盧熙寧，張承舟，賈少華，劉大鈞，王宇航

(1.冶金工業(yè)規(guī)劃研究院，北京 100013；2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京 100012)

“十三五”中后期，伴隨黨中央、國(guó)務(wù)院堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的大政方針指引，《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》(環(huán)大氣〔2019〕35號(hào)，以下簡(jiǎn)稱《意見》)與《鋼鐵企業(yè)超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)技術(shù)指南》(以下簡(jiǎn)稱《指南》)等行業(yè)重磅文件接踵發(fā)布。在京津冀及周邊地區(qū)已陸續(xù)開展超低排放預(yù)評(píng)估工作的背景下，面對(duì)全流程超低排放評(píng)估問(wèn)題選擇適宜的工藝路線，在經(jīng)濟(jì)可行的前提下，實(shí)現(xiàn)逐步達(dá)到超低排放要求已成為鋼鐵行業(yè)最為關(guān)注的問(wèn)題。本文針對(duì)鋼鐵企業(yè)，依照全流程超低排放實(shí)施路徑，從有組織排放提標(biāo)工藝選擇、無(wú)組織管控治一體化創(chuàng)建、智能化監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息平臺(tái)搭建、潔凈化物流運(yùn)輸體系規(guī)劃等多方面提出全流程整改方案，助力企業(yè)全方位達(dá)到超低排放要求。

1 鋼鐵企業(yè)全流程超低排放實(shí)施路徑

在國(guó)家超低排放政策正式啟動(dòng)的歷史背景下，眾多重點(diǎn)區(qū)域鋼鐵企業(yè)紛紛開始實(shí)施超低排放改造。但由于一些企業(yè)對(duì)政策要求的解讀不夠全面，將精力全部投入到重點(diǎn)工序的有組織排放治理上，片面認(rèn)為項(xiàng)目完成即可滿足超低排放要求。但實(shí)際上全流程超低排放改造需統(tǒng)籌兼顧有組織提標(biāo)、無(wú)組織管控、監(jiān)測(cè)監(jiān)控與清潔化運(yùn)輸比例等全方位達(dá)標(biāo)要求，因此需要規(guī)劃全流程超低排放實(shí)施路徑，掃除改造盲點(diǎn)，合理選用可行技術(shù)，高質(zhì)量完成超低排放整改工作。

1.1 有組織排放提標(biāo)工藝選擇

針對(duì)鋼鐵企業(yè)主要節(jié)點(diǎn)有組織排放限值的大幅度收嚴(yán)，鋼鐵企業(yè)超低排放改造集中體現(xiàn)在末端治理設(shè)施的提標(biāo)新建與源頭煤氣的凈化。其中燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫脫硝改造與高爐煤氣精脫硫作為重要的超低排放實(shí)施要點(diǎn)，需要企業(yè)結(jié)合自身實(shí)際，選取達(dá)標(biāo)能力強(qiáng)、可穩(wěn)定運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)可行的工藝路線實(shí)施改造，方可達(dá)到超低排放大幅收嚴(yán)的限值要求。

1.1.1燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫脫硝

當(dāng)前鋼鐵企業(yè)在超低排放改造過(guò)程中，應(yīng)用最廣泛、技術(shù)較為成熟的燒結(jié)機(jī)頭煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝路線主要包括半干法(濕法)/活性炭(焦)脫硫+選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝、活性炭/焦協(xié)同一體化脫硫脫硝工藝[1]，不同的工藝路線與設(shè)計(jì)組合方案需結(jié)合企業(yè)燒結(jié)機(jī)裝備工況與運(yùn)維管理水平而定，需統(tǒng)籌考慮每種工藝路線的優(yōu)劣勢(shì)與自身需求予以比選。

