钢铁行业-废水

2.5典型污染物和最佳可行污染物控制技术2．5．1废气(1)钢铁行业废气污染的特点①废气排放量大，污染面广钢铁行业是资源能源密集型产业，其特点是产业规模庞大、生产工艺过程长、资源能源消耗高和环境影响较大。从金属矿石的开采，到产品的最终加工，需要经过很多工序，其中一些主体工序的资源能源消耗量很大，同时由于传统的冶金生产工艺技术发展的局限性，从而产生较为严重的环境影响。据近年全国调查统计表明，钢铁企业生产过程中释放的废气，其吨钢的废气排放量约为20000m3(标准状况)，废气年排放量占全国工业总排放量的l6％，居第二位。②烟尘颗粒细，吸附力强钢铁企业冶炼过程中排放的多为氧化铁烟尘，其粒径在10μm以下占多数。由于尘粒细，比表面积大，吸附力强，易成为吸附有害气体的载体。③废气温度高，治理难度大冶金窑炉排出的废气温度一般为400～1000℃，最高可达1400～1600℃。在钢铁企业中，有1／3烟气净化系统处理高温烟气，处理烟气量占整个钢铁企业总烟气量的2／3。高温烟气的治理直接关系到钢铁企业烟尘控制的水平。由于烟气温度高，对管道材质、构件结构以及净化设备的选择均有特殊要求，烟气的冷却处理技术难度大，设备投资高；高温烟气中含硫、水、CO，使烟气在净化处理时，必须妥善处理好“露点”及防火、防爆问题。所有这些特点，构成了高温烟气治理中的艰巨性和复杂性。④烟气阵发性强，无组织排放多在钢铁联合企业中，焦炉装煤、出焦；高炉出铁、出渣、开堵铁口；转炉兑铁水、吹氧冶炼、出钢；电炉加料、熔化、氧化、还原、出钢以及浇注钢锭等冶炼过程，其烟气的产生具有阵发性，而且随冶炼过程的不同，散发烟气量也不同，波动极大。一般净化系统主要是控制烟气最大的冶炼过程(即一次烟气)，而对一次集尘系统未捕集到，和其他辅助工艺过程中所散发的烟气(即二次烟气)，形成了无组织地通过厂房或天窗外逸。通常一次烟气中的烟尘约占总烟尘量的90％～93％，而二次烟气中的烟尘虽仅占7％～10％左右，但其尘粒细、分散度高，对环境的污染影响更大。⑤废气具有回收价值钢铁生产排出的废气中，高温烟气的余热可以通过热能回收装置转换为蒸汽或电能；炼焦及炼铁、炼钢过程中产生的煤气，已成为钢铁企业的主要燃料，并可外供使用；各废气净化过程中所收集的尘泥，绝大部分含有氧化铁成分，可采用各种方式回收利用。(2)废气控制现状①废气处理率逐年提高冶金行业近年主要污染物排放总量，2002年与2000年相比，在钢产量大幅度增长的情况下，主要污染物排放量有所减少。2002年，SO2、烟(粉)尘排放量分别比2000年减少5.2％和20.7％。各项环保指标也有不同程度的改善或保持一定的水平，废气处理率和排放达标率分别由96.01％和90.66％，提高到97.76％和94.36％。但我国钢铁行业环境保护与国外先进水平仍存在较大差距，国内企业之间也很不平衡。②控制技术不断发展钢铁行业的废气治理技术，近年来进展较快，对烟尘控制，基本上有一套有效、实用、成熟的方法。a．系统机械化、自动化水平逐步提高随着钢铁企业向大规模、大功率、设备集中化方面发展，废气控制系统由单点、小系统发展成多点、大系统。而且系统中配置了设备联锁、超温报警、差压控制、自动启闭等自动化装置，进而实现了净化系统的运转程序控制，以及与生产计算机联机运行。如OG法纯氧顶吹转炉煤气安全回收自动控制技术日臻完善，炉口微差压调节，煤气成分自动连续测定，含氧量超过规定值自动放散等装置已广为应用。b．高温烟气净化技术日趋成熟钢铁企业中的顶吹氧气转炉、电炉、高炉出铁场、铁合金电炉等高温烟气净化，基本上总结出一套行之有效的净化处理流程及其净化设备的选型。废气中烟尘排放浓度可达100mg／m3。(标准状况)以下，最低可达10～20mg／m3。(标准状况)，完全符合国家排放标准。每吨钢可回收烟尘10kg左右。c．烟尘的净化回收技术从湿法向干法转变。鉴于湿法回收尘带来的废水和污泥处理问题，目前已逐步将湿法改为干法。