钢铁行业绿色生产状况分析研究

2018-07-04梁钜鑫范国庆

四川有色金属 2018年2期

梁钜鑫，范国庆

(1.攀枝花市环境信息中心，四川攀枝花 617000； 2.攀枝花市环境保护局，四川攀枝花 617000)

钢铁行业作为重要原材料的生产和加工部门，是关系着国计民生的基础性行业。钢铁行业面临产能过剩和能耗过大的双重影响，加之能源供需矛盾和环境污染的日益严重，因此，节能减排势在必行[1-2]。绿色生产是实现节能减排的重要途径[3]。各种数据显示，作为重要的工业行业，我国钢铁行业目前产能过剩同时进入利润低谷期，能源利用率较低，能源消耗和污染物排放占全国工业比例较高，面临着能耗过大和污染严重的双重影响，开展绿色生产，实现节能减排的意义深远。钢铁行业开展绿色生产对我国整体节能减排具有重要意义[4]。钢铁行业产量、能源消耗量及利润变化见图1，总体呈明显快速增加态势。图2是2005年-2010年钢铁企业污染物排放量的变化，从图中可以看出因钢铁行业实行清洁生产，推行环保技术，除了SO2外，烟尘、粉尘和COD基本呈明显下降趋势，若考虑钢产量的增加，吨钢SO2排放量也逐年降低。因此，钢铁企业的减排离不开绿色生产[5-6]。总体来说，鉴于钢铁行业的重要地位，以及高能源消耗和强污染的行业现状，钢铁企业应积极采取绿色生产措施，能更有效完成节能减排这一重要任务。

1 钢铁行业绿色生产状况分析

1.1 绿色生产概述

图1 2005-2010年钢铁行业产量、能源消耗量和利润变化图Fig.1 2005-2010 steel industry output,energy consumption and profit change diagram

图2 2005-2010年钢铁行业污染物排放量变化图Fig.2 2005-2010 steel industry pollutant emission change diagram

绿色生产也称为清洁生产，其含义是指以节能减排为目标，以“源头预防为主”的绿色理念，在生产的全过程中采用技术革新手段、管理调控手段和结构调整手段，综合提高能源的利用率和减少污染物的排放，以达到资源能源的综合利用和污染物产量最小化的一种综合措施[7]。钢铁行业是我国资源使用和能源使用密集型的行业，是国民经济重要原材料的生产和加工行业，其生产规模大，资源和能源消耗巨大，生产管理模式粗放，是能源资源消耗大户，也是环境污染大户。因此，在钢铁企业开展绿色生产对于钢铁企业实现节能减排意义巨大[8]。

通过使用污染性较小的绿色原材料，积极革新绿色生产工艺，采用先进的生产设备生产出绿色产品、加强生产管理、加强过程控制、提高员工素质、减量循环利用废弃物为主要途径，从而达到“节能、降耗、减污、增效”的目的。钢铁企业开展绿色生产减少了能源消耗，从源头上控制了废气、废水、废渣的产生，减少了钢铁企业能源消耗成本和污染物末端治理成本，提升了钢铁企业的效率和创新[9-10]。一般而言，我国钢铁企业进行绿色生产可以大致分为准备阶段、研究和分析阶段、方案形成阶段、绿色生产方案实施4个阶段如图3所示。

图3 钢铁企业绿色生产开展流程图Fig.3 Process diagram of green production in iron and steel enterprises

1.2 焦化工序绿色生产管理

焦化以煤为原料，通过焦炉炼焦为金属冶炼提供焦炭。高温炼焦得到的焦炭，成为了工业部门的燃料和原材料，焦化一般由备煤、炼焦、煤气灰尘和精制、焦油加工等工序组成。焦化工序的主要污染物是粉尘和废气，其主要污染问题有：①水消耗量大，造成水资源的浪费和污染；②余热没有很好地回收利用，反而要消耗更多的冷媒进行冷却；③烟尘、废气不能有效处理，对环境造成巨大的影响；④含磷废物和污泥为主要的固体废弃物，如不能有效处理，会造成很大环境污染[11]。

