1 調(diào)研背景和目的
2018年5月，生態(tài)環(huán)境部辦公廳印發(fā)了環(huán)辦大氣函[2018]242號，關(guān)于征求《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案(征求意見稿)》意見的函(以下簡稱征求意見)。該方案對于鋼鐵行業(yè)大氣污染物達到超低排放提出了明確的時間節(jié)點要求。方案中提出，“新建(含搬遷)鋼鐵項目要全部達到超低排放水平。到2020年10月底前，京津冀及周邊、長三角、汾渭平原等大氣污染防治重點區(qū)域具備改造條件的鋼鐵企業(yè)基本完成超低排放改造;2022年底前，珠三角、成渝、遼寧中部、武漢及其周邊、長株潭、烏昌等區(qū)域基本完成;2025年底前，全國具備改造條件的鋼鐵企業(yè)力爭實現(xiàn)超低排放”。方案中同時規(guī)定，排放的燒結(jié)煙氣中塵質(zhì)量濃度需低于10mg/m3，二氧化硫質(zhì)量濃度低于35 mg/m3，氮氧化物質(zhì)量濃度低于50mg/m3;排放的焦爐煙氣中塵質(zhì)量濃度需低于10mg/m3，二氧化硫質(zhì)量濃度低于30mg/m3，氮氧化物質(zhì)量濃度低于150mg/m3。
征求意見中的超低排放對國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的大氣污染治理提出了前所未有的高標準、嚴要求，更有部分地區(qū)已經(jīng)將該征求意見直接變?yōu)榈胤椒ㄒ?guī)，要求實現(xiàn)日期比國家規(guī)定時限更加提前。面對這樣的局面，各企業(yè)對超低排放改造工作實施，紛紛作出了不同程度地響應(yīng)。但在改造工作具體實施過程中，也面臨著種種技術(shù)上的困擾和疑慮。針對這種情況，中國金屬學(xué)會協(xié)同中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會、全國工商聯(lián)冶金商會共同開展了此次全國鋼鐵企業(yè)燒結(jié)、焦化煙氣超低排放情況的實地調(diào)研，走訪了12家國內(nèi)相關(guān)工作開展較早的企業(yè)，以求摸清行業(yè)內(nèi)各種不同技術(shù)路線的應(yīng)用情況和實際達到的排放等。
學(xué)會希望通過此次調(diào)研的結(jié)果，對當(dāng)前煙氣治理超低排放的主流技術(shù)進行一次全面、客觀的評價，期望調(diào)研的結(jié)果和評價能夠?qū)罄m(xù)開展此項工作的企業(yè)有積極的參考價值，希望企業(yè)能夠在充分了解不同技術(shù)路線的特點后，結(jié)合企業(yè)自身情況開展后續(xù)的超低排放改造工作。同時，學(xué)會也希望此次調(diào)研能夠給各級政府部門、環(huán)保部門等相關(guān)單位帶來有參考意義的、有價值的意見和建議。
2 參加調(diào)研人員和行程
組織、參與調(diào)研的人員見表1。本次調(diào)研分為3個階段，共調(diào)研12家企業(yè)：第1階段為2018年7月9—12日，主要有寶武系統(tǒng)相關(guān)公司;第2階段為2018年7月17—20日，主要有安陽鋼鐵、邯鄲鋼鐵、首鋼京唐等;第3階段為2018年7月26—27日，主要有太原鋼鐵和美錦鋼鐵。具體行程見表2。
3 調(diào)研內(nèi)容總結(jié)
此次調(diào)研共走訪12家企業(yè)，所選企業(yè)絕大多數(shù)是在大氣治理超低排放方面超前行動的單位，所采用技術(shù)都具有一定的典型代表性，并取得了一定成效。這些企業(yè)大都投入較大的人力、財力，努力推進大氣污染防治工作，有的在很多方面大膽嘗試新的技術(shù)，積極探索大氣治理新途徑，開創(chuàng)了行業(yè)內(nèi)的先河，取得了良好的實際效果，為行業(yè)煙氣治理提供了具有參考意義的樣本。這些企業(yè)往往也展現(xiàn)出超前的眼光，在征求意見提出要求前已經(jīng)提前布局、規(guī)劃，甚至實施。所取得的這些成績都是值得肯定的。
