姜 濤，熊文朋，陳軍輝，梅林德，李 媛，駱麗紅

(1.四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，成都 610041;2.四川省環(huán)?？萍脊こ逃邢挢?zé)任公司，成都 610041)

前 言

《2016年四川省環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，2016年全省空氣質(zhì)量總體改善，平均達(dá)標(biāo)天數(shù)為287d，總體超標(biāo)天數(shù)比例為21.2%，其中嚴(yán)重污染占0.1%，PM2.5年均濃度為47μg/m3，距離環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)還有較大差距。

“十一五”期間四川省電力、鋼鐵、非金屬制造、化工4個(gè)行業(yè)二氧化硫排放量占工業(yè)排放的86%；電力、非金屬制造、化工、鋼鐵4個(gè)行業(yè)氮氧化物排放量占工業(yè)排放量93.4%[1]。根據(jù)2016年中國(guó)鋼鐵工業(yè)年鑒統(tǒng)計(jì)分析，四川省鋼鐵企業(yè)數(shù)量占全國(guó)鋼鐵企業(yè)數(shù)量的5%。從產(chǎn)量來(lái)看， 2016年，四川省生鐵、粗鋼、鋼材產(chǎn)量分別為1 733.20萬(wàn)t、2 007.74萬(wàn)t以及2 837.21萬(wàn)t[2]，較2015年相比，同比分別減少0.8%、增加3.1%、增加4.98%，2015年、2016年四川省粗鋼產(chǎn)量位于全國(guó)第12位[3]。根據(jù)2016年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)，四川省工業(yè)企業(yè)共排放了331 856.025t二氧化硫，222 665.806t氮氧化物，198 519.269t煙粉塵，鋼鐵行業(yè)二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵排放量分別占總排放量的28.35%、9.07%、22.63%，長(zhǎng)三角產(chǎn)量?jī)H次于河北省[4]，遠(yuǎn)大于四川省，但是鋼鐵行業(yè)排放的二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵在清單中的占比是4.39%、5.98%、5.76%，均低于四川省的占比，另外鋼鐵行業(yè)對(duì)四川省二氧化硫、氮氧化物、PM2.5的年均濃度貢獻(xiàn)分別為1.68%、1.80%、0.77%[5]，因此，鋼鐵行業(yè)已經(jīng)成為四川省重要的污染物排放行業(yè)，發(fā)展水平落后于長(zhǎng)三角地區(qū)。

2019年8月四川省發(fā)布了《四川省推動(dòng)鋼鐵行業(yè)超低排放改造實(shí)施清單》，有助于加快四川省開(kāi)展鋼鐵行業(yè)整治工作，促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級(jí)，減少污染物排放量，提高環(huán)境空氣質(zhì)量，因此摸清四川省鋼鐵行業(yè)主要產(chǎn)能產(chǎn)量分布、污染物排放量分布、治理措施現(xiàn)狀有重要意義。

1 四川省鋼鐵行業(yè)總體現(xiàn)狀

1.1 四川省鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量分布

根據(jù)2017年污染源普查數(shù)據(jù)，四川省鋼鐵企業(yè)(不包括鐵合金)共240家，其中長(zhǎng)流程鋼鐵企業(yè)5家，短流程235家。短流程中單獨(dú)軋鋼企業(yè)109家(有產(chǎn)量)，獨(dú)立球團(tuán)企業(yè)有7家。

根據(jù)二污譜數(shù)據(jù)，四川省鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量分布以及占比如下圖1所示。攀枝花市、內(nèi)江市、涼山州、達(dá)州市、樂(lè)山市燒結(jié)(球團(tuán))礦占比分別為 45%、19%、16%、10%、10%；攀枝花市、內(nèi)江市、涼山州、達(dá)州市、樂(lè)山市、瀘州市生鐵產(chǎn)量占比分別為32%、21%、20%、14%、12%、1%；四川省粗鋼主要分布在攀枝花市、內(nèi)江市、涼山州、達(dá)州市、樂(lè)山市，占比分別為26%、17%、16%、13%、13%；鋼材主要產(chǎn)量主要分布在攀枝花市、涼山州、樂(lè)山市、內(nèi)江市、達(dá)州市、成都市分別占全省鋼材產(chǎn)量的26%、21%、14%、13%、11%、10%。

圖1 2017年四川省鋼鐵產(chǎn)量分布 Fig.1 Distribution of steel output in Sichuan Province,2007

