钢铁行业大气污染

钢铁行业大气污染ppt唐鹏王永强司国瑞张锦鹏王晓飞王展鸿目录一、钢铁行业概要二、钢铁行业污染产生环节与影响因素三、治理技术四、污染物排放控制标准五、钢铁行业法律法规一、行业概况铁矿石原料炼钢钢材钢铁行业概况：1.定义：钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业，包括金属铁、铬、锰等的矿物采选业、炼铁业、炼钢业、钢加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等细分行业，是国家重要的原材料工业之一。此外，由于钢铁生产还涉及非金属矿物采选和制品等其他一些工业门类，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常将这些工业门类也纳入钢铁工业范围中。2.钢铁行业的特点：(1)资源密集，能耗巨大。钢铁联合企业生产每吨钢需消耗0.6～0.8t标煤、1.50～1.55t铁矿石、80～150kg废钢、3～8t新水。我国目前钢产能约为10亿t，资源能源消耗量巨大。(2)污染物种类多，产污量大。2013年，全国重点统计钢铁企业烟粉尘排放量达44万t，占全国工业烟粉尘排放总的23%;SO268万t，占全国工业SO2排放总量的10.3%;NOx和二噁英排放量分别约占全国工业排放量的6.8%、33%。根据近几年环境统计年报，在全国调查统计的41个工业行业中，黑色金属冶炼及压延加工业排放量均位列前三。[1]3.钢铁行业生产特点：钢铁行业生产是典型的混合型生产过程,从整体看,钢铁生产属于一个分解过程,冶炼过程中的整炉钢水在后续的生产过程中通过施加不同的工艺措施最后形成了规格、性能和外观各异的不同产品。其工艺流程具有以下特点:对于产品类型、规格尺寸和质量性能要求完全不同的产品,其工艺流程可能具有很多相同或相似之处,如热轧钢卷和冷轧钢卷两种产品;生产呈现多阶段状态,工艺流程复杂,各阶段的工艺要求和控制方法相差较大,难以用单一的模式来描述。[2]4.主要工艺4.1主要设备根据《2014年全国环境统计公报》，调查统计黑色金属冶炼和压延加工企业3880家，其中有烧结机或球团设备的钢铁企业683家，共拥有烧结机1191台，球团设备552套。[3]4.2总述占世界黑色冶金工业产能80%以上的钢铁企业，都是采用传统“采矿——制铁——炼钢——轧材”长流程生产工艺，它具有高效率、大批量生产钢材的优点，远超使用电炉炼钢及直接还原铁工艺的产量。但是这种延续了300年的老工艺又同时存在着难以克服的能耗高、污染大的严重缺点。在尚未出现革命性的技术新工艺之前，它仍是未来相当长一个阶段内制造钢铁产品的主要方法[4]4.3选矿工艺与铁矿粉造块4.3.1选矿工艺（1）选别前准备。包括破碎、筛分、磨矿和分级。（2）选别作业。（3）选别后的脱水。精矿脱水通常由浓缩、过滤和干燥三个过程组成。4.3.2铁矿粉造块：天然富矿和精矿粉都不能直接入高炉冶炼,为了满足冶炼和环保的要求,必须制成块矿。造块方法：烧结法和球团法。块矿的性能优于天然富矿，还原性好，有合适的强度和较高的软熔温度。造快生产中配加一定量的溶剂，高炉冶炼过程中可不加或少加溶剂，减少焦炭消耗。造快过程中还可以去除矿山中某些杂质。4.3.2.1烧结生产4.3.2.1烧结生产：生产程序：将准备好的精矿粉、燃料、熔剂、返矿等按不同比例送到混合机内混匀、加水润湿造球。混好的料由布料器铺到烧结机台阶上点火烧结。烧好的烧结矿经冷却、破碎和筛分，成品烧结矿送往高炉，筛下物作为返矿或做垫底料。烧结过程产生的废气经除尘器除尘后由风机抽入烟囱排入大气。烧结废气中除N2外以CO2为主，也有少量的CO及自由氧。烧结设备：主要为带式烧结机，它由烧结机本体、布料设备、点火器和抽风除尘系统组成。4.3.2.2球团生产工艺：4.3.2.2球团生产工艺：生产工艺包括生球形成和焙烧固结两个主要作业。