我国钢铁行业的大气污染及整治措施

施永杰

（江苏沙钢集团有限公司，江苏 张家港 215600）

1 中国钢铁产业现状

1949年中华人民共和国成立初期，由于我国钢铁冶炼技术还不成熟，钢材供不应求，钢材的使用受到严格限制。而自1978年改革开放后的几十年，伴随着中国经济的迅速发展和城镇化的迅猛推进，中国的钢铁产量激增，在1980年中国成为世界第五大钢铁生产国，在2006年中国成为世界第一大钢铁生产国。据世界钢铁协会的统计数据，2014年中国粗钢的总产量超过8.2亿t，是排名第二的日本粗钢总产量的7.4倍，占全世界粗钢总产量的49.3%。中国钢铁的生产总量不仅很高，而且一直保持着较高的增长率。据国家统计局数据，1998—2014年，中国生铁和粗钢的平均年增长率达到12.5%[1]。2016年，中国的生铁和粗钢总产量分别达到7.0亿t和8.1亿t，约占全世界钢铁总产量的50%，与2000年全国生铁和粗钢总产量相比分别增长了4倍和5倍以上[2]。我国国内的粗钢和钢材的消费量也保持较高的增长率，2009年粗钢的需求量超过当年产量，消费增长率达到25%。但在2009年以后，国内钢铁消费的增长率逐渐下降，到2015年钢铁产品的需求量出现负增长，产能过剩的问题日益严重，钢铁产业的发展面临前所未有的挑战。在2013—2015年，我国的钢材总出口量分别约为0.6亿t、0.9亿t和1.1亿t，增幅分别为12%、51%、和20%，这在一定程度上缓解了产能过剩的窘境。在2015年出口的1.1亿t钢材中，25%面向东南亚国家出口，出口的过于集中也是之后导致我国钢材产能过剩的一大原因[3]。

钢铁产业的发展水平一直被视为是衡量国家经济实力和综合国力的重要指标。长期以来，我国钢铁产业一直是资源和能源密集型且效率较低的产业，产业规模大、生产工艺流程长，从铁矿石的开采到最终的产品加工成型，需要消耗大量的能源与资源。根据中国能源统计年鉴，2000—2013年，我国的黑色金属冶炼及压延加工业是所有统计行业中能源消耗最高的行业，占能源消耗总量的14%至20%[1]。2012年，我国钢铁行业的能源消耗量占全国能源总消耗量的14%，其中包括8%的煤炭、86%的焦炭和10%的电力。可见我国钢铁行业生产加工中消耗最多的能源是煤炭和焦炭，且占到很大的比例[2]。同样地，在2013年我国黑色金属及压延加工业所消耗的能源中，煤炭和焦炭的消耗占比依然最高为73%，与我国钢铁产业能源消耗现状相反，美国的钢铁行业煤炭和焦炭消耗占比仅为47%，远低于同年中国的73%[1]。中国钢铁行业以煤炭和焦炭为主的能源消耗结构，导致了大量的温室气体二氧化碳（CO2）的排放。据相关研究估计，钢铁行业的碳排放量占中国总碳排放量的10%～20%，仅次于电力行业和建筑材料行业，同时也带来严重的大气污染问题[4]。

2 钢铁行业大气污染

钢铁行业不仅排放大量温室气体CO2，增加了全球变暖的风险，还是大气污染物的重要源头。钢铁行业的主要生产过程如烧结球团、炼铁炼钢等中排放的大气污染类种类繁多、成分复杂，且排放量大，是造成区域性大气污染问题的重要原因。污染物主要包括细颗粒物（PM2.5）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）和二噁英等。

PM2.5是钢铁厂排出废气烟尘中的重要组成部分，且相较于粗颗粒物，PM2.5对人体健康的危害更大，且有研究对国内某钢铁企业典型工艺排入大气的PM10（大气中直径小于或等于10μm的颗粒物）中成分分析发现80%以上为PM2.5[5]。有研究以我国某长流程的大型钢铁企业的废气污染物排放为例，分析污染物粉尘的排放特性，发现19.5%排放的粉尘来自原料系统、62.3%来自炼铁系统包括焦化、烧结、球团和炼铁工艺，13.5%来自炼钢系统[6]。