1.2 鋼鐵行業(yè)排放現(xiàn)狀

2015年以及2016年四川省環(huán)境統(tǒng)計(jì)中規(guī)模以上鋼鐵行業(yè)污染物排放量如表1所示。根據(jù)2016年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)，四川省共有鋼鐵企業(yè)32家(包含煉鐵(3 110)或煉鋼(3 120)工段)，其中有排污數(shù)據(jù)的企業(yè)一共有19家，另外13家企業(yè)處于關(guān)?；蛉晖．a(chǎn)的狀態(tài)。19家企業(yè)廢氣排放總量約33 102 833.16萬(wàn)m3/年；二氧化硫排放總量94 077.25t，平均處理效率54.62%；氮氧化物排放總量20 197.23t，平均處理率4.16%；煙粉塵污染物排放總量44 923.8t，平均處理效率95.76%。與2015年相比，實(shí)際廢氣量減少2 204 697.44萬(wàn)m3，二氧化硫排放量下降26 340.15t，減少21.87%，平均處理效率增加11.40%；氮氧化物排放量下降656.03t，減少3.15%，平均處理效率增加4.16%；煙粉塵實(shí)際排放量降低26 768.66t，減少37.34%，平均處理效率增加0.55%。

表1 2015年、2016年四川省鋼鐵行業(yè)污染物排放量Tab.1 Pollutant emission of the steel smelting enterprises in Sichuan Province in 2015 and 2016

根據(jù)2016年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)，各市州鋼鐵行業(yè)污染物的排放占比如圖2所示，攀枝花市、內(nèi)江市、樂(lè)山市和涼山州是污染物的主要貢獻(xiàn)城市。攀枝花市、內(nèi)江市和涼山州三個(gè)市州合計(jì)排放的二氧化硫、氮氧化物、分別占全省鋼鐵鋼鐵行業(yè)的 92.44%、87.24%，攀枝花市、涼山州、樂(lè)山市三個(gè)市州合計(jì)排放的煙粉塵占全省鋼鐵鋼鐵行業(yè)的90.19%。

圖2 各市州污染物排放占比Fig.2 Proportion of pollutants discharged by city and state

如表2所示，攀枝花市、內(nèi)江市、涼山州鋼鐵行業(yè)的二氧化硫排放量分別貢獻(xiàn)了四川省鋼鐵行業(yè)二氧化硫排放量的41.75%、27.33%、23.35%，相比與2015年分別降低了39.02%、5.37%、33.37%；攀枝花市、內(nèi)江市、涼山州鋼鐵行業(yè)的氮氧化物排放量分別貢獻(xiàn)了四川省鋼鐵行業(yè)氮氧化物排放量的35.07%、17.25%、34.93%，相比與2015年，攀枝花和涼山州排放量分別減少了12.39%和8.18%，內(nèi)江增加了25.17%；攀枝花市、樂(lè)山市、涼山州鋼鐵行業(yè)的煙粉塵排放量分別貢獻(xiàn)了四川省鋼鐵行業(yè)煙粉塵排放量的59.39%、11.55%、19.35%，相比與2015年，攀枝花市和樂(lè)山市分別增加了10.19%、23.56%、涼山州減少了77.20%。排放量的的增減的原因是新標(biāo)準(zhǔn)是的實(shí)施與產(chǎn)能增加的疊加影響

表2 攀枝花市、涼山州、樂(lè)山市、內(nèi)江市污染物排放量及同比變化Tab.2 Pollutant emissions and changes in Panzhihua City, Liangshan Prefecture, Leshan City, and Neijiang City

1.3 污染物治理措施

鋼鐵行業(yè)二氧化硫和氮氧化物主要集中在球團(tuán)工段、燒結(jié)工段，顆粒物主要在球團(tuán)工段、燒結(jié)工段、煉鐵和煉鋼工段[6]，因此脫硫脫硝治理設(shè)施集中在球團(tuán)和燒結(jié)工段[7-8]，其他工段主要是除塵設(shè)施。從2015年環(huán)統(tǒng)、2016年環(huán)統(tǒng)、2017年污普數(shù)據(jù)看，四川省鋼鐵行業(yè)基本沒(méi)有末端脫硝設(shè)施。

根據(jù)2017年污普數(shù)據(jù)，按照鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)工段統(tǒng)計(jì)了燒結(jié)(球團(tuán))工段、煉鐵工段、煉鋼工段的污染物治理措施，如下表3、4、5所示。