半干法(濕法)脫硫+SCR脫硝工藝近年來(lái)成功應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)燒結(jié)超低排放改造過(guò)程中，脫硫效率≥95%，脫硝效率在70%～85%之間[2]。該組合工藝技術(shù)成熟，污染物脫除效率高，適用性強(qiáng)，可滿足國(guó)家與地方超低排放限值要求，尤其適用于目前我國(guó)已建成燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫提標(biāo)及配套建設(shè)脫硝設(shè)施的改造項(xiàng)目。但主要問(wèn)題是催化劑活性溫度窗口需進(jìn)行煙氣換熱，尤其是濕法脫硫。因此企業(yè)往往會(huì)首選前置脫硝，以促進(jìn)節(jié)能降成本，但忽視了機(jī)頭靜電除塵顆粒物濃度較高與堿金屬灰的摻入，造成SCR催化劑物理與化學(xué)失活，大幅降低脫硝活性，增加系統(tǒng)阻力。所以企業(yè)在選擇此種組合工藝時(shí)一定要結(jié)合自身煙氣工況條件，謹(jǐn)慎選擇SCR脫硝裝置前置的設(shè)計(jì)。而后置脫硝也需考慮噴氨量較大時(shí)所帶來(lái)氨逃逸的二次污染問(wèn)題。此外，在超低排放限值出臺(tái)之前，部分企業(yè)建設(shè)的活性炭/焦脫硫脫硝設(shè)施由于脫硫劑裝填量不足、設(shè)計(jì)排放水平未匹配等問(wèn)題，導(dǎo)致出口二氧化硫與氮氧化物無(wú)法達(dá)到超低排放限值要求。因此，鋼鐵企業(yè)結(jié)合自身工藝路線，在原有一體化脫硫脫硝裝置基礎(chǔ)上，采用串級(jí)活性炭/焦裝置或加設(shè)SCR來(lái)實(shí)現(xiàn)氮氧化物的達(dá)標(biāo)排放。且針對(duì)排口顆粒物超標(biāo)問(wèn)題，可通過(guò)調(diào)整篩板或加裝除塵設(shè)施予以解決。

1.1.2高爐煤氣精脫硫項(xiàng)目建設(shè)

高爐煤氣中的硫主要來(lái)源于焦炭和煤粉，其中焦炭的含硫量占比較大。高爐煤氣可從源頭控制含硫量，一般建議焦炭含硫率小于0.6%，煤粉含硫率小于0.4%。且為了實(shí)現(xiàn)精脫硫往往需要在末端建設(shè)治理設(shè)施，將煤氣中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫后進(jìn)行脫除，主要有以下幾種工藝路線。

一是水解催化轉(zhuǎn)化工藝。目前鋼鐵行業(yè)已建成或正在實(shí)施的羰基硫水解工藝，在常溫或中溫、中低壓工況下實(shí)現(xiàn)羰基硫、二硫化碳等小分子有機(jī)硫向無(wú)機(jī)硫的轉(zhuǎn)化，布置于高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(TRT)或高爐能量回收機(jī)組(BPRT)之前，壓損小于10kPa，設(shè)備、管線等工藝裝置投資較低，對(duì)高爐TRT/BPRT煤氣發(fā)電的影響降至最低。

二是加氫催化轉(zhuǎn)化工藝。加氫催化轉(zhuǎn)化工藝主要用于化工行業(yè)制甲醇等深加工過(guò)程，在較高的操作壓力和中高溫操作條件下，將有機(jī)硫徹底轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。提高壓力可增加正反應(yīng)速度。加氫轉(zhuǎn)化工藝不僅對(duì)羰基硫、二硫化碳等小分子有機(jī)硫能進(jìn)行高精度轉(zhuǎn)化，對(duì)硫醇、硫醚、噻吩等大分子有機(jī)硫組分也能有效轉(zhuǎn)化，加氫轉(zhuǎn)化率高，但由于加氫反應(yīng)的設(shè)備和管線均為中高溫、中高壓系統(tǒng)[3]，因此裝置投資與運(yùn)行費(fèi)用較高，鋼鐵企業(yè)實(shí)施動(dòng)力不足。

三是吸附轉(zhuǎn)化工藝。該工藝主要采用比表面積很大的分子篩或微晶材料作為吸附劑，吸附煤氣中的有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫[3]，用于煤氣精制，通過(guò)提升物料的比表面積及其對(duì)多種硫化物的吸附性能，提高吸附傳質(zhì)速度及硫容等關(guān)鍵參數(shù)，從而提高脫硫效率。但由于吸附材料價(jià)格較為昂貴，設(shè)備投資較高，占地面積大，即使材料理論使用壽命較長(zhǎng)，但針對(duì)動(dòng)輒數(shù)十萬(wàn)煤氣量的高爐煤氣精脫硫工藝，整體經(jīng)濟(jì)可行性欠佳，企業(yè)投資負(fù)擔(dān)較大。

