高炉炼铁环保技术改造的思路和建议

 苏步新

摘要：文章从钢铁企业的生产实例分析，试从工艺优化角度，在源头上改善和降低高炉炼铁工序的污染点，减少污染点排放，使企业能够达到环保排放标准，提出以最少的投入提高环保效益，实现炼铁工序成本增长低，环保效果好的改造思路和建议。

 关键词：高炉炼铁环保改造

 1．引言

 随着2015年1月1日新《环保法》的正式实施，新《环保法》在加强完善实现“十二五”各项环保减排指标的基础上，进一步加大了对于污染物的排放标准的控制。面对新《环保法》的实施，钢铁行业作为污染排放大户，解决自身面临的减排及治理问题刻不容缓。2015年之前，钢铁企业在节能环保领域的投入大大加强，改进了生产工艺、改造和新建了环保设备，基本完成了“十二五”期间对于节能减排的环保要求。但新《环保法》和《钢铁工业大气污染物排放标准》的施行，大部分钢铁工业现有的环保设备已不能满足在原有基础上颗粒物排放从上限值50mg．m-3减少至不高于25mg．m-3的标准。单从环保设备改扩建计算，将会增加100元左右的吨铁成本，这在目前钢铁企业经济效益低下的情况下，实施困难很大。

 2015年年初，环保执法部门依法对某钢铁厂开出了严厉的环保罚单；5月，该厂制定了有关新的企业内部环保方案，对于改善整个地区的环境起到了关键的作用。本文对该钢铁厂的生产实案例进行分析。

  2．源头治理

  2.1原料系统除尘

  炼铁部分是整个钢铁企业的原燃料集散地，带来的问题是容易产生污染、粉尘量大、处理困难。烧结球团及炼焦的生产中排放大量的粉尘，从源头治理必须改善工艺，首先需要改善原燃料质量条件，优化烧结和炼焦工艺，要对污染点进行及时发现，并进行相应的技术改造。在优化生产工序中，对成品烧结矿及焦炭的供料过程要尽量减少成品矿、焦炭落地倒运，尽量减少皮带运输的落差，这样这一方面可以降低成品烧结矿及焦炭的粉末化程度，减少槽下返粉率，有助于高炉生产；另一方面降低了在倒运过程中产生的粉尘量，从源头上对粉尘产生点和数量进行治理。

 2.2炉顶煤气系统除尘

 高炉炉顶煤气一般需要经过重力和干法布袋除尘后才能得到干净的煤气，炉顶产生的煤气中携带着大量的粉尘，在不提高除尘能力的前提下，从源头治理来说，改善原燃料的质量条件是优先考虑的因素。提高原燃料生产工艺水平，提高高炉槽下的筛分工艺水平，从而降低入炉含铁原料的含粉率和焦炭的粉末数量，降低由入炉原燃料带来的炉尘吹出。提高混合喷吹煤的燃烧性和反应性，要尽量降低风口中未燃煤粉产生的数量，提高高炉操作水平，改善煤气流分布，以提高喷吹煤粉在高炉内部的利用率，减少煤气中未燃煤粉量。只有从炉顶煤气回收开始即降低煤气中的粉尘量，才能对整个炉顶煤气系统的粉尘处理、和环保能力有较大的提升。

 2.3出铁场及水渣系统除尘

 出铁场作为炼铁厂烟尘产生的重要区域，对于烟尘的处理显得尤为重要。容积小于1000m3的高炉的出铁环境一般较差，所以要在原有除尘设备的基础上，改善并优化出铁作业，优化控制开堵铁口时间、出铁时长及出铁量，防止由于出铁口过湿带来出铁异常，导致大量烟尘的产生。对于高炉水渣系统，大量的水蒸气中携带有害物质在温度低于露点的位置结露，腐蚀高炉炉项设备及上料栈桥等。为防止冲渣水产生的污染腐蚀水蒸气，首先要尽量不使用焦化废水等含有害物质的废水冲渣；其次，制订各级别高炉原燃料入炉标准及管理制度，严控高炉入炉原燃料的碱金属、锌、砷和铅等有害元素负荷；最后要保障出铁出渣工

作的平稳，优化出铁次数和间隔，减少憋铁等异常出铁、出渣。

 3．末端治理

 3.1原料系统除尘

 在优先考虑从源头工艺上对产生粉尘的污染点进行治理的同时，对达标设备要进行相应改造，实现末端治理。首先要了解原料系统的尘源点，从尘源点对粉尘进行治理和捕集。原料系统槽上除尘一般为贮矿槽槽口密闭方式，包括矿槽槽口密闭和卸料车上尘源点密闭，以及除尘器和除尘风道共同使用。

 为适应新《环保法》后对原料系统的除尘环保标准，炼铁厂要对原有除尘设备进行相应改造。槽上设备目前的除尘方式为：在卸料车上安装移动抽风装置，以控制卸料车头部的逸尘，同时采用槽边抽风以控制槽面逸尘。此外，对于每一个独立的矿槽设置固定吸口，在卸料的过程中，对应打开该吸口且关闭其余的吸口，以保证除尘效果并实现在线监测。在卸料车移动轨道处，安装可随卸料车移动的抽风管，保持卸料尘源处形成的负压，有效控制粉尘外逸。槽下的除尘设备一般为胶带运输机，采用受料点单层或双层密闭罩，振动筛多用整体密闭或大容积密闭，给受料设备为整体密闭。在原料转运过程中，由于涉及的尘源点较多，多以具体位置进行除尘风量的设计，以满足除尘管道内的风速设计要求。同时，在上料皮带和小车转运卸料的尘源位置安装吸风口，以降低气体中的产尘量。

