0引言

　　改革開放以來，我國鋼鐵工業發展迅猛，已經成為國民經濟的重要支柱產業。據中鋼協統計，2014年我國粗鋼產量達8.2億噸，同比增長0.9%，占全球粗鋼產量的49.3%。隨著產量的不斷攀升，鋼鐵企業的煙粉塵污染問題日益嚴重。據環保部統計分析，黑色金屬冶煉及壓延加工業2013年煙粉塵排放量為193.5萬t，較上年增長了6.7%，占全國煙粉塵排放總量的15.1%，比上年提高了0.4個百分點。同時，鋼鐵工業已經成為我國工業煙粉塵的第三大排放源。當前，我國鋼鐵企業的除塵技術與裝備已經得到廣泛應用，而排放監控體系的建設尚不完善，覆蓋率較低，特別是對重點排放源的監測不到位[3，4]。究其原因，是由于我國鋼鐵生產的工藝復雜，流程長、工序多，相應的煙粉塵污染源數量眾多、排放量大且分布面廣。據統計，在一個年產1000萬t的鋼鐵企業中，裝備除塵設施的有組織排放源數量可以達到幾十個，甚至上百個。如果不能對重點排放源加以區分，不僅會影響排放監測數據的有效性與合理性，也會降低企業煙粉塵防控的針對性。因此，有必要按工序梳理鋼鐵企業的有組織除塵系統，分析各除塵系統的煙粉塵排放量，以便篩選出其中的重點排放源。通過該分析，可以為科學監控鋼鐵企業煙粉塵排放水平、落實減排目標以及核查排放總量等環境監管工作服務，也可以為企業的煙粉塵防控技術升級和廠區大氣治理提供有力依據。

　　1研究對象及方法

　　1.1企業概況

　　本文調研對象為北方某個年產鋼量1000萬t的典型鋼鐵聯合企業。鋼鐵廠涵蓋了燒結、球團、焦化、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、熱軋、冷軋等主工藝，以及自備電站和石灰石回轉窯等配套工藝。主要生產裝備有：2臺500m2燒結機，1臺504m2帶式焙燒球團機，4座60孔焦爐，4座125t/h干熄焦爐，2座5500m3高爐，4座300t轉爐，1臺2250mm熱軋機，1臺1780mm熱軋機，1臺2230mm冷軋機，1臺1700mm冷軋機和1臺1550mm冷軋機，以及配套3座1200t/d石灰石回轉窯，2臺300MW鍋爐發電機組和2臺150MW燃氣-蒸汽聯合循環(CCPP)發電機組。

　　1.2生產工藝及其除塵系統

　　該鋼鐵企業采用長流程生產，其工藝流程如圖1所示。各工序根據煙粉塵的產排特點，設置了完善的控制措施，并設計配套了相應的除塵系統。其中，燒結廠的除塵系統包括：機頭煙氣除塵系統、機尾成品除塵系統和原料環境除塵系統；球團廠的除塵系統包括：焙燒煙氣除塵系統、制粉除塵系統、配料除塵系統和成品除塵系統；焦化廠的除塵系統及煙氣包括：煤粉除塵系統、出焦地面除塵站、干熄焦地面除塵站、爐前焦庫地面除塵站、篩焦地面除塵站和焦爐煙氣；煉鐵廠的除塵系統及煙氣包括：出鐵場除塵系統、料倉除塵系統、鑄鐵機除塵系統、煤粉制備除塵系統和熱風爐煙氣；煉鋼廠的除塵系統包括：鐵水倒罐及預處理除塵系統、上料除塵系統、地下料倉除塵系統、轉爐一次煙氣除塵系統和轉爐二次煙氣除塵系統；熱軋廠的除塵系統及煙氣包括：精軋機除塵系統和加熱爐煙氣；冷軋廠的除塵系統及煙氣包括：焊接機除塵系統和廢酸再生煙氣。配套工藝中，自備電站的除塵煙氣包括：鍋爐發電機組除塵煙氣、CCPP發電機組煙氣；石灰窯的除塵系統包括：原料配料除塵系統、窯頂除塵系統和成品間除塵系統。

　　1.3煙粉塵排放量核算方法

　　鋼鐵廠各除塵系統煙粉塵排放量的核算方法是，首先依據除塵系統的設計風量Li，m3/h及煙(廢)氣溫度Ti，℃，計算標準狀態下的每小時煙(廢)氣量LN，i，m3(標準狀態)/h。下角標i代表各個除塵系統，下同。

　　然后，根據除塵系統的煙粉塵排放濃度ρi，mg/m3(標準狀態)及年運行小時數ti，h/a，計算各除塵系統的煙粉塵年排放量Mi，t/a，如下式

　　其中，煙粉塵排放濃度以各工序的大氣污染物排放標準為基準，并參照實際排放數據。為方便核算，燒結機頭煙氣除塵、球團焙燒煙氣除塵和自備電站鍋爐發電機組除塵煙氣取值30mg/m3(標準狀態)，焦爐煙氣取值10mg/m3(標準狀態)，煉鐵熱風爐煙氣取值5mg/m3(標準狀態)，熱軋加熱爐煙氣取值3mg/m3(標準狀態)以及CCPP發電機組煙氣取值2mg/m3(標準狀態)，其余除塵系統排煙均取值20mg/m3(標準狀態)。

