钢铁行业超低排放改造无组织控制难点分析

张 磊

北京京诚嘉宇环境科技有限公司 北京100053

1 前言

随着我国综合国力的不断增强，工业领域也得到了前所未有的大发展。与此同时，伴随着发展带来的环境问题也日益成为人们关注的焦点。工业生产过程中排放的细颗粒物(PM10和PM2.5)成为形成雾霾的主要原因。随着2015年《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》(环发[2015]164号文)的印发，电力行业打响了超低排放的第一枪。

作为颗粒物排放量更大，工艺更复杂的钢铁行业，傻大黑粗的传统印象让钢铁行业成为了高污染的代名词。为彻底改变钢铁行业的环保现状，2019年4月28日生态环境部办公厅印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气〔2019〕35)，《意见》对钢铁企业有组织、无组织、清洁运输以及监测监控等方面提出了具体的要求，河北、山东等地也相继针对钢铁行业超低排放出台了地方标准，钢铁行业超低排放改造的大幕就此拉开。

2 钢铁行业超低排放要求

2.1 相关政策要求 早在2018年政府工作报告中就提出了“推动钢铁等行业超低排放改造。”这一概念。《意见》中出台之后，配套的《关于做好钢铁企业超低排放评估监测工作的通知》中对更是给出了《钢铁企业超低排放评估监测技术指南》，目的在于规范钢铁企业超低排放评估监测工作，统一超低排放评估监测程序和方法。

由于钢铁工业工序多、流程厂、工艺复杂，带来的改造难度远超电力行业，目前各地钢铁企业超低排放目前仍处于边改造边摸索阶段，尤其是如何实现《意见》中的无组织控制要求，成为了超低排放改造中的重点和难点，也是长期困扰钢铁企业环保管理人员的最大难题之一。

2.2 超低排放无组织控制要求 根据《意见》要求，钢铁企业应“全面加强物料储存、输送及生产工艺过程无组织排放控制，在保障生产安全的前提下，采取密闭、封闭等有效措施，有效提高废气收集率，产尘点及车间不得有可见烟粉尘外逸。”《意见》对物料存储、物料输送、生产工艺过程提出了具体要求，并给出了措施界定附表。

《意见》对生产工艺要求如下：“烧结、球团、炼铁、焦化等工序的物料破碎、筛分、混合等设备应设置密闭罩，并配备除尘设施。烧结机、烧结矿环冷机、球团焙烧设备，高炉炉顶上料、矿槽、高炉出铁场，混铁炉、炼钢铁水预处理、转炉、电炉、精炼炉，石灰窑、白云石窑等产尘点应全面加强集气能力建设，确保无可见烟粉尘外逸。高炉出铁场平台应封闭或半封闭，铁沟、渣沟应加盖封闭；炼钢车间应封闭，设置屋顶罩并配备除尘设施。焦炉机侧炉口应设置集气罩，对废气进行收集处理。高炉炉顶料罐均压放散废气应采取回收或净化措施。废钢切割应在封闭空间内进行，设置集气罩，并配备除尘设施。轧钢涂层机组应封闭，并设置废气收集处理设施。”

《钢铁企业超低排放评估监测技术指南》中除了要求对《意见》中的要求内容进行符合性对照外，还对无组织排放相关监测设备和视频监控设施、TSP浓度监测设备、空气质量监测微站、全厂无组织排放治理设施集中控制系统等提出了评估要求。

3 典型企业重点无组织排放治理难点

目前国内多数钢铁企业现有环保设施不能满足《意见》要求，尤其在无组织控制方面，国家2012年发布的现行钢铁系列大气污染物排放标准中，仅提出了厂房颗粒物无组织排放限值，并未对各工序无组织控制方法做出明确规定。因此各企业颗粒物无组织控制水平参差不齐，各工序主要存在如下问题。

3.1 原料场 各企业原料场多为露天堆场，四周采用防风网围挡，粉状物料表面喷涂结壳剂或覆盖防风网，料场四周设洒水装置；少数企业设有封闭原料大棚内部设有喷水装置和雾炮。

上述控制措施对原料厂颗粒物无组织控制效果有限，特别是露天堆场对周边污染严重，在堆取料以及运输作业过程中产生大量扬尘。该扬尘特点为产生位置不固定，无法设固定捕集装置，且产生空间大，不易捕集。即使有封闭大棚的原料场，在堆取料机作业和车辆运输过程中也会在大棚内产生大量扬尘，无法使用雾炮及时降尘，进而从大棚天窗、进出口大门逸散至环境中。对于堆放煤或焦炭等燃料的封闭大棚通常留有通风口，颗粒物从通风口无组织排放现象常见。