如大型燃煤锅炉烟尘，逐步采用静电收尘代替传统的水膜除尘；550m3以下的高炉煤气采用布袋干法净化技术已成熟，目前太钢、武钢的大型高炉已采用煤气干法净化装置，宝钢引进的转炉煤气干式电除尘技术(LT法)为国内提供了样板工程。③存在的主要技术问题钢铁企业废气污染治理虽然取得显著成效，但还有一些突出的技术问题尚待解决。a．含SO2和NOX废气缺乏有效控制方法钢铁企业产生SO2和NOX废气，目前尚无经济有效的控制方法，需要积极研究解决。b．对阵发性和无组织排放烟尘的控制，需进一步完善钢铁企业还有各生产工艺中的阵发性和无组织排放的大量烟尘，目前虽有一定的治理措施，但其设备庞大、投资高、能耗大，在实施中尚有一定难度。为此，应从技术上、经济上以及配合工艺的改进上加以进一步解决。c．亟待开发高效节能型的净化设备和技术废气净化设备的能耗较高，影响到钢铁生产成本。特别是集中化、大型化的废气控制设施的能耗问题，更为突出。为此，进一步开发高效节能型的净化设备和治理技术，已成为当前钢铁行业废气控制的当务之急。(3)废气污染控制对策钢铁行业废气控制必须贯彻综合治理的原则，应以推行清洁生产、降低能耗、革新工艺、废气净化、综合利用等方面进行综合整治。①控制物料、能源的消耗钢铁生产能耗的高低，不仅反映企业的装备、工艺技术和操作管理水平，而且也是衡量环保水平的一个重要指标。钢铁厂的能耗主要指每生产1t钢所消耗的标准煤吨数。国际上的先进指标为0.6t~0.8t标煤／t钢，2002年我国钢铁行业综合能耗为0.803t标煤／t钢，虽已接近先进指标，但其中仍有部分企业的指标较高。一个年产600万吨钢的钢铁联合企业吨钢能耗每降低0.1t标煤，每年即可减少排放废气50亿立方米，能耗指标的先进，意味着从根本上减轻对大气的污染。降低钢铁企业能耗，可以通过工艺装备结构、产品结构的调整、工艺技术的升级，降低炼铁焦比与燃料比，提高生产过程的连续化以及二次能源的回收利用，如干熄焦、烧结矿的废热利用，回收焦炉、高炉、转炉煤气，回收余热，高炉煤气余压发电等措施加以实现。②革新工艺，消除污染对钢铁企业中至今仍存在着的化铁炼钢、平炉炼钢、叠轧薄板、土烧结等陈旧落后的生产设备，其原料消耗多、成本高、质量差，而且污染严重，单纯采用治理措施，难以解决，应在工艺和设备更新过程中逐步淘汰。采用高炉喷煤、干熄焦、连铸取代模铸、钢坯热装热送、连铸连轧，淘汰平炉建设转炉等新工艺代替老工艺“及烧结机铺底料、烧结矿冷返矿配料、焦炉的无烟装煤等技术，从生产流程中彻底减少污染物产生。○3推广有效的控制措施，控制污染我国钢铁行业的废气控制技术，经过多年的探索与实践，特别是20世纪80年代以来，消化吸收引进的废气治理新技术，目前已逐渐成熟，应积极推广。如烧结机头的铺底料、机尾的延长大容积密闭罩；焦炉的无烟装煤、熄焦排出物的控制以及拦焦车的无烟出焦；高炉出铁场的一、二次除尘；电炉的整体密闭罩；顶吹转炉的煤气回收；铁合金电炉的矮烟罩、全封闭罩以及硅铁粉尘回收；防止二次扬尘及尘泥综合利用等行之有效的控制技术。④大力开展综合利用钢铁厂废气中含有大量含铁烟尘，钢铁联合企业每生产1t钢约产生60~80kg含铁烟尘，烟尘中含铁量高达50％左右。炼铁、炼钢、炼焦过程中产生含有CO或氢、碳氢化合物的煤气，如高炉每炼1t铁可回收含CO25％～30％的煤气1700m3(标准状况)，其发热值为3265～3684kJ／m3(标准状况)。转炉每炼1t钢可回收含CO8O％左右的煤气80m3(标准状况)以上，其发热值为7550~921lkJ／m3(标准状况)焦炉，每炼1t焦可回收含氢60％左右及少量碳氢化合物的煤气380～480m3(标准状况)，其发热值为17585~18840kJ／m3(标准状况)。高温产品余热利用，以上海宝钢为例，干熄焦回收的蒸汽量每年达142万吨，相当于每年节约15.6万吨标煤。高温烟气余热利用既有利于烟气的净化处理，又可充分回收能源，顶吹转炉回收的废气余热相当于2.35万吨标煤。