四是干法脫硫工藝。以氧化鐵、氧化鋅、活性炭/焦等作為脫硫劑的固定床式干法脫硫技術(shù)，此種工藝在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中存在廢棄脫硫劑的處理困難等問(wèn)題, 容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，因此此類脫硫工藝通常用于較小氣量煤氣的深度脫硫[3]。特別是對(duì)于自有活性炭/焦生產(chǎn)線與一體化脫硫脫硝設(shè)施的鋼鐵企業(yè)，建議可嘗試用于中小規(guī)模高爐的煤氣精脫硫項(xiàng)目。

五是催化氧化法工藝。以含催化劑的弱堿液作為吸收劑，將煤氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫以實(shí)現(xiàn)高比例脫除的工藝路線[4]，常見的有以氨或鈉源為吸收劑，應(yīng)關(guān)注最終脫硫廢液的處置，處理后廢液用作高爐沖渣水時(shí)，要加強(qiáng)監(jiān)管，防止脫硫廢液違法排放，造成環(huán)境污染。

六是化學(xué)吸收工藝。以堿液作為吸收劑，將煤氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化形成的硫化氫與原有硫化氫一并通過(guò)堿液淋洗實(shí)現(xiàn)高比例脫除。此工藝路線的重點(diǎn)在于需考慮后續(xù)脫硫廢液的達(dá)標(biāo)處理問(wèn)題，直接匯入生產(chǎn)廢水將對(duì)后續(xù)綜合污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)造成影響，或不處理直接用于高爐水沖渣環(huán)節(jié)，將導(dǎo)致廢水無(wú)法滿足《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13456)達(dá)標(biāo)排放或正?；赜靡蟆?/p>

1.2 無(wú)組織管控治一體化系統(tǒng)創(chuàng)建

無(wú)組織管控治一體化系統(tǒng)通過(guò)原料庫(kù)封閉與煤筒倉(cāng)技術(shù)，在受卸料、供給料過(guò)程如汽車受料槽、火車翻車機(jī)、鏟車上料、皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)等易產(chǎn)塵點(diǎn)位采用抽風(fēng)除塵或抑塵的方式優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，輔以噴淋或干霧抑塵，確保原料系統(tǒng)儲(chǔ)運(yùn)粉塵排放得到有效控制。同時(shí)，封閉料棚出口處帶抖水或烘干功能的洗車機(jī)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨運(yùn)車輛帶料遺撒的有效控制。通過(guò)大數(shù)據(jù)、機(jī)器視覺、源解析、擴(kuò)散模擬、污染源清單、智能反饋等技術(shù)，如利用鷹眼設(shè)施實(shí)現(xiàn)封閉料場(chǎng)內(nèi)裝載車輛運(yùn)動(dòng)與抑塵措施的聯(lián)動(dòng)。開展全廠無(wú)組織塵源點(diǎn)的清單化管理，將治理設(shè)施與生產(chǎn)設(shè)施、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，對(duì)無(wú)組織治理設(shè)施工作狀態(tài)和運(yùn)行效果進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)無(wú)組織治理向有組織治理轉(zhuǎn)變[5]。

1.3 智能化監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息平臺(tái)搭建

1.3.1大氣污染物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

智能化監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息平臺(tái)能夠?qū)?biāo)超低排放要求，全面提升自證清白能力與監(jiān)管效能。該平臺(tái)能夠?qū)Ω鞴に嚿a(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并打通各區(qū)域管控平臺(tái)間的網(wǎng)絡(luò)通信布設(shè)。在系統(tǒng)界面上用戶可以自主添加無(wú)組織排放、有組織排放和生產(chǎn)設(shè)施監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)參數(shù)，以周期性報(bào)告方式統(tǒng)計(jì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的超低排放達(dá)標(biāo)比例，直觀顯示超低排放的完成度，系統(tǒng)中詳實(shí)的數(shù)據(jù)將可作為超低監(jiān)測(cè)評(píng)估依據(jù)之一。