运输和工程车辆在大棚内移动是造成原料场内部无组织扬尘大的主要原因之一，原料在车轮碾压下粉碎，随车轮扬起，因此对原料场的改造首先要保证地面的硬化和及时的清理。其次是对料场内位置固定的转运点、破碎、筛分等位置配备捕集罩和除尘器，确保扬尘的收集。最后，可根据料场作业情况配备智能化雾炮或干雾抑尘，根据现场堆取料作业情况精准降尘。此外还应做好料场大门和洗车台的管理，必要情况采用双层门等措施确保颗粒物不从门逸散至环境中。

3.2 烧结 烧结工序无组织排放主要集中在配料间、混合机、环冷机、成品筛分、返矿皮带等位置，其中环冷机无组织排放是困扰各大企业的主要难题之一。

烧结无组织控制难点集中在环冷机的密封，目前国内企业现有烧结机多数采用耐磨橡胶机械密封，随着烧结机的使用，由于橡胶老化变形、烟罩变形、台车衡梁漏风等，导致漏风率逐渐加大，不仅使大量无组织扬尘排放到环境中，漏风还将导致烧结余热锅炉热产气量下降。

对于现有烧结机可采用包容式、钢刷式等新型密封结构改善密封，配合环冷机整体围挡，进一步降低颗粒物无组织排放对外环境的影响。改造现有密封形式虽然可以减少无组织排放强度，但从长期使用的稳定性和效果来看，想彻底解决环冷机无组织排放问题还应加大投资，整体更换新型水封环冷机。

此外，早年的烧结机设计中，通常环冷机一二段废气经过余热锅炉直接排放，三四段废气直接通过排气筒排放，该部分废气均应经除尘系统收集处理后外排或返回烧结料面循环利用。

3.3 高炉 高炉工序无组织排放主要集中在矿焦槽、炉顶和出铁场，其中矿焦槽上部下料过程和出铁场开堵铁口的无组织排放治理难度较大。

矿焦槽上部下料过程中如除尘系统存在设计缺陷，粉尘极易从下料口和密封胶带缝隙处外溢至槽上室内空间，造成岗位粉尘超标，并从窗口外排至外环境。

移动通风槽是槽上通常采用的无组织控制方式，该方式仅能收集物料从皮带尾轮下落过程中产生的扬尘，而物料落进料仓后的扬尘无法收集，部分企业采用皮带密封落料口，但是随着皮带使用时间的增长，往往会出现皮带走偏导致密封不严的现象。为了解决该问题，部分企业为改善料仓冒烟，在仓内增设除尘管道，使仓内成负压状态，能够改善冒烟现象，但吸尘点位置较产尘点位置较远，且需要较大风量，一旦密封皮带走偏，负压状态将难以保持，这就对皮带纠偏器要求较高。

推荐在采用通风槽的基础上，在卸料小车上增设车载式移动除尘器，对下料处仓内烟尘进行收集，该装置吸尘位置距离产尘位置仅，仅需较少风量即可将外溢扬尘吸走。由于风量较小，设备质量轻，不会对卸料小车造成更多负担。

出铁场在出铁过程中铁口将产生大量烟尘，通常采用铁口顶吸+侧吸的方式收集烟尘，在实际生产过程中，部分企业由于吸尘罩设计不合理或风量不够等原因导致收集效率不高，除铁过程存在大量烟尘外溢至半封闭的出铁场厂房内形成无组织排放。由于出铁场铁口出铁过程为不连续过程，在开堵铁口时烟尘量大，而不出铁时无烟尘产生，因此对风机及阀门的控制稍有不慎就会导致烟尘外溢。

很多企业已经实施了出铁场捕集罩的优化和改造，但往往要依靠大风量作为支撑。更多企业采用了出铁场封闭(出铁场小房子)的方式，将出铁口、泥炮、操作室都封闭在铁口附近有限空间内，采用现有出铁场除尘对有限空间进行抽吸，使整个封闭空间成为负压状态，可有效抑制无组织排放。