表3 燒結(jié)(球團(tuán))工段污染物治理措施及數(shù)量分布Tab.3 Pollutant control measures and quantity distribution in sintering (pelleting) section (%)

表4 煉鐵工段污染物治理措施及數(shù)量分布Tab.4 Pollutant control measures and quantity distribution in ironmaking section (%)

表5 煉鋼工段污染物治理措施及數(shù)量分布Tab.5 Pollutant control measures and quantity distribution in steelmaking section (%)

如表3所示，燒結(jié)(球團(tuán))工段的脫硫措施主要是石灰石/石膏法，占脫硫設(shè)施的75%，雙堿法和半干法分別占21%和4%，并且半干法主要應(yīng)用在涼山州的西昌攀鋼二基地。機(jī)頭(球團(tuán))除塵方式主要為靜電除塵，占除塵方式的55%，機(jī)尾除塵的主要除塵方式是布袋除塵占66%，除塵效率較低多管旋風(fēng)除塵占機(jī)頭(球團(tuán))除塵的4%，其他均是組合式除塵技術(shù)。煉鐵工段的主要產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)是高爐礦槽和出鐵場(chǎng)，如表4所示，使用的均是布袋除塵技術(shù)。煉鋼工段的除塵技術(shù)如表5所示，主要使用的是布袋除塵或復(fù)合除塵技術(shù)，但是在轉(zhuǎn)爐二次除塵中有3%的文丘里除塵技術(shù)，在電爐除塵中有1%的噴淋塔除塵技術(shù)。因此，四川省鋼鐵行業(yè)的有組織產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)基本都有污染物治理措施，但仍存在部分效率較低的污染物治理設(shè)施。

2 鋼鐵行業(yè)污染物排放績(jī)效評(píng)估

2.1 鋼鐵行業(yè)二氧化硫排放績(jī)效評(píng)估

2016年全省環(huán)境統(tǒng)計(jì)中鋼鐵行業(yè)(煉鐵(3110)或煉鋼(3120)工段)二氧化硫排放量為94 077.25t，較2015年全省環(huán)境統(tǒng)計(jì)減少21.87%，二氧化硫平均處理效率達(dá)到54.62%，較上年增加了11.45%。2015年和2016年四川省鋼鐵行業(yè)二氧化硫排放指標(biāo)如表6所示，2016年全省鋼鐵冶煉平均萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值二氧化硫排放量19.63kg，與上年同比下降60.87%；噸鋼二氧化硫排放量6.80kg，與上年同比下降27.2%；二氧化硫平均處理費(fèi)用7.74元/kg，較2015年下降13.2%。按照2014年全國(guó)噸鋼二氧化硫排放量1.128kg評(píng)價(jià)，四川省噸鋼二氧化硫排放量是全國(guó)平均噸鋼二氧化硫排放量的6倍。整體來(lái)看，四川省2016年二氧化硫污染防治績(jī)效水平較2015年有提升，但相對(duì)于全國(guó)平均水平而言，尚有較大差距。

表6 四川省鋼鐵行業(yè)二氧化硫排放指標(biāo)Tab.6 List of SO2 emission indexes of iron and steel smelting enterprises in Sichuan Province

影響中國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用的主要障礙之一就是脫硫成本問(wèn)題[9]，在滿足減排SO2總量及達(dá)標(biāo)的條件下，企業(yè)會(huì)合理、慎重地選擇燒結(jié)煙氣脫硫工藝。四川省鋼鐵行業(yè)燒結(jié)(球團(tuán))工段脫硫技術(shù)大部分為石灰石/石膏法，平均效率為54.62%，脫硫成本為7.74元/kg，吳丹等[10]對(duì)京津冀和珠三角的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石灰石/石膏法的脫硫效率為94.83%時(shí)，脫硫成本大致為10.72元/kg。由此看，四川省鋼鐵行業(yè)還擁有脫硫空間，但需要技術(shù)和資金的支持。