1.3.2無(wú)組織管控治實(shí)現(xiàn)一體化

無(wú)組織管控治一體化項(xiàng)目建立三維立體的網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)監(jiān)控體系，對(duì)鋼鐵企業(yè)全廠密閉料棚生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域、物料轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)區(qū)域、廠區(qū)道路環(huán)境和焦化生產(chǎn)區(qū)域的無(wú)組織排放過(guò)程、治理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)和重點(diǎn)區(qū)域顆粒物濃度等進(jìn)行了全方位監(jiān)控。搭配封(密)閉、收塵、抑塵等技術(shù)措施對(duì)所有覆蓋范圍內(nèi)的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)、物料密閉存儲(chǔ)和運(yùn)輸、物料封閉儲(chǔ)存和運(yùn)輸以及全廠道路環(huán)境等無(wú)組織排放粉塵污染源進(jìn)行全面治理，并對(duì)所有治理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行集中管控。此外，系統(tǒng)結(jié)合大數(shù)據(jù)分析及模型擬合，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詳情與對(duì)比、污染熱力圖分析、污染物擴(kuò)散預(yù)測(cè)預(yù)警、污染物溯源、視頻記錄庫(kù)、智能分析報(bào)告、車輛違章管理和廠內(nèi)車輛智能調(diào)度等多項(xiàng)數(shù)據(jù)應(yīng)用分析功能。

1.3.3生產(chǎn)與環(huán)保設(shè)施聯(lián)動(dòng)監(jiān)管機(jī)制

將有組織排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)參數(shù)的數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線、環(huán)保設(shè)備的電流曲線、生產(chǎn)過(guò)程記錄等信息進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，使現(xiàn)有數(shù)據(jù)不再是沉睡的記錄，而是基于各個(gè)生產(chǎn)工序特征所賦予系統(tǒng)之間互聯(lián)及管理紐帶。環(huán)保智能化管理將不僅僅局限于現(xiàn)有治理措施的運(yùn)行和記錄，而是更加注重于生產(chǎn)系統(tǒng)和物流系統(tǒng)的深度匹配，提升節(jié)能降耗水平，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程節(jié)奏，成為提升環(huán)?？?jī)效管理和輔助生產(chǎn)的智能化全局管理平臺(tái)。

1.3.4門禁及物流系統(tǒng)統(tǒng)一管理接口

將鋼鐵企業(yè)廠區(qū)門禁及物流運(yùn)輸管理系統(tǒng)統(tǒng)一納入智能化監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息系統(tǒng)進(jìn)行管理。當(dāng)車輛進(jìn)入廠區(qū)時(shí)，能夠通過(guò)門禁系統(tǒng)判斷車輛排放標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)應(yīng)車牌及運(yùn)送物料信息，并上傳至智能化管理系統(tǒng)中，用于后續(xù)查詢、匯總、分析與考核。廠區(qū)內(nèi)運(yùn)送物料時(shí)，對(duì)貨運(yùn)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)污染違規(guī)行為實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)污染行為直接通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別判定與考核內(nèi)容下發(fā)，大幅提高時(shí)效性與實(shí)時(shí)監(jiān)管力度。

1.4 源頭實(shí)施清潔化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)變革

對(duì)標(biāo)《意見》中對(duì)于鋼鐵企業(yè)清潔化運(yùn)輸?shù)恼w要求，通過(guò)卓越環(huán)?？?jī)效管理模式對(duì)鋼企進(jìn)行貨運(yùn)線路、倉(cāng)儲(chǔ)、皮帶或管帶機(jī)結(jié)構(gòu)性優(yōu)化改造，解決 “車輪上的鋼鐵企業(yè)”在綠色物流運(yùn)輸層面的先天短板。汽運(yùn)短倒車輛輛次的壓減方面，利用皮帶通廊與管帶機(jī)實(shí)現(xiàn)鐵精礦、焦炭、噴吹煤、塊礦等大宗原燃料的清潔化運(yùn)輸，大幅減少內(nèi)部短倒車輛輛次。

此外，規(guī)劃廠外汽運(yùn)車輛受限點(diǎn)旨在減少貨運(yùn)車輛穿越廠區(qū)內(nèi)部道路倒運(yùn)。利用受卸料槽與皮帶上料系統(tǒng)的組合搭配，實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)、煉鐵用原輔燃料的清潔化運(yùn)輸，同時(shí)保證廠區(qū)內(nèi)無(wú)貨運(yùn)車輛進(jìn)入，廠容廠貌與環(huán)保6S管理得到明顯改善，將從源頭大幅減少由于汽運(yùn)進(jìn)廠帶來(lái)的無(wú)組織逸散問(wèn)題。