　　2煙粉塵排放核算

　　表1統計了該鋼鐵企業燒結、球團、焦化、煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋以及自備電站和石灰窯等工序的除塵系統煙粉塵年排放量，以及占全廠排放量的比例。

　　3結果分析

　　3.1全廠煙粉塵排放分析

　　根據表1對全廠煙粉塵年排放量的核算，燒結、球團、焦化、煉鐵、煉鋼和冷、熱軋等主工藝的煙粉塵排放量占全廠的91.10%；自備電站和石灰窯等配套工藝的煙粉塵排放量占全廠的8.90%。在主工藝中，鐵前的燒結、球團、焦化與煉鐵等四個單元的煙粉塵排放量占比為73.13%，是煉鋼排放的3.1倍。我國鋼鐵工業以長流程為主，鐵前工序主要是對鐵精粉和煤粉等原燃料的初加工，不僅原燃料的使用量大，而且冶煉強度高，煙(廢)氣排放量大。同時，這些工序使用及產出的礦料中含有大量灰分及雜質，在轉運、冷卻、篩分、裝倉及卸車等生產環節中還會產生大量揚塵[6]。綜合以上因素，鐵前工序的煙粉塵排放量最多，這也是我國長流程鋼鐵生產的一個特點。

　　3.2各工序煙粉塵排放分析

　　就各工序的煙粉塵排放比例而言，燒結廠、轉爐煉鋼廠和高爐煉鐵廠是鋼鐵企業最主要的三大煙粉塵排放源，其排放量分別占全廠的32.80%，21.42%和16.47%，總計為70.68%。針對各主要工序，研究煙粉塵排放比例最大的除塵系統或煙氣。在燒結廠、球團廠、焦化廠、煉鐵廠、煉鋼廠、軋鋼廠(冷熱軋聯合考慮)中，煙粉塵排放量最高的分別是：機頭煙氣除塵系統、焙燒煙氣除塵系統、爐前焦庫除塵站、出鐵場除塵系統、轉爐二次煙氣除塵系統和精軋機除塵系統。各除塵系統占所在工序煙粉塵排放量的比例分別是：75.53%、88.11%、26.37%、52.12%、54.14%和62.81%。加快推進這些除塵系統的設備改造升級，提高除塵效率，可以對所在工序單元的煙粉塵治理起到立竿見影的效果。

　　3.3重點煙粉塵排放源分析

　　根據表1各除塵系統煙粉塵排放量占全廠的比例，并結合實際煙粉塵治理與排放監測的需要，篩選出以下10大重點煙粉塵排放源：1)燒結廠機頭煙氣除塵系統，占比24.77%；2)煉鋼廠轉爐二次煙氣除塵系統，占比11.60%；3)煉鐵廠出鐵場除塵系統，占比8.58%；4)煉鐵廠料倉除塵系統，占比6.73%；5)球團廠焙燒煙氣除塵系統，占比6.57%；6)鍋爐發電機組煙氣，占比6.21%；7)燒結廠機尾成品除塵系統，占比5.85%；8)煉鋼廠鐵水預處理除塵系統，占比4.82%；9)煉鋼廠上料除塵系統，占比2.71%；10)焦化廠爐前焦庫除塵站，占比2.61%。以上十個重點煙粉塵排放源占全廠比例總計為80.44%。為了改善鋼鐵企業的大氣環境，也為了完善監測點位布置與監控體系建設，可以考慮率先對以上重點煙粉塵排放源開展除塵系統改造和排放數據監測。

　　4總結與建議

　　(1)本文通過對典型全流程鋼鐵企業煙粉塵年排放量的核算，分析得出了廠內煙粉塵排放的主要工序，并篩選出10大重點排放源。其中，燒結機頭煙氣除塵系統、轉爐二次煙氣除塵系統和高爐出鐵場除塵系統三者的煙粉塵排放量最高，總計占全廠的44.95%。

　　(2)鋼鐵企業排放的煙粉塵主要來自于燒結、球團、焦化、煉鐵以及煉鋼的工業窯爐煙(廢)氣，具有排放量大、煙溫高、陣發性強，且排放點相對集中等特點。在煙粉塵治理上，可以針對性的對這些工序中的重點排放源開展除塵設備改造升級和系統優化，包括電除塵器改布袋除塵或電袋一體化除塵、反吹風布袋除塵改長袋脈沖布袋除塵、除塵設備及系統的低阻力等風速設計等措施[7-9]。只有切實提高燒結機頭及機尾成品除塵、球團焙燒煙氣除塵、爐前焦庫除塵、高爐出鐵場及料倉除塵、轉爐二次煙氣及鐵水預處理除塵等系統的除塵效率，降低排放濃度，才能確保鋼鐵廠煙粉塵總量減排目標的實現。

　　(3)在煙粉塵治理的同時，也不能忽視對末端排放的有效監測。由于全流程鋼鐵企業的排放點多且分布面廣，短時間內全面監測的難度較大，且監測數據龐雜，不便于后期分析和管理。因此，可以考慮在重點排放源優先設置煙粉塵監測(控)系統，保證這些點位的排放達標，也就能監控住全廠80%的排放情況。不僅減少了環境監管的人力物力消耗，也節約了企業的環境監測設施初期投資，同時還能提高監測數據的科學性與合理性，并遏止部分鋼鐵企業想在監測點位設置上魚目混珠的可能。