3.4 炼钢 炼钢工序无组织排放主要集中在炼钢厂房内，如高位料仓、废钢准备跨、大包回转台、转炉兑铁水、精炼、热修冷修位、人工火焰清理和钢渣一次处理间等位置和工艺过程。其中转炉兑铁水和转炉钢渣处理过程的无组织排放较难控制，是困扰多数钢铁企业的难点。转炉兑铁水烟尘目前只能通过提高转炉与天车工的操作水平和操作配合度，辅以三次除尘的方式将无组织控制在厂房内。这里重点阐述转炉钢渣处理过程无组织排放解决方案。

国内钢企钢渣一次处理大多采用热闷法或热泼法，少数企业采用水淬法、盘泼法、风淬法、滚筒法和罐闷法。各钢渣处理工艺冷确方式和设施密封情况见表1。其中热泼法为露天作业，产生无组织扬尘量巨大，热闷在厂房内进行，但含尘的大量水蒸气极易腐蚀闷渣池盖板和管道，部分企业未对含尘水汽进行净化直接排放，有净化设施的企业设备腐蚀通常较为严重，导致设备状态差，从盖板和烟囱排放大量含尘烟气。风淬法受钢渣流动性影响应用较少。水淬法和盘泼法由于采用了水淬工艺，钢渣为沾湿状态，不易扬尘，因此具有较小的无组织排放。滚筒法在工作过程中大部分为有组织排放，且使用水和钢球在滚筒内冷确的方式，可有效降低钢渣处理后的无组织排放。罐闷法操作环境为完全密封闷渣罐，且通过罐内打水实现钢渣破碎，该工艺过程无组织排放。因此，在工艺和资金允许条件下，企业应优先选用罐闷法作为钢渣一次处理工艺。

表1 各钢渣处理工艺冷确方式和设施密封情况

3.5 热轧 热轧工序无组织排放主要为轧机在生产过程中的烟尘，通常采用水喷淋的形式逸尘，但效果往往不佳，夹杂着氧化铁的烟尘随穿过水雾逸散至车间中，通过厂房天窗逸散至环境中。

热轧氧化铁尘中含有大量水汽、油污和氧化铁尘，传统塑烧版除尘、湿法除尘、湿式电除尘或者袋式除尘均无法适应该环境并保证稳定达标排放。该处可采用旋涡湿法除尘技术，该技术采用将轧机粉尘封闭在有限空间内的方式，含尘水气经风机抽入湿法除尘系统，净化后烟气重新进入氧化铁皮沟，整个系统烟气不断循环净化，不设排气筒。该系统具有结构简单，控制效果好，无污染物排放的优点。

3.6 全厂运输 除各工序产生的无组织外，全厂物料运输过程也是无组织排放的关键之一，其中皮带运输扬尘和道路运输扬尘是治理的关键。

现有企业皮带运输多采用露天或半封闭结构(仅设防雨棚)，少量企业采用全封闭皮带通廊，但往往存在通廊封闭不严，通风窗常开甚至存在缺失的现象。道路运输过程多采用自卸卡车运输各类物料，包括扬尘较大的除尘灰、返矿等干燥粉状物料，虽然自卸车设有苫盖，但仍无法达到控制运输扬尘的效果。

对于露天或半封闭皮带通廊应改造为全封闭皮带通廊，且通廊应设可开合的通风窗，通风窗通常应为关闭状态。如单层皮带通廊运输物料过程中仍有无组织排放，可在皮带通廊内对皮带机加装可移动式密闭罩，进一步将无组织排放封闭在皮带通廊内。对于粉状物料不宜采用皮带或卡车运输，应采用吸排罐车外运或采用气力输送送至筒仓暂存。

4 无组织排放管理对策与建议

钢铁企业在无组织控制管理中，除加强各工序无组织控制设施和工艺路线选择外，还应加强加无组织控制设施的维护与检修，制定合理的操作制度，同时加强现场环保管理，加大检查力度奖惩力度。可通过制定无组织排放台账的方式，细化无组织排放的管理。杜绝厂内临时堆存和擅自停用和拆除无组织控制设施。同时，应加大环保投入，从生产工艺和设备本身出发贯彻环保理念，环保措施与管理措施齐抓共管，才能从根本上解决无组织排放的难题。

5 结语

随着各大钢铁企业超低排放改造的的不断深入，无组织控制新技术新工艺也随着环保要求的不断提高而日新月异，不断推动着钢铁行业超低排放的进程。与此同时，从有组织控制到无组织控制的观念变已经深深地扎根在钢铁行业环保工作者的心中。做好无组织排放控制不仅是对钢铁行业的一项环保要求，也是钢铁行业从粗放的传统工业向精细化管理现代工业转变的关键一步。