针对焦化工序绿色生产管理的主要措施有：

（1）工艺技术改进：干熄焦技术、炼焦炉烟尘净化技术和煤调湿技术。

（2）原辅料质量管理：严格管理控制外购原辅料实物质量，提高产品合格率，减少焦化生产过程中的物料消耗。

（3）能源管理：对能源消耗进行动态管理、逐级分解指标，落实绿色生产责任完善企业绿色生产管理制度与管理办法。

（4）设备运行管理：确保生产设备的良好运行，减少能耗和污染物排放。

（5）生产组织管理：加强焦化生产流程工序的组织管理工作，及时解决下游生产工序生产不平衡的问题，减少不必要的能耗和物耗。

（6）产品质量管理：严格生产工艺管理，减少金属损耗，提高产品合格率与成材率。

（7）环保管理：将环保重点治理项目列入企业实施计划、加强环保设施运行维护管理和考核、监测超标污染源及排放现象，实现监测调整的互联网信息化。

（8）废弃物管理：分析废弃物产生原因，改进工艺，使废弃物能作为二次利用的能源循环使用，无法利用的废弃物排放要符合国家要求的标准。

1.3 烧结工序绿色生产管理

烧结是将铁精矿粉或粉矿与燃料（煤粉和碎焦）和熔剂（生石灰、白云石粉等）按一定比例进行混合，通过燃料燃烧产生高温，混合料在高温作用下发生熔化或软化，经过一系列复杂的物料化学反应，生产出具有一定强度和粒度，化学成分稳定的烧结矿。烧结过程的污染特点主要有：废气和粉尘产生量大、粉尘产生的点位多、烧结废气脱硫技术不完善而使得较多的酸性气体排入大气和粉尘颗粒小等[12]。

针对烧结工序绿色生产管理的主要措施有：

（1）原辅料和能源：采用优质原燃料、加强原料质量和熔剂质量管理、高烧结原料配比的精确度和采用措施控制固体燃料的消耗。

（2）生产工艺技术：采用小球料烧结技术、采用低温烧结技术、充分回收烧结余热、余热发电技术、变频技术和采用新型节能点火器。

（3）生产设备管理：不断发展、更新和生产设备，提高生产效率。

（4）产品管理：提高产品成品率、提高产品生产效率、增加产品产量。

（5）生产过程控制：在烧结生产过程中提高自动化水平与标准。

（6）废弃物管理：铁烧结工序的主要污染废弃物有废气、粉尘、废水和固体废物等。对于烧结过程产生的粉尘，钢铁绿色生产应采用高效除尘器，实现计算机自动控制除尘系统。要健全粉尘生产点的集气功能，例如增加机尾密闭罩容纳空间从而使粉尘组织能够更大量地排出。同时，还要采取密闭输送、粉尘加湿处理等措施防止除尘时在收集、装卸、运输过程中的二次污染。对于SO2，可以进行烟气脱硫装置的改造；严格实行选矿脱硫，坚持选用低硫的燃料和熔剂，减少SO2的产生。对于废水，烧结环节尽量采用干法除尘。同时，引入冷却水循环系统，可以将排污水作为混合制粒工艺用水和除尘灰加湿用水，减少废水的排放。对于固体废弃物，烧结固体废弃物作为烧结原料进行回收利用。

1.4 炼铁工序绿色生产管理

目前炼铁方法很多，但高炉炼铁工艺仍居主导地位，其主要优点体现在产量高、生产工艺简单、经济技术指标先进、自动化程度高等。高炉炼铁工艺属连续性周期性生产过程，主要反应通过炉料与自下而上的煤气的相互接触中完成。高炉炼铁是钢铁生产中最主要的能耗环节，按国家能耗要求标准占钢铁生产总能耗的71.5%，炼铁工序的主要能源消耗是燃料的燃烧、动力及电力。炼铁工序产生的主要污染物有废气：炼铁废气主要是运输及装料废气、热风炉废气、出铁场废气、冲渣废气、煤气放散、煤粉制备系统废气；废水：炼铁生产所有给水，扣除少量损失外，均转化为废水，其用水量基本与废水量相当。废水包括高炉和热风炉的冷却水、煤气洗涤水、冲渣水。煤气洗涤水是炼铁的主要废水，其水量大，悬浮物含量高，危害大（因其中含有酚氰等有害物质）；粉尘：粉尘主要源于上料装料系统、煤气放散系统和渣铁处理系统。炼铁对大气污染最直接的就是粉尘排放。炼铁粉尘排放占到钢铁冶炼总粉尘排放量的一半以上[13]。

针对炼铁工序绿色生产管理的主要措施有：

（1）减少原辅料和能源消耗：提高入炉矿品位，提高原燃料转鼓强度；提高熟料比；提高入炉原燃料化学成分、冶金性能的稳定性；提高筛分效率，确保精料入炉；控制入炉料粒度，优化原燃料粒度组成；加大喷吹量，提高煤比。

