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电炉炼钢厂环境影响评价中的技术要点探讨

2018-10-19李银银

中国资源综合利用 2018年9期
关键词:电炉废钢钢水

李银银

(中冶南方工程技术有限公司,武汉 430223)

“十三五”时期,随着国家对钢铁行业供给侧改革和去产能的不断深入,尤其是全面取缔“地条钢”的行动使中频炉全面退出历史舞台,社会废钢铁资源迅速增加。我国废钢铁产业呈现出发展的重大转折期,电炉炼钢技术和炉外精炼技术飞速发展,一大批电炉炼钢新改扩建项目涌现。虽然相比长流程钢铁厂,短流程的电炉钢厂生产要简单灵活,对环境的污染也比较单一,但随着环境治理压力的逐年增大,如何更高效地治理电炉钢厂的环境污染仍是今后环境管理工作的重点。

在电炉炼钢建设项目环境影响评价过程中,重点需要关注同时也是难以准确把握的是:要严格对照国家相关法律法规、产业政策及行业环保政策,深入了解电炉炼钢的生产工艺流程,分析其产污环节,并提出最佳且可行的污染防治措施。

1 电炉炼钢生产工艺流程及产污特点

电炉炼钢厂生产工艺流程及产污环节如图1所示。

1.1 电炉炼钢厂的主要工艺流程

来自社会的废钢入厂检验后,进行分选、切割、剪切、打包、归堆并运至电炉车间,装入电炉料罐。由起重机将装满原料的料罐吊至电炉附近,待电炉炉盖提升并旋开后,吊车迅速将料罐吊至电炉上方,并将底部打开,将原料装入炉内,同时根据硅锰铁装入比率确定熔化工艺要求。通电熔化时,合上电源开关,电极自动下降并起弧,同时炉壁氧枪吹氧。开始的3 min内,采用低压短弧操作。接着,打开炉门碳氧枪,造泡沫渣,加快熔化并保护炉衬和水冷炉壁。升温时,主要是吹氧加造渣剂脱碳和脱磷。待钢液温度和成分符合要求后,即可倒出。

钢液通过钢水包车运至炉外处理,再通过行车吊运到精炼炉钢水包车上,钢水包车开至精炼炉工位,然后向钢水包中加入还原脱氧剂、铁合金,最终达到对钢液脱硫、脱氧、去除夹杂物、合金化、调温等效果。精炼炉处理结束后,钢水包车从加热工位开出,然后行车吊着钢水包送至连铸中间包。精炼后的高温钢水由中间包连续不断地送入连铸机中,拉出高温铸坯,铸坯送轧钢车间进行轧制。

图1 电炉炼钢厂生产工艺流程及产污环节

1.2 电炉炼钢厂的主要产污节点

1.2.1 废气

废钢原料预处理阶段产生的废气主要是在原料分选、切割过程中产生的无组织扬尘;炼钢连铸工序产生的废气主要来自电炉、精炼炉冶炼时产生的烟尘。

1.2.2 废水

炼钢车间废水包括间接冷却废水和直接冷却废水,间接冷却废水是电炉本体、电炉滑动水套、结晶器、连铸设备以及除尘系统等设备的水冷后产生的废水。炼钢车间直接冷却废水是连铸机设备直接冷却产生的废水。

1.2.3 噪声

原料预处理阶段产生的噪声污染源主要来自汽车在出入废钢堆场运输物料时产生的交通噪声,起重机在装卸物料时产生的机械噪声,以及剪切机、打包机在加工废钢料时产生的噪声等。炼钢连铸工序的噪声源主要为电炉和精炼炉冶炼噪声、连铸机噪声、除尘系统风机噪声以及水泵运行噪声。

1.2.4 固体废物

废钢原料处理工序产生的固体废物主要有废钢料分拣和加工过程中产生的不合格废钢(主要为含油废钢、带涂镀层废钢、废铝、废铜等有色金属),以及塑料渣土等非金属杂质。炼钢、连铸产生的固体废物有电炉钢渣、铸余渣、废耐火材料、氧化铁皮(泥)、浊环水系统收集的废油脂以及除尘系统收集的除尘灰等。

2 电炉炼钢车间的污染特点

2.1 废气和粉尘产生量大

电炉加料、吹氧、冶炼和出钢期间产生的含尘烟气较多,电炉在吹氧冶炼过程中会产生大量高温含尘烟气,收集的烟气为一次烟气;电炉加料系统、出钢期间也会产生含尘烟气,其与电炉冶炼时炉体四周逸散的烟尘被统称为二次烟气;此外,炼钢车间与电炉配套的精炼炉在冶炼期间也会产生含尘烟气。这就给有效收集和去除烟尘提出了很高的要求,要求其具备较高的烟尘捕集率和除尘效率。

2.2 二噁英控制难度大

电炉炼钢的主要原料为废钢,其中普遍含有油脂、油漆涂料、塑料等有机化合物和氯化物,其在废钢冶炼的过程中会产生大量二噁英,该气体会混入烟气中。另外,废钢预热和装入电炉的过程都会有二噁英生成,因此如何减少电炉炼钢烟气中的二噁英排放需引起高度重视。