3.1 燒結(jié)煙氣治理
燒結(jié)煙氣超低排放治理方面主要有3種不同的技術(shù)方案：活性焦法、SCR法和氧化法。
(1)活性焦法。在與技術(shù)提供方和使用方的溝通交流中，活性焦法受到大多數(shù)大型鋼鐵企業(yè)的推崇。其優(yōu)點主要有：1)該方法能夠達到多污染物(如SO2、NOx、二噁英和重金屬等)協(xié)同治理的效果;2)活性焦法不產(chǎn)生固體廢棄物，省去企業(yè)固體廢棄物處理負擔(dān);3)該方法可以將污染物資源化利用，有利于清潔生產(chǎn)，如SO2制酸加以利用;4)活性焦法屬于全干法工藝，無拖煙現(xiàn)象，視覺效果好?；钚越狗ǖ娜秉c主要有：1)活性焦法因燒結(jié)煙氣溫度等因素，在運行操作上，管理不到位時存在一定的安全隱患;2)在脫硝效率、顆粒物排放方面長期穩(wěn)定達標尚需進一步優(yōu)化;3)活性焦法解析制酸時存在廢水處理及酸的利用等問題;4)隨著活性焦市場需求的增加，其供應(yīng)、產(chǎn)品質(zhì)量、自身生產(chǎn)環(huán)保等應(yīng)引起高度重視。
(2)SCR法。SCR法脫硝工藝對以上脫硫設(shè)施的改造等具有較大的現(xiàn)實意義。通過增加催化劑數(shù)量、提高反應(yīng)溫度、增加濕式電除塵等措施，以SCR為核心結(jié)合其他各種脫硫技術(shù)的脫硫脫硝工藝能夠達到超低排放的要求，需要指出的是，該技術(shù)工藝存在的不足主要有：1)不可避免產(chǎn)生固體廢棄物，大量的固體廢棄物對有些地區(qū)而言存在無法消納處理的情況;2)SCR法使用的催化劑在使用壽命到期后，大多屬于危廢，屆時存在回收處理難度;3)催化劑催化效果對煙氣溫度有一定的要求，在低溫催化劑不太成熟的情況下，需對煙氣進行升溫處理從而增加能耗;4)SCR法工藝對煙氣其他污染物(如二噁英、重金屬等)處理效果尚待驗證。
(3)氧化法。本次調(diào)研還實地查看了多種氧化法的裝置設(shè)施，總體來看，臭氧結(jié)合其他脫硫的工藝設(shè)施，一次性投資、運行成本較低，工期快，受到要求時間緊迫等地區(qū)的青睞。但該方法的缺點主要有：1)脫硝效率普遍相對較低，基本在50%左右，對進口煙氣硝含量有一定要求;2)在生產(chǎn)實施過程中，尤其是配置濕法脫硫時容易產(chǎn)生煙羽拖尾現(xiàn)象(排放煙氣中略帶黃色);3)該方法同樣產(chǎn)生大量的脫硫脫硝固體廢棄物，成為大多數(shù)企業(yè)不好處理的問題;4)氧化法工藝對煙氣其他污染物(如二噁英、重金屬等)處理效果尚待驗證。
3.2 焦化煙氣治理
在焦爐煙氣治理超低排放方面，主要以SCR法和活性焦法為主。以SCR脫硝為核心的脫硫脫硝技術(shù)在使用數(shù)量方面占據(jù)了較大的市場份額，同時也有使用活性焦法等其他方法的案例，從趨勢上看，采用活性焦法逐漸增多。但從此次調(diào)研得到的數(shù)據(jù)來看，無論哪種方案，通過調(diào)整相關(guān)運行參數(shù)等均可達到超低排放中二氧化硫質(zhì)量濃度低于35mg/m3、氮氧化物質(zhì)量濃度低于50mg/m3 的要求，但運行穩(wěn)定性尚無法保證，其優(yōu)缺點與采用同類技術(shù)的燒結(jié)煙氣治理類似，不再贅述。
4 對下步工作的建議
通過此次調(diào)研發(fā)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)、焦化煙氣治理超低排放技術(shù)設(shè)施投入時間尚短，對于企業(yè)在生產(chǎn)現(xiàn)場實際運行過程中逐漸顯現(xiàn)出的一些不足，企業(yè)與技術(shù)提供方都在共同積極努力，不斷優(yōu)化改進，充分發(fā)揮治理效果。從此次實地調(diào)研得到的第一手資料、信息以及座談了解的情況和企業(yè)的反饋，調(diào)研組提出以下幾個方面的建議。