生球形成：把精矿粉、粘结剂等混合料加水润湿在圆盘造球机内滚动成球。球团焙烧固结：生球通过高温焙烧而固结，过程包括：干燥、预热、焙烧固结、均热和冷却五个阶段，然后排出，整个过程在炉内一次完成。球团焙烧设备：带式焙烧机、连篦机－回转窑、竖炉，如图所示。除尘系统：布袋除尘器。4.3.3高炉冶炼4.3.3高炉冶炼是一个连续的生产过程，全过程在炉料自上而下，煤气自下而上的相互接触过程中完成。炉料按一定批料从炉顶装入炉内，从风口鼓入由热风炉加热到1000－1300°C热风，炉料中焦炭在风口前燃烧，产生高温和还原性气体，在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，并还原铁矿石中的氧化物为金属铁。矿山升至一定温度后软化，熔融滴落，矿山中未被还原的物质形成熔渣，实现渣铁分离。渣铁聚集于炉缸内，发生诸多反应，最后调整成分和温度达到终点，定期从炉内排放炉渣和铁水。上升的煤气流将能量传给炉料而使温度降低，最终形成高炉煤气从炉顶导出管排出，进入除尘系统。4.3.4氧气转炉炼钢4.3.4氧气转炉炼钢炼钢过程的基本任务：1、脱碳；2、脱磷，脱硫；3、脱氧；4、去气、去夹杂；5、升温。完成上述任务所采取的方法:1、氧化；2、造渣；3、加热；4、加铁合金。5.行业污染现状：5.1总体污染情况:环保部调查统计黑色金属冶炼和压延加工企业3880家,共有脱硫设施995套，脱硝设施39套，除尘设施16162套。共排放二氧化硫180.7万吨，氮氧化物56.6万吨，烟（粉）尘101.5万吨。[5]5.2烟粉尘排放：国家统计局数据显示我国钢铁行业烟粉尘排放量已位居工业第二位。并且随着我国粗钢产能的逐年攀升，钢铁行业的烟粉尘排放总量在进一步增加。2011年钢铁行业的烟粉尘排放总量为149.8万t，占工业排放总量的15.6%，较2010年同比增长10.1%。与此同时，钢铁行业节能减排技术、烟粉尘净化技术和清洁生产技术等也在不断进步，冶炼过程的烟粉尘排放发生了以下变化：a.虽然总量有所增加但是烟粉尘的吨钢排放量在逐年减少；b.净化技术的改进提高了烟粉尘净化效率,但PM10、PM2.5等细颗粒物的比重有所增加；c.通过产业结构调整，烟粉尘污染源由分散转向集中。[6]5.3废水污染5.3废水污染：钢铁工业用水量占全国工业用水量的19％，废水排放量占全国工业废水排放量的11.3%，废水中含多种污染物：挥发酚，氰化物，石油类，悬浮物，耗氧，六价铬，砷，铅。[7]实际排入环境水体的污染物排放量：氨氮20.76万吨，有色金属冶炼及压延加工业占3.13万吨。石油类5.54万吨，黑色金属冶炼及压延加工业占0.90万吨。挥发酚0.70万吨。黑色金属冶炼及压延加工业717.72吨。[8]5.4废气污染5.4废气污染：工业废气中主要污染物产生量：二氧化硫4345.42万吨。黑色金属冶炼及压延加工业排放了220.67万吨。工业废气中主要污染物产生量：烟尘982.01万吨。黑色金属冶炼及压延加工业97.73万吨；工业废气中主要污染物产生量：氮氧化物1188.44万吨。黑色金属冶炼及压延加工业97.73万吨；工业废气中主要污染物产生量：粉尘764.68万吨。黑色金属冶炼及压延加工业193.92万吨。[9]6.该部分参考文献：[1]CNKI：《规范评价内容强化钢铁行业污染防治》[2]CNKI《基于粗糙集的钢铁行业工艺知识发现方法》[3]《全国环境统计公报(2014年)》[4][5]《全国环境统计公报(2014年)》[6]CNKI《钢铁行业重点烟粉尘污染源的防控现状》[7]=1AmGNjDP91tCFPHvxE9EYzQBBPca_mM0HfQ9zs5MHwlpT0AYnWgf9Ur15WvFxldS-UwB3BUfpbCh4QvylPA55cMgnYXZJflE9h9V2Qz6VIa[8]《第一次全国污染源普查公报（2010）》[9]《第一次全国污染源普查公报（2010）》二、污染物产生环节与影响因素1.