2.3 电炉冶炼噪声污染

电炉炼钢利用电极放电时产生的高温进行物料熔化和冶炼,电极放电时将产生强弧光、高温和炸雷声,该声音为连续爆炸响声,持续时间在20 min左右,声级值高达125 dB(A)。此段时间为物料熔化期,之后噪声强度减弱,声级值保持在113 dB(A)左右,一直持续到一炉钢冶炼结束[1]。如果不采取有效的降噪措施,很容易造成车间内和厂界外的噪声值超过国家标准。

2.4 固体废物处置

对照《国家危险废物名录》(2016年版),电炉炼钢过程中除尘装置收集的粉尘和废水处理污泥属于HW31类含铅废物,应按照危险废物管理要求进行暂存和处置。

3 环境影响评价技术要点

3.1 产业政策及规划符合性

在电炉炼钢项目的环境影响评价过程中,需要严格对照《产业结构调整指导目录》(2013年本)、《部分工业行业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录》(2013年本)、《钢铁行业规范条件》(2015修订)、《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》(国发[2013]41号)和《工业和信息化部关于印发部分产能严重过剩行业产能置换实施办法的通知》(工信部产业[2015]127号)等相关产业政策的要求,新建装备不能有属于国家要求淘汰和限制的落后工艺装备。同时,建设项目应当符合当地城市发展规划、工业园区产业规划和环保规划等要求。

3.2 污染防治措施

3.2.1 电炉烟气除尘

电炉烟气除尘系统包括两大部分:烟气捕集系统和烟气净化系统。对于烟气净化系统,国内外绝大部分采用袋式除尘器,其技术已经成熟。电炉烟气治理的关键是烟气的捕集率,捕集率越高,除尘效果越好。为了提高烟气的捕集率,人们应针对一次烟气和二次烟气分别采取高效的捕集措施:电炉冶炼时产生的高温烟气(一次烟气)采用第四孔排烟系统(直流电炉称第二孔排烟),即在电炉炉盖上开一个专用排烟孔,直接将炉内烟气抽入除尘系统;电炉上料系统、出钢时以及炉体四周烟气(二次烟气)采用密闭罩和屋顶烟罩捕集,再集中送至除尘系统。

3.2.2 二噁英控制

电炉炼钢减排二噁英,首先要着眼于源头控制,从原料开始减少二噁英的生成条件,对进厂废钢进行预处理,分拣出原料中的有机物,最大限度减少入炉有机物的量;其次是过程控制,对燃烧后的烟气进行急冷处理,使其快速冷却,温度保持在200℃以下,使烟气尽量避开二噁英的生成温度区间;最后是末端治理,采取二噁英脱除技术,如高效过滤技术、物理吸附技术、高温氧化技术和催化分解技术[2]。

3.2.3 废水

电炉炼钢厂通常采用干法除尘,产生的废水主要包括间接冷却循环水和直接冷却循环水。电炉、LF炉、连铸机、空压机、氧压机和各种除尘风机等设备间接冷却为净环水,使用后仅水温升高,水质未受污染,经冷却后循环使用,为保持水质稳定,产生的少量排水补入浊环水系统。

连铸坯二次冷却水含有氧化铁皮和少量油,经旋流沉淀池沉淀、化学除油器加药沉淀去除油及悬浮物后,泵至高速过滤器过滤,出水经冷却后循环使用,系统少量排污水可作为钢渣冷却用水,不外排。

3.2.4 噪声

对电炉冶炼、LF炉冶炼噪声,炉侧烟气导流罩和屋顶罩可以起到隔声作用,并且冶炼设备均设置在厂房内,利用建筑隔声并设隔声门窗。此外,有专家指出,Consteel炼钢电弧炉采用废钢预热和连续加料方式,相比传统炼钢电弧炉,噪声影响会小很多[3]。石墨电极的端部插在泡沫渣中,电弧始终被包围在熔池钢液表面的泡沫渣内对钢液实施埋弧加热,而不直接接触固体废钢。因此,熔池工况十分平稳,电弧比较稳定,电压波动非常小,噪音也相对较低(95 dB),工作环境明显改善。

3.2.5 固体废物

电炉炼钢项目产生的一般工业固废均可作为二次资源回收综合利用。危险废物除了含油抹布混入生活垃圾后,统一由地方环卫部门处置,根据《国家危险废物名录》(2016年版)中的相关要求,该处置环节下的废含油抹布属于豁免类,实行危险废物豁免管理要求。其他危险废物(电炉除尘灰、废矿物油和废油脂等)均定期交由有资质的危废处置单位进行安全处置。

4 结语

在电炉炼钢项目的环境影响评价中,关于项目与产业政策要求的符合性,人们不仅要关注主体设备是否符合准入条件,也要全面分析排放指标要求和采取的环保治理措施的合理性和可行性,以减少污染物对周边环境的影响。

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