作为我国SO2排放的行业大户，钢铁行业在2012年的SO2排放量约占全国总排放量的11%。其中，河北、山西、辽宁、山东和四川的钢铁行业SO2排放量居全国前五位，这五省钢铁行业SO2排放量约占全国的45%[7]。有研究以我国某长流程的大型钢铁企业的废气污染物排放为例，分析污染物SO2的排放特性，发现34.1%的SO2排放来源于球团工艺，25.1%来源于烧结工艺，球团和烧结工艺是钢铁行业产生SO2排放的重要生产环节[6]。

根据2007年第一次全国污染源普查，钢铁行业的氮氧化物排放量超过81万t，约占全国总排放量的4.5%，是仅次于火力发电行业、机动车行业、水泥工业的第四大氮氧化物排放源。有研究表明，钢铁生产工艺中的烧结（球团）工序排放的氮氧化物量约占该钢铁企业主工序排放量的50%[8]。此外，焦化、炼铁和炼钢工艺中也会造成氮氧化物排放，其中焦化过程中氮氧化物多为无组织排放，较难分析其排放浓度以及进行相应的治理；炼铁工艺中的主要的氮氧化物排放源为热风炉，炉内高温是造成氮氧化物排放的主要原因；炼钢工艺中的氮氧化物排放量较低[9]。

2004年，根据中科院生态环境研究中心编制的二噁英排放清单，我国的二噁英排放总量为10.2kg，而钢铁行业（不含焦化）的二噁英排放量为2.6kg，占总排放量的25%以上。可见，钢铁行业是二噁英排放的重点行业，也是重点防控行业。研究表明，钢铁行业中产生的二噁英主要通过废气途径排放入环境中，且通过计算二噁英排放状况比例可知，烧结和电炉工序所产生的二噁英的量最大，占总量的98%以上。

3 钢铁行业大气污染治理措施

近年来日益严重的大气环境问题也引起了我国政府的关注，出台了一系列严格的政策法规，其中有大量的法律条例对我国钢铁行业的排放控制做出了相关规定。在排污控制投资方面，2012年全国部署了超过2.5万台（套）工业排污设施，运行成本达到1452.3亿元，占污染控制设施总运行成本的55.4%，与2005年相比排放控制设施的运行成本增加了4倍多。脱硫、脱硝设施的运行成本分别为540.4亿元和66.0亿元，分别占排放控制设施运行成本的37.2%和4.5%。“十一五”期间（2006—2010年），我国重点钢铁企业在环境保护上的投资为467.6亿元，仅为国内生产总值的3。与其他国家相比，我国的钢铁行业每吨钢材料的环保投资仅为25元，远低于韩国、日本某些钢铁行业对每吨钢环保投资的70元。另外，尽管2001—2011年，我国重点钢铁企业生产每吨钢的SO2排放量显著下降，从4.46kg降低至1.53kg，生产每吨钢的燃气粉尘排放量也从4.59kg降低至1.1kg，但与发达国家相比，我国钢铁行业对于大气污染物的排放控制尚存在较大差距。如2009年，日本制铁集团公司生产每吨钢的SO2排放量仅为0.44kg，德国蒂森克虏伯公司生产每吨钢铁的燃气粉尘排放量仅为0.42kg[10]。可见，与世界先进的钢铁行业相比，我国的钢铁行业在环保投资上依然存在不足，以及在污染物排放治理方面也仍有较大的技术改进空间。

4 结束语

钢铁行业作为国家经济支柱产业，创新、绿色、可持续的发展对于我们国家的繁荣富强，人民生活质量的提高至关重要。因此，在我国全面深化改革、污染防治攻坚战大力开展之际，钢铁行业的产能落后、污染排放严重的现状亟需扭转。应加强生产技术的创新，在源头处降低能源消耗以及降低污染物排放，同时应完善相关的环境法规和加强对钢铁企业的监管等。