烧结生产废气排污节点及污染控制一览表序号污染源名称排污节点主要污染物控制措施1原料堆场原料堆放、装卸颗粒物料场四周建设防风抑尘网，建设喷水抑尘装置，或建设封闭原料库2原料贮运卸料、转运颗粒物袋式除尘器3燃料及溶剂破碎燃料及熔剂筛分、破碎及转运颗粒物袋式除尘器4配料熔剂、固体燃料、含铁杂料及铁精粉配料仓上、仓下落料、混合料转运、一次混合室、除尘灰仓粉尘静电除尘器5烧结设备烧结料层抽风烧结烟尘、SO2、NOx、氟化物、二噁英静电除尘器6烧结矿整粒筛分一次筛分室、二次筛分室、成品转运站颗粒物袋式除尘器2.球团生产废气排污节点及污染控制一览表序号污染源名称产生工序主要污染物控制措施1精粉原料堆场原料堆放、装卸颗粒物料场四周建设防风抑尘网，建设喷水抑尘装置，或建设封闭原料库2原煤堆存原料堆放、装卸颗粒物干煤棚，四周设置挡墙3煤粉制备煤粉干燥粉尘袋式收粉器4膨润土卸料膨润土料仓颗粒物袋式除尘器5物料干燥烘干机烟尘、SO2、NOx袋式除尘器、湿式除尘器6焙烧及烘干废气链篦机回转窑烟尘、SO2、NOx静电除尘器7球团矿卸料及转运球团矿环冷机落料、成品仓上落、料、仓下卸料及转运颗粒物袋式除尘器3.1.转炉炼钢：转炉炼钢以铁水及少量废钢为原料，以石灰(活性石灰)、萤石等为熔剂，以氧气作为主要的氧化剂，通过氧化反应将铁水中的杂质氧化分离，将其中的碳、硅、锰、磷、硫等控制在规定的范围内。冶炼产品为合格钢水。铁水用铁水罐或鱼雷罐车送到炼钢厂，采用铁水罐车运送铁水时，铁水进入炼钢工序无需倒罐，可先兑入混铁炉混匀保温而后再兑入铁水罐内进行脱硫，亦可直接将铁水罐吊到脱硫台车上进行脱硫作业或兑入转炉炼钢；采用鱼雷罐运送铁水时，铁水需要倒入铁水罐进行脱硫。熔剂通过皮带输送系统送炼钢车间。3.转炉炼钢与电炉炼钢转炉吹炼时由于氧气和铁水中的碳发生化学反应，产生含大量一氧化碳的炉气(转炉煤气)，同时铁水中的杂质与熔剂相结合生产钢渣。当吹炼结束时，倾倒炉体排渣出钢；出钢过程中向钢包加入少量铁合金料使钢水脱氧和合金化。为了冶炼优质钢种，将转炉钢水再送精炼装置(如LF钢包精炼炉、RH、VD真空处理炉等)进行精炼，对钢水进行升温、化学成份调节、真空脱气和去除杂质等。3.1转炉炼钢废气污染物排污节点及控制措施一览表序号污染源名称产生工序主要污染物治理措施1混铁炉混铁炉兑、出铁口颗粒物袋式除尘器2散装料上料转运散状料系统卸料、上料、转运、落料颗粒物袋式除尘器3折罐站铁水折罐站颗粒物袋式除尘器4铁水预处理铁水预处理站颗粒物袋式除尘器5转炉一次烟气转炉吹炼颗粒物、氟化物(尘氟)OG湿法煤气净化回收设施、LT干法煤气净化回收设施6转炉二次烟气转炉投钢铁料、兑铁水、出钢及吹炼颗粒物、氟化物(尘氟)袋式除尘器7精炼炉精炼炉颗粒物、氟化物(尘氟)袋式除尘器8中间包烘烤中间包烘烤站SO2、NOx采用净化后的转炉煤气或脱硫后的焦炉煤气9钢坯火焰切割火焰切割机颗粒物3.2.电炉炼钢电炉炼钢是以电能为热源，以废钢为主要原料，以铁矿石、铁合金、石灰、萤石等为辅料，对废钢进行熔化、脱碳、去除杂质、精炼的炼钢方法。通常所说的电炉炼钢主要指电弧炉炼钢，其它类型的电炉如感应电炉、电渣炉等所炼的钢产量很少。炼钢电炉有交流电炉和直流电炉两种，传统的多为三相交流电炉，按其功率大小又可分为普通电炉、高功率电炉和超高功率电炉。3.2电炉炼钢废气污染物排污节点及控制措施一览表序号污染源名称产生工序主要污染物治理措施1散装料上料转运散状料系统卸料、上料、转运、落料颗粒物颗粒物袋式除尘器2电炉烟气电炉投钢铁料、兑铁水、出钢、吹炼颗粒物、氟化物(尘氟)袋式除尘器3精炼炉精炼炉颗粒物、氟化物(尘氟)袋式除尘器4中间包烘烤中间包烘烤站颗粒物、SO2、NOx采用净化后的转炉煤气或净化后焦炉煤气5钢坯火焰切割火焰切割机颗粒物4.热轧热轧是钢铁生产三大工序(炼铁、炼钢及热轧)中最后的一道成材工序，是将坯料加热至金属再结晶温度以上进行的塑性加工，主要以炼钢连铸生产的钢坯为原料，经备料、加热、轧