（2）绿色生产管理：原辅料质量管理、能源管理、设备运行管理、生产组织管理、产品质量管理、环保管理等。

（3）生产过程控制：提高自动化控制装备水平。

（4）生产工艺改进：高效喷煤技术、炉顶煤气余压发电、全燃高炉煤气锅炉发电技术、燃气-蒸汽联合循环发电技术、高炉汽动鼓风技术、高炉热风炉双预热技术和变频调速技术。

（5）设备改造与更新：对生产设备改造更新，提高生产设备的稳定性和生产效率。

（6）减少废弃物产生：采用循环利用系统，对废水进行循环利用，减少水污染；增设除尘器和除尘点，改造电除尘，增设除尘管道和吸尘罩，减少粉尘排放。冷却处理后的炉渣可以出售给公路建设企业或水泥厂，实现二次利用。

1.5 炼钢工序绿色生产管理

炼钢就是将生铁及其他原料加入到炼钢炉中，在高温条件下用氧气或铁的氧化物控制碳含量，消除P、S、O、N等有害元素，保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并调整元素之间的比例，以获得最佳性能的工艺过程。转炉炼钢过程中产生的排放物主要有高温烟气、废水、炉渣等[14-16]。

针对炼钢工序绿色生产管理的主要措施有：

（1）生产工艺技术改进：负能耗炼钢基本技术、采用实施煤气干法回收工艺、干法转炉粉尘热压块技术和转炉尘泥回收利用技术、炉复吹溅渣长寿技术、少渣冶炼技术和高效连铸技术。

（2）生产设备改造与更新：对生产设备进行淘汰、改造，提高生产设备的稳定性和生产效率。

（3）过程控制：提高自动化控制装备水平、钢水质量和转炉生产率。

（4）产品管理：通过采取抑制喷溅、吹损、氧化铁皮和废钢的产生量等措施提高钢水成坯率。

（5）减少废弃物产生：钢铁绿色生产对于炼钢冷却废水应采用密闭循环使用；对于浊环水应进行相关处理后循环使用；对于产生的粉尘，应采用干法除尘系统，即采用电除尘和布袋除尘器等除尘设备和工艺，并实现除尘系统的计算机自动控制；对于炼钢煤气处理应有脱硫环节，减少SO2排放。

（6）员工管理：加强岗位员工技能培训，强化员工绿色生产意识等。

2 结论

我国钢铁行业目前产能过剩，面临着能耗过大和污染严重的双重影响，开展绿色生产，实现节能减排对我国整体节能减排具有重要意义。根据对2005年-2010年钢铁行业产量、能源消耗量及利润变化和钢铁企业污染物排放量的变化的分析，本文对钢铁行业应实行绿色生产的重要意义做了论述，并针对钢铁企业实施绿色生产的准备阶段、研究和分析阶段、方案形成阶段、绿色生产方案实施4个阶段作出了钢铁企业绿色生产开展流程图。然后按照钢铁企业的生产工序，分别对焦化、烧结、炼铁、炼钢这四个工序的主要产排污和对环境造成的影响进行了分析，有针对性的分析了焦化、烧结、炼铁、炼钢这四个工序的绿色生产管理要求。

[1]蒙小兰.中国钢铁工业节能减排效果分析与前景[J].化工管理,2017(11):237.

[2]郜学.钢铁行业节能成就及展望[J].中国钢铁业,2016(11):11-14.

[3]苏天森.钢铁行业绿色发展的若干问题探讨[A].河北省冶金学会、北京金属学会、天津市金属学会、河北省环境科学学会.2014京津冀钢铁业清洁生产、环境保护交流会论文集[C].河北省冶金学会、北京金属学会、天津市金属学会、河北省环境科学学会,2014:15.

[4]张永红,袁熙志,罗冬梅等.我国钢铁行业节能降耗现状与发展[J].工业炉,2013,35(03):12-16+33.

[5]韩国高,王立国.我国钢铁业产能利用与安全监测:2000～2010年[J].改革,2012(08):31-41.

[6]徐国栋.滇西某低品位铁矿选矿工艺研究[J].四川有色金属,2015(3):48-50.

[7]周李蕾.清洁生产技术在会理锌矿选矿厂应用后产生的效益分析[J].四川有色金属,2017(4).

[8]沈妹娜.钢铁冶金行业节能与环保分析[J].资源节约与环保,2015(12):12.

[9]钢铁行业应持续绿色发展[J].矿业装备,2015(11):23.

[10]张添钧.某高磁黄铁矿铜铅锌矿选矿分离试验研究[J].四川有色金属,2016(2):14-17.

[11]黄导,陈丽云,张临峰等.推进节能环保技术管理升级促进钢铁工业绿色转型[J].钢铁,2015,50(12):1-10.

[12]杨威,赵勇,回蕴珉.钢铁行业烧结工序环境影响评价要点探讨[J].环境与发展,2014,26(06):35-37.