第一，對現(xiàn)有采用的技術(shù)治理效果持續(xù)跟進，不斷觀察其情況。大氣治理超低排放征求意見剛剛提出不久，各企業(yè)采用的各種技術(shù)、設(shè)備運行時間還較短，各種技術(shù)優(yōu)缺點需要時間上的驗證和不斷持續(xù)的跟進追蹤，對各種技術(shù)治理煙氣的效果需深入持續(xù)了解其成熟性和可靠性等，總結(jié)經(jīng)驗，不斷改進。對典型企業(yè)、典型技術(shù)所達到的指標，應(yīng)該持續(xù)不斷觀察，更長時間地收集相關(guān)運行數(shù)據(jù)，確定是否能夠長期穩(wěn)定持續(xù)達標排放。
第二，強化大氣治理超低排放技術(shù)基礎(chǔ)性研究和機理研究。大氣治理，尤其是超低排放的提出，對治理技術(shù)等提出了更高的要求，研究機構(gòu)、技術(shù)提供方、企業(yè)等多方更應(yīng)加強對煙氣脫硫脫硝技術(shù)及其機理的基礎(chǔ)研究。鋼鐵工業(yè)燒結(jié)、焦化煙氣成分復(fù)雜，受工況、原燃料、操作制度、管理水平等多因素交叉影響，波動較大，這些的確與火力發(fā)電行業(yè)是不同的。國內(nèi)針對這些方面的基礎(chǔ)研究、機理研究、工程開發(fā)研究等工作尚不能滿足新需求。當(dāng)前，實際工程運行過程中遇到很多瓶頸，或多或少都與最基礎(chǔ)的反應(yīng)機理、基礎(chǔ)性研究等方面相關(guān)。例如燒結(jié)煙氣、焦化煙氣NOx產(chǎn)生影響因素;如何提高活性焦本身的催化性能、高價態(tài)氮氧化物在復(fù)雜煙氣成分中被吸收的難易程度、影響活性焦強度因素等以及SCR催化劑壽命、中低溫催化劑;臭氧逃逸與煙氣污染治理等，都需進一步深入研究。
第三，注重源頭治理，加強源頭治理技術(shù)的研究。煙氣治理途徑一般有源頭減量、過程控制和末端治理。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，無論是燒結(jié)還是焦化煙氣的治理，采用源頭減量治理手段的企業(yè)，排放情況一般優(yōu)于未采用源頭減量治理的，且取得很好的經(jīng)濟和社會效益。尤其對于燒結(jié)煙氣治理，末端治理幾乎達到極限，采用源頭減量治理的方式(如煙氣循環(huán)、燃燒制度優(yōu)化、原料優(yōu)化、操作管理等)可有效緩解末端治理的壓力。對焦化工序，采用先進的7.63m焦爐分段式燃燒的企業(yè)，大多數(shù)時間煙氣不經(jīng)處理已能夠達標排放。再者，源頭治理的投資低于末端治理，且多是一次性投資，沒有額外新增運營費用或者新增不多。建議對源頭治理技術(shù)研究應(yīng)用給予積極支持和鼓勵。
第四，對現(xiàn)有技術(shù)持續(xù)跟進、不斷優(yōu)化，補不足、挖潛力。建議技術(shù)提供方、科研院所針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，進一步開展工作，結(jié)合實際應(yīng)用案例，各方一起合作，解決實際應(yīng)用中出現(xiàn)的各種問題和不足，提高煙氣協(xié)同治理的能力和水平。當(dāng)前最急迫需要解決的問題有：一是活性焦的質(zhì)量，即如何提高脫硫脫硝效率，并降低消耗，特別是活性炭質(zhì)量的穩(wěn)定性;二是研發(fā)中低溫(不需加熱)的催化劑及危廢催化劑的回收利用;三是對氧化法的評價以及提高氧化法的脫硝效率;四是對脫硫脫硝產(chǎn)生的固體廢棄物、廢水等的無害化處理及其資源化利用。通過解決這些在實際應(yīng)用中暴露的不足，進一步優(yōu)化工藝，調(diào)整裝備結(jié)構(gòu)，提高管理水平，不斷提高脫硫脫硝的效果。雖然每種技術(shù)都還存在這樣或那樣的不足，但這些問題既是煙氣治理超低排放面臨的困境，也是技術(shù)轉(zhuǎn)化推廣上的巨大機遇。一旦實現(xiàn)突破，將收獲巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