根據(jù)2016年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)，四川省各區(qū)域萬(wàn)元產(chǎn)值二氧化硫如下圖3所示，內(nèi)江市、達(dá)州市、攀枝花市萬(wàn)元產(chǎn)值二氧化硫排放量分別是全省的平均值的5.54倍、1.89倍 、1.15倍。二氧化硫在鋼鐵行業(yè)主要來(lái)源是燒結(jié)礦生產(chǎn)和球團(tuán)礦生產(chǎn)，因此內(nèi)江市、達(dá)州市、攀枝花市鋼鐵企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)上偏重?zé)Y(jié)礦、球團(tuán)礦等基礎(chǔ)產(chǎn)品，并且二氧化硫的控制水平有待提高。

圖3 2016年各區(qū)域萬(wàn)元產(chǎn)值二氧化硫排放情況Fig.3 The output of SO2 emissions per 10 000 yuan in 2016

2.2 鋼鐵行業(yè)氮氧化物排放績(jī)效評(píng)估

2016年全省環(huán)境統(tǒng)計(jì)中，氮氧化物排放量為20 197.23t，較2015年四川省環(huán)境統(tǒng)計(jì)減少3.15%，氮氧化物處理效率較上年增加4.16%(因?yàn)槲鞑撯C有限公司煉鐵原料礦中含有釩鈦--脫硝催化劑的原料，因此氮氧化物排放會(huì)降低)。全省氮氧化物排放量雖然有所下降，但全省鋼鐵行業(yè)脫硝工作尚未廣泛開(kāi)展，企業(yè)均未安裝脫硝設(shè)施。鋼鐵行業(yè)煙氣治理最大的難點(diǎn)是脫硝，氮氧化物排放限值從300mg/m3降到50mg/m3，市場(chǎng)上的主要煙氣脫硝技術(shù)方案有活性炭法、SCR法和氧化法等，但應(yīng)用較多是SCR技術(shù)[11]。

2015年和2016年四川省鋼鐵冶煉企業(yè)氮氧化物排放指標(biāo)如表7所示。2016年全省鋼鐵冶煉平均萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值氮氧化物排放量為4.21kg，較2015年下降了17.49%；噸鋼氮氧化物排放1.46kg，較2015年下降9.76%。按照2014年全國(guó)噸鋼氮氧化物排放1.0kg評(píng)價(jià)[12]，四川省噸鋼氮氧化物排放量還未達(dá)到全國(guó)平均水平。整體來(lái)看，全省氮氧化物污染防治績(jī)效水平有所提高，但還未達(dá)到全國(guó)平均水平。

表7 四川省鋼鐵冶煉企業(yè)氮氧化物排放指標(biāo)一覽表Tab.7 list of nitrogen dioxide emission indexes of iron and steel smelting enterprises in Sichuan Province

根據(jù)2016年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)，四川省各區(qū)域萬(wàn)元產(chǎn)值氮氧化物如下圖4所示，達(dá)州市、內(nèi)江市、涼山州萬(wàn)元產(chǎn)值氮氧化物排放量分別是全省的平均值的4.43倍、3.50倍、1.37倍。鋼鐵行業(yè)氮氧化物的產(chǎn)生來(lái)源于燒結(jié)工段和球團(tuán)工段，主要是燒結(jié)工段和球團(tuán)工段，因此內(nèi)江市、達(dá)州市、攀枝花市鋼鐵企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)上偏重?zé)Y(jié)礦或球團(tuán)礦產(chǎn)品。其中燒結(jié)工段以燃料型氮氧化物為主，球團(tuán)工段以熱力型氮氧化物為主[13]，因此燒結(jié)(球團(tuán))工段脫硝可應(yīng)用不同的技術(shù)手段。

圖4 2016年各地市州單位產(chǎn)值氮氧化物排放情況Fig.4 The output of NOx emissions per 10 000 yuan in 2016

2.3 鋼鐵行業(yè)煙粉塵污染物排放績(jī)效評(píng)估

2016年全省環(huán)境統(tǒng)計(jì)中，煙粉塵排放量為44 923.85t，較2015年減少26 768.66萬(wàn)t，煙粉塵處理率達(dá)到95.76%，較上年增加0.56%。

2015年和2016年四川省煉鋼企業(yè)煙粉塵排放指標(biāo)如表8所示。2016年全省鋼鐵冶煉平均萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值煙粉塵排放9.37kg，較2015年下降46.62%；噸鋼排放3.25kg煙粉塵，較2015年下降41.61%。按照2014年全國(guó)噸鋼排放0.87kg煙粉塵評(píng)價(jià)，四川省平均噸鋼煙粉塵排放量是全國(guó)平均水平的3.74倍。2016年四川省鋼鐵冶煉企業(yè)煙粉塵整體防治水平較2015年有較大進(jìn)步，各項(xiàng)指標(biāo)均有提升。