具有高压炉顶的大型高炉，积极利用高炉煤气余压发电。⑤积极治理有害气体a．钢铁厂焦炉煤气脱硫，包钢烧结含氟烟气湿法除氟等，已有成熟净化技术的应积极加以控制。b含有高硫、氟的铁矿石应积极在选矿厂最大限度地将其硫、氟选出，做到精料人炉。c．放散的可燃气体必须点燃，防止一氧化碳的危害。d·烧结生产和电炉炼钢烟气中的二嗯英已日益受到关注，应尽快研究开发经济适用的净化技术加以控制。(4)废气控制技术发展趋势当前，国内外钢铁企业废气治理技术的发展，主要表现在系统的大型化、集中化，烟气的干式净化，高温烟气的处理，节约能源，综合利用，以及排灰装置的完善等方面。①系统的大型化、集中化当前现代化工业的发展特点是：建设规模大、单机功率大、设备集中程度高，烧结机、高炉、转炉，电炉等主要冶炼设备都在向大吨位发展。为此，要求净化设备处理能力大、设备集中、自动化水平高。目前单机处理能力已高达2000000m3／h，系统抽风点多达百余个，系统控制范围达300m左右。废气治理的集中化、大型化在国内钢铁厂的主要污染源中已逐步推广应用，为改善维护管理、开展综利用、提高自动化水平起到积极作用。②废气净化设备的高效、节能根据钢铁企业废气污染源的特点，以及颗粒的控制技术的发展，目前国内外钢铁厂采用的净化设备主要为袋式除尘器、电除尘器、文丘里洗涤器三种高效除尘器。设备的高效，系统的节能，要求净化设备从结构、性能以及装备水平等方面，进一步加以完善。袋式除尘器要改善过滤性能、改进清灰方式、提高过滤速度及改良滤料材质；电除尘器要改善气流分布、采用脉冲电源、超高压宽间距结构、解决高比电阻粉尘收集问题；文丘里洗涤器要改进喉口结构、高效低阻等新技术。这些技术的应用，将进一步提高钢铁厂净化设备的效率。③高温烟气的干法除尘及技术的完善钢铁企业高温烟气净化主要方向以干法为主，目前对高炉、转炉等煤气回收净化处理中，高炉煤气干法净化比湿法可降低高炉燃料比15～20kg／吨铁，用于热风炉和锅炉时，热效率可提高30％～35％，节约用水11t／吨铁(其中新水2t／吨铁)。对于200t转炉，干法可比湿法每炉钢节约用电1000kw·h，节约用水24t，降低成本39％。高温烟气在治理技术上有其复杂性和特殊性，为此，在废气控制中必须对冷却方式的选定、烟气露点的控制、防爆措施的设置以及净化设备的选择等方面进行综合考虑，以确保高温烟气的有效治理。④完善系统，减少粉尘的二次污染废气治理系统在改善环境污染的同时，妥善处理好系统的排灰装置，是当前国内钢铁企业应普遍加以重视的一个重要方面。排灰装置的改进是防止粉尘的二次飞扬、减少污染物转移、实现粉尘的综合利用的可靠保证。(5)钢铁行业排放的典型废气污染物及最佳可行污染物控制技术钢铁行业排放的典型废气污染物及最佳可行污染物控制技术见表2—9。2．5．2废水(1)钢铁行业废水污染的特点表2-9钢铁行业排放的典型废气污染物及行污染物控制技术主要生产工序典型污染源及污染物污染物特点最佳污染控制技术烧结(球团)生产1．原料准备系统各种原料在卸落、破碎、筛分、混匀和贮运过程中产生的常温含尘废气2．混合料在烧结机上烧结时，产生含有烟尘、SO2、NOX、CO、CO2等的高温烟气3．烧结矿在破碎、筛分、冷却、贮存和转运过程中产生的具有一定温度的含尘废气1．烧结厂产生的废气量大，含尘浓度高，粉尘量大2．烧结机头排放废气含有SO2是钢铁企业中SO2排放大户3．瞬尘危害性较大．粉尘分散度高．粒度小于10μm的占30%～40%，粉尘中游离SiO2含量约为5%～7%，接触粉尘的职工容易患尘肺病4．粉尘有回收利用价值1原料准备系统除尘——采用集中式除尘系统，西己备大型高效除尘设备，吸尘点多达几十乃至近百个2．烧结机机头烟气净化，烟尘采用电除尘器，除SO2国内一般采用高烟囱稀释扩散，日本采用氨硫铵法、石灰石膏法、钢渣石膏法等脱除烧结机头烟气中的SO23．烧结机机尾除尘——电除尘器4．成品系统除尘——集中式除尘系统，多点抽风．高效率，并适台处理大风量的袋式除尘器或电除尘器炼焦生