第五，對新技術(shù)給予更多的關(guān)注和支持。任何一種成熟的技術(shù)，都必然經(jīng)歷過反復(fù)試驗的階段。即便我們目前面臨較大的環(huán)保壓力，但也不應(yīng)該放棄對新技術(shù)的探索和支持。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，往往越是環(huán)保工作做得好的企業(yè)，越關(guān)注和支持新技術(shù)的發(fā)展和實踐，甚至主動聯(lián)合設(shè)計院、院校開展工作。
在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)邯鋼、安鋼采用的活性焦逆流方式脫硫脫硝技術(shù)，唐山德龍鋼鐵采用的氧化劑脫硝技術(shù)在實際應(yīng)用中均取得了不錯效果，只是投入時間較短，其最終效果需要進一步驗證。但這些新技術(shù)的引進開發(fā)應(yīng)用，提供了煙氣處理的新措施和新思路，應(yīng)給予更多的關(guān)注和支持。
第六，對政府部門的一些建議。(1)鋼鐵工業(yè)大氣治理超低排放工作剛剛展開，各種超低排放技術(shù)在實際應(yīng)用中的效果尚需時間的驗證，企業(yè)在選擇技術(shù)、施工調(diào)試到穩(wěn)定達標排放也都需要一定的時間，建議有關(guān)部門給企業(yè)合理的達標期限，特別是環(huán)保壓力大的地區(qū)的地方政府，在積極推進超低排放的同時，也不要把時限壓得太緊。(2)研究超低排放指標進行微調(diào)的科學(xué)性。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，采用活性炭技術(shù)的燒結(jié)煙氣NOx排放質(zhì)量濃度能穩(wěn)定達到60～80mg/m3，顆粒物質(zhì)量濃度達到15mg/m3 左右，超低排放要求NOx排放質(zhì)量濃度指標為50mg/m3，顆粒物質(zhì)量濃度為10mg/m3，而為了這些微量的差距，必須在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加新的處理設(shè)施，從而增加能耗和原燃料消耗，而這些投入也會有能源的消耗和污染物的產(chǎn)生。因此，建議從綜合治理角度考慮，去研究個別指標進行微調(diào)的科學(xué)性和可行性。此外，鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)是一個流程產(chǎn)業(yè)，設(shè)備點檢、定期維修、設(shè)備試機甚至限產(chǎn)時，因設(shè)備的開停機、工況波動、原料等的因素勢必影響排放達標效率，建議在評估期內(nèi)鋼鐵企業(yè)至少95%以上小時均值排放達標，微調(diào)成至少90%以上小時均值排放達標。(3)完善監(jiān)測手段，制定相應(yīng)標準、技術(shù)規(guī)范。超低排放實施效果在相關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)指標體現(xiàn)方面，除技術(shù)、管理等因素外，還與現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、信息傳輸?shù)认嚓P(guān)，不同的監(jiān)測設(shè)備、不同的監(jiān)測時段、不同的監(jiān)測位置及其周圍環(huán)境有關(guān)，建議相關(guān)部門就監(jiān)測方法、監(jiān)測儀表及其標準進一步規(guī)范，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和準確性。另外，調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，隨著煙氣治理超低排放技術(shù)的采用，一些配套的資源出現(xiàn)了亂象，如活性焦穩(wěn)定保障供應(yīng)問題、質(zhì)量問題、價格問題，催化劑壽命、質(zhì)量問題等，建議制定相應(yīng)的標準、技術(shù)指標，逐步規(guī)范相關(guān)企業(yè)行為。
2018年8月27日
中國金屬學(xué)會
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