表8 四川省煉鋼煉鐵企業(yè)煙粉塵排放指標(biāo)一覽表Tab.8 List of smoke and dust emission indexes of iron and steel smelting enterprises in Sichuan Province

根據(jù)2016年環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)，四川省各區(qū)域萬(wàn)元產(chǎn)值煙粉塵如下圖5所示，達(dá)州市、內(nèi)江市、涼山州萬(wàn)元產(chǎn)值顆粒物排放量分別是全省的平均值的4.56倍、1.41 倍 、1.30倍。由此，達(dá)州市、內(nèi)江市、涼山州鋼鐵企業(yè)對(duì)顆粒物為的控制水平急需提高。

圖5 各市州單位產(chǎn)值煙粉塵排放量Fig.5 The output of particulate matter emissions per 10 000 yuan in 2016

3 鋼鐵行業(yè)減排分析

使四川省二氧化硫排放績(jī)效達(dá)到全國(guó)平均水平，即1.128kg/t鋼，則四川省鋼鐵行業(yè)需減排二氧化硫78 470.69t，全省二氧化硫平均處理效率達(dá)到92.47%，較2016年脫硫效率提高37.85%。

四川省氮氧化物排放績(jī)效達(dá)到全國(guó)平均水平，即1.0kg/t鋼，則四川省需減排氮氧化物6 361.62t，全省氮氧化物平均處理效率達(dá)到34.35%，較2016年脫硝效率提高30.19%。四川省鋼鐵企業(yè)尚未建設(shè)脫硝設(shè)施，因此四川省應(yīng)首先提高脫硝設(shè)施安裝率。

四川省煙塵排放績(jī)效達(dá)到全國(guó)平均水平，即0.87kg/t鋼，則四川省需減排煙塵32 886.87t，全省煙塵平均處理效率需達(dá)到98.86%，除塵效率較2016年提高3.10%。

4 結(jié) 語(yǔ)

4.1 2016年四川省鋼鐵行業(yè)(煉鐵工段和煉鋼工段)共排放二氧化硫、氮氧化物、煙粉塵分別為94 077.25t、20 197.23t、44 923.85t，較2015年排放量分別減少了33.19%、3.15%和37.34%，污染防治水平有效提升。

4.2 2016年全省鋼鐵冶煉平均萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值二氧化硫排放量19.63kg，萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值氮氧化物排放量4.21kg，萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值煙粉塵排放量為9.37kg；噸鋼二氧化硫排放量為6.80kg，噸鋼氮氧化物排放量1.46kg，噸鋼煙粉塵排放量3.25kg。整體上看，四川省鋼鐵行業(yè)污染防治水平尚未達(dá)到全國(guó)平均水平。四川省內(nèi)污染防治績(jī)效差異較大，達(dá)州市和內(nèi)江市污染防治績(jī)效較差，尚未達(dá)到全省平均水平。

4.3 四川省鋼鐵行業(yè)污染防治績(jī)效達(dá)到全國(guó)平均水平，需減排二氧化硫78 470.69t，減排氮氧化物6 361.62t，減排煙塵32 886.87t。二氧化硫污染防治績(jī)效水平最差，需要優(yōu)化脫硫設(shè)施，提高脫硫效率；其次是氮氧化物，需要提高脫硝設(shè)施安裝率；顆粒物污染防治績(jī)效水平雖然已經(jīng)有了很大的提升，但還未達(dá)到全國(guó)平均水平，需繼續(xù)深化提高。

4.4 2019年4月，五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》，四川省鋼鐵行業(yè)污染物排放治理將在“十四五”期間面臨巨大挑戰(zhàn)。有組織排放方面，顆粒物要從50mg/m3降低到10mg/m3以內(nèi)，降幅至少達(dá)到80%，二氧化硫從200mg/m3降低到35mg/m3以內(nèi)，降幅達(dá)到82.5%，氮氧化物從300mg/m3降低到50mg/m3以內(nèi)，降幅達(dá)到83.3%；因此，四川省鋼鐵行業(yè)需要在現(xiàn)有設(shè)施基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化，提高脫硫除塵效率，普及脫硝設(shè)施。無(wú)組織方面也要加強(qiáng)管理，實(shí)施封閉或密閉措施。