 3.2炉顶煤气系统除尘

 高炉煤气经过布袋除尘含尘量在每立方米6mg以下，煤气在管网使用中，废气排放较少，可以满足新《环保法》对含尘气体的排放标准。

 在设计安装配型的过程中，可以借鉴首钢京唐5500m3高炉煤气干法除尘系统的设计方式：高炉炉顶煤气采用全干式布袋除尘处理方式，布袋前高炉荒煤气管道上需设置温控装置，使煤气进入布袋室时温度控制在正常使用范围内。煤气经过多箱体布袋除尘器过滤净化后，送入TRT和煤气管网系统。除尘干灰的排放和运输采用气力输送和罐车运输。同时系统配置

稳压气源作为备用，防止氮气系统事故低压或停风，影响脉冲反吹和气力输灰。

 3.3出铁场及水渣系统除尘

 为进一步满足新《环保法》对于粉尘中颗粒物的排放标准，出铁场除尘设备也需要进行相应改造，在改造的过程中要重新进行设计和计算：首先需要计算确定合理的抽风量，依据抽风量的大小，在高炉出铁场的尘源位置或是产尘点，进行一次烟尘和二次烟尘的除尘设备安装，包括尘源上部的顶吸罩、尘源两侧的侧吸罩、主铁沟及撇渣器的密封盖板等，将烟尘最大限度的密闭捕集后，通过除尘系统的负压风机进行抽吸，烟尘经过管道和阀门，输送至布袋除尘器系统中，净化达标后排放。图1给出了不同容积高炉的除尘风量与高炉炉容的关系。

 对于水渣处理系统，为了防止高炉冲渣水蒸气产生的污染腐蚀炉顶装置，大部分钢铁企业采用定期为炉顶设备和上料栈桥进行刷漆处理，部分企业将高炉炉顶装置加防护罩进行保护，以免腐蚀，也有一些企业将水渣处理系统产生的水蒸气引入到烟囱中，并用管道接到高炉上方进行排放。

 4．除尘工艺设备优化改造的建议

 表1为《炼铁工业大气污染物排放标准》对原料系统污染物排放浓度限值的要求。每立方米毫克2015年1月1日的排放标准为颗粒物浓度质量低于每立方米25mg，排放标准提高了一倍。对于原料系统现有的除尘设备来说，不仅需要提高其相应的管路直径、单位抽风数量，还要加强后续粉尘处理能力。表2为炼铁工序中产生污染排放的特征位置、烟尘特点以及现行环保控制指标和主要除尘方法。

 4.1高炉炼铁工序的环保除尘治理

 首先，应尽可能地考虑从优化工艺角度对粉尘产生的源头环节、流经过程、气体流量、电网控制等层面进行技术优化和改造。从源头上进行综合治理，环保除尘的关键是对尘源点的控制、降低尘源点的数量和减少粉尘数量。改善原燃料质量，就要优化烧结和炼焦工艺，减少成品矿、焦炭至高炉槽下的皮带运输以及减少运输皮带的落差。其次，要提高高炉槽下的筛分工艺水平，提高喷吹煤粉的利用率，加强高炉操作水平，改善煤气流分布，降低未燃煤粉数量。第三，要改善并优化出铁作业，减少异常出铁情况的发生，同时加强对高炉冲渣水产生的含有有害物质进行回收防治和研究工作。

 对生产过程中产生粉尘的设备和部位，要设置密封罩和吸尘罩等措施，以保证捕集效率。对于原有除尘设备净化后排放仍不达标的，一方面要及时提出适合自身的改扩建方案，另一方面要根据资金情况，对改扩建设备进行采购和及时安装，并保证日常的合理运行和维修。

 4.2环保设备的更新改造

 由于新《环保法》的硬性要求，以及环境监测对企业的要求，社会对于环境保护的关注程度都在增强。企业环保设备的更新改造必然会提高吨钢的生产成本，在目前钢铁企业微利甚至亏损的情况下，很难调动起企业的积极性。

 对原有除尘设备大部分已经达标、可以满足净化后排放气体要求的钢铁企业，则要在设备运行过程中进行技术攻关，提高设备的使用寿命和对粉尘的处理能力，并建立一整套的粉尘捕集、处理、输灰运送和自动化控制检测系统，在提高除尘效果的同时，尽可能降低吨钢成本。

  针对高炉炉顶煤气处理，建议按照自身情况进行改造。可以按照国家“三干一电”要求，增加高炉余压发电和煤气管网系统。在考虑相应的改造资金外，还要对厂区的空间和设备运行维护成本进行合理计算，最大限度地实现运行成本最低化、企业效益最大化，同时兼顾环保排放达标。

 5．结语

 新《环保法》的出台实施，加强了对于钢铁企业环境污染的监管和处罚力度，使得钢铁企业在生产的同时不得不考虑环保压力。钢铁企业应及时对现有的高炉炼铁工序相关环保工艺及设备，进行优化和升级改造，尽可能以最经济的方式快速完成环保要求。新《环保法》的生效，在一定程度上化解了钢铁企业的过剩产能，使一些钢铁企业面临重新洗牌的境遇，也为钢铁行业提供了新的发展动向。