2 鋼鐵企業(yè)全流程超低排放相關(guān)建議

鋼鐵企業(yè)全流程超低排放改造需結(jié)合自身現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，涵蓋有組織、無(wú)組織、監(jiān)控監(jiān)測(cè)與清潔化運(yùn)輸?shù)软?xiàng)目形式。除了環(huán)保設(shè)施硬件投入，也需要通過(guò)智能環(huán)保綜合管控平臺(tái)的決策輔助，全流程卓越環(huán)?？?jī)效管理體系動(dòng)態(tài)實(shí)施，確保企業(yè)持續(xù)保持超低排放成果。

2.1 堅(jiān)持因企施策，制定可行性超低排放改造方案

遵循《意見》與《指南》全流程超低排放改造項(xiàng)目實(shí)施要求，企業(yè)應(yīng)自行或聘請(qǐng)權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)，深入現(xiàn)場(chǎng)剖析問(wèn)題，梳理污染防治設(shè)施與監(jiān)控監(jiān)管、清潔運(yùn)輸?shù)确矫鏉撛陔[患。根據(jù)企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)裝備與工況條件、場(chǎng)地現(xiàn)狀與人員技術(shù)管理水平等要素因企施策，制定可滿足排放水平要求、經(jīng)濟(jì)可行性較佳、技術(shù)較為成熟且有成功案例的燒結(jié)機(jī)頭煙氣脫硫脫硝、高爐煤氣精脫硫、無(wú)組織管控治一體化、鐵運(yùn)或水運(yùn)及管帶機(jī)等全方位整改方案，以此助力鋼鐵企業(yè)超低排放改造項(xiàng)目高質(zhì)量落地。

2.2 創(chuàng)建綜合管控平臺(tái)，有效助力企業(yè)環(huán)境管理升維

將全廠有組織排放管理、無(wú)組織管控治一體化、生產(chǎn)與環(huán)保設(shè)施聯(lián)動(dòng)監(jiān)控監(jiān)管、門禁及物流運(yùn)輸體系清潔化等措施均引入智慧環(huán)保管控平臺(tái)，通過(guò)智能分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、無(wú)組織排放聯(lián)動(dòng)控制、視頻監(jiān)控與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、門禁物流運(yùn)輸管控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與問(wèn)題上報(bào)，并可根據(jù)網(wǎng)格化責(zé)任區(qū)域劃分考核到人。為企業(yè)環(huán)保管理人員實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)、精準(zhǔn)調(diào)度與科學(xué)決策提供智能管理抓手，在滿足超低排放監(jiān)管要求的基礎(chǔ)上，真正解決企業(yè)環(huán)保裝備“用不用”與效果“好不好”的根本問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)環(huán)境管理績(jī)效水平的維度提升。

2.3 持續(xù)卓越環(huán)?？?jī)效管理，長(zhǎng)效保持超低排放成果

鋼鐵企業(yè)應(yīng)從工藝裝備經(jīng)濟(jì)適用性、環(huán)保指標(biāo)先進(jìn)和穩(wěn)定性、前沿環(huán)保技術(shù)跟蹤研發(fā)、組織管控模式、人力配備、運(yùn)營(yíng)操作規(guī)范、檢測(cè)反饋、績(jī)效激勵(lì)、智能系統(tǒng)集成創(chuàng)新、管理者與一線員工宣傳培訓(xùn)等方面全面提升環(huán)?？?jī)效管理水平，在硬實(shí)力全面達(dá)到超低排放的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)卓越績(jī)效管理體系的貫標(biāo)執(zhí)行，確保企業(yè)環(huán)保績(jī)效指標(biāo)持續(xù)一流與環(huán)境治理指標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行，一體化智能環(huán)保綜合管控系統(tǒng)應(yīng)用效果凸顯。通過(guò)環(huán)保硬實(shí)力與軟實(shí)力的有機(jī)結(jié)合，才能真正將企業(yè)全方位超低排放改造成果長(zhǎng)效保持、經(jīng)得起歷史檢驗(yàn)。