钢铁行业大气污染.ppt
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1、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
2、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 0.8 t 标煤、1.50 1.55t 铁矿石、80 150 kg 废钢、3 8 t 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%;SO 2 68 万 t,占全国工业 SO 2排放总量的 10.3%;NO x 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
3、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
4、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,
5、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C
6、O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
7、顶装入炉内,从风口鼓入由热风炉加热到10001300C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
8、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
9、 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
10、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
11、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:,1CNKI:规范评价内容 强化钢铁行业污染防治2CNKI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)45全国环境统计公报(2014年)6CNKI钢铁行业重点烟粉尘污染源的防控现状78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
12、,1.烧结生产废气排污节点及污染控制一览表,2.球团生产废气排污节点及污染控制一览表,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
13、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,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
14、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,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、轧制及精整处理,最终加工成指定规格、型号的产品。产品主要包括热轧板卷、中厚板材、线型材及热轧无缝钢管生产。,4.热轧生产废气污染物排污节点及控制措施一览表,5.其他环节生产废气污染物排污节点及污染控制措施一览表,6.污染物排放,6
15、.1排放浓度限值:环境保护部于2012年10月1日颁布实施了八项钢铁行业污染物排放新标准,大幅提高烟尘和二氧化硫的排放限值,新增了氮氧化物、二恶英等污染物的排放限值,全行业颗粒物排放浓度从目前的100mg/m3150mg/m3调整为20mg/m380mg/m3,现有烧结机二氧化硫排放浓度从目前的2000mg/m3降低为600mg/m3,新建烧结机二氧化硫排放浓度限值为200mg/m3、氮氧化物排放浓度为300mg/m3。并对焦化行业产生的苯、氰化氢、酚类以及多环芳烃(PAHs)等对人体健康危害严重的有毒有害物质进行了严格控制。3,通过生产装备的现代化和减排技术的提升改进,目前粉尘排放质量浓度可
16、以达到30mg/m3,甚至更低;二氧化硫排放基本可以控制在小于100mg/m3,远远小于原有标准中粉尘100150mg/m3、二氧化硫排放2000mg/m3的要求。4,6.2排放因子:,、钢铁工业排放CO2 主要是由于燃料在炉窑中燃烧和生产工艺过程反应产生(如烧结、炼焦、石灰焙烧、钢铁冶炼等过程中产生的废气),此外一些技术特征、资源效率等也会影响 CO2 的排放量。,6.3关于二氧化碳的排放影响因素评价指标:,5,参考文献,1李红.辽宁市钢铁产业环境污染防治对策分析.环保论坛,2009,5:776.2河北省钢铁工业大气污染物排放标准编制组.河北省钢铁工业大气污染物排放标准(征求意见稿).201
17、1年X月.3 能源环保部.关于学习贯彻落实八项钢铁行业污染物排放标准的通知.2013.4.4 吴声浩.钢铁工业污染物排放系列标准解读.2013,7:39.5 张敬,张芸,张树深,刘素玲,游春.钢铁行业二氧化碳排放影响因素分析.现代化工2009.1:29,三、钢铁行业污染物治理,原料、燃料的运输、装卸及加工等过程产生大量的含尘废气;钢铁制造各个阶段的各种窑炉再生产的过程中将产生大量的含尘及有害汽体的废气;生产工艺过程化学反应排放的废气,如冶炼、烧焦、化工产品和钢材酸洗过程中产生的废气。,1.钢铁行业废气的主要来源于:,干法:设置密闭的抽风除尘系统,除尘设备可采用冲激式除尘器、泡沫除尘器和脉冲袋式
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