重，污染了环境，严重制约了企业和当地经济、社会的可持续发展.

（2）二氧化硫的排放在“十一五”后明显减少，但仍有些企业由于生产技术落后，污染处理设施落后，二氧化硫的排放仍然比较严重.

（3）通过本项目的研究，最终得出了硅锰合金二氧化硫工艺产排污系数，为将来硅锰合金行业的污染源普查提供了技术支持，也为环境保护政策的制定提供了科学的理论依据.

5.2 建议针对上述情况建议采取以下措施：

（1）制定严格的工艺操作规程，加强安全监督和管理，提高职工的安全意识和环保意识.对电炉、管道、阀门、接口处都要定期检查，严禁跑、冒、滴、漏现象的发生.

（2）健全冶炼车间的通风系统.

（3）定期排查并消除可能导致事故的诱因，加强安全管理，将非正常工况排放的机率减到最小、采取措施杜绝风险事故的发生.

（4）改善能源结构，开发利用清洁能源［7］.（5）大力推行清洁生产，淘汰落后的生产工艺和设备，采用先进的脱硫技术，保证二氧化硫达标排放.（6）加大执法力度，严格监督管理［8］.对污染严重而又达标无望的污染源，要坚决取缔；对不按规定加装脱硫设施的单位予以重罚.

［1］张惠棠.锰系铁合金的现状和发展趋势［J］.中国锰业，1996，14（4）：13－15.

［2］Elsevier Ltd.Strategic alliance for ferroalloy powders［R］.Metal Powder Report，2006，61（6）：4.

［3］张伏生，姚群，黄琪.铁合金电炉烟气的能量回收与净化［J］.工业安全与防尘，1990（5）：30－31.

［4］宋晋乐，康国柱.无害化、资源化铁合金生产的实践［J］.铁合金，2004（5）：19－21.

［5］全国污染源普查工作办公室.第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册［R／OL］.2008－02－20，http：／／cpsc.nep.gov.cn／.

［6］欧茯葆.浅谈铁合金生产的物料平衡计算［J］.湖南冶金，1993（6）：22－24.

［7］韩非，李日强.山西省二氧化硫污染现状及控制对策［J］.科技情报开发与经济，2009，19（15）：117－118.

［8］庄晶.二氧化硫污染状况调查与分析［J］.辽宁化工，2010（2）：180－182.

Manganese ferroalloy production capacity of sulfur dioxide emission factor accounting and countermeasures

LI Hongrui，GENG Jiawei，WANG Guodong，HE Ting，WANG Keqin，LI Haibo
（School of Resources and Environment，Hubei University，Wuhan 430062，China）

Based on the locations，technical characteristics and pollutant emissions of manganese ferroalloy production enterprises，under the"si tong zuhe"principles as products，materials，technology and scale，dividing the enterprises into two categories，medium and large class（power≥10 thousand kVA）or small class（power＜10thousand kVA）.Taking the geographical features of the sampling survey enterprises in consideration，choosed 5enterprises as the first one，6enterprises as the second one.Raw data and real data of pollution sources and emissions were measured by field surveys，and all data were collated，analyzed，and screened with the use of analogy method，the experience methods，and material balance method to get the amount of sulfur dioxide pollution and emissions produced by the manganese line of enterprises of all sizes.Based on the mathematical functions，the production and the discharge coefficients of sulfur dioxide manganese ferroalloy were calculated using the Weighted Average Method.

sulfur dioxide；the production and discharge coefficients；measure

X502

A

1000－2375（2011）04－0425－04

2011－04－17

李红蕊（1989－），女，本科生；李海波，通信作者，教授，E－mail：lhb＠hubu.edu.cn

（责任编辑 游俊）