钢铁行业生产工艺与排污特征

钢铁行业生产工艺与排污特征,2007年07月,目 录,一、钢铁的生产工艺二、产排污节点、污染治理设施 主要污染物的去除三、产排污系数的选用 和污染物排放量计算,一、钢铁的生产工艺,行业发展概况,一、钢铁的生产工艺,行业发展概况,2006年世界粗钢产量登上12亿吨新台阶.中国连续11年居世界钢产量排行榜第一,2006年我国钢铁产量,钢的生产工艺分为长流程和短流程。（1）长流程（以铁矿石为冶炼原料）： 生产过程包含有烧结、球团、炼焦、高炉炼铁、转炉炼钢、连铸/模铸、轧钢等多道工序。,一、钢铁的生产工艺,M,钢的生产工艺分为长流程和短流程。（ 2）短流程（以废钢和直接还原铁为原料）： 与长流程相比，省去了烧结、球团、炼焦、高炉炼铁等铁前工序。,一、钢铁的生产工艺,特点： 钢铁生产是典型的流程制造过程 具有很强的连续化作业特点,一、钢铁的生产工艺,钢铁工业是一个材料与能源高度密集型的行业，既是原料消耗的大户，又是能耗大户；几乎有一半以上的物料投入以废气、固体废弃料或副产品的形式产出，被排放到环境中产生污染。无论是产品流还是废料流中，水以及能量等方面，多个生产部门联系密切。,特点：,一、钢铁的生产工艺,主要体现为： 烧结生产原料连续进入、成品矿连续生成并产出； 高炉炼铁原料间歇进入，铁水连续生成间歇排出； 转炉炼钢原料间歇进入，合格钢水间歇排出； 钢水连铸原料连续进入，钢坯连续生成并产出； 钢坯轧制原料连续进入，钢材连续产出。,一、钢铁的生产工艺,一、钢铁的生产工艺,一、钢铁的生产工艺,炼铁 包括高炉法 直接还原铁法 熔融还原法在此重点介绍高炉法和直接还原铁法。,一、钢铁的生产工艺,炼铁 （1）高炉法 高炉法包括烧结、球团、高炉炼铁工序。 烧结： 工序流程：原料-破碎-配料-混料 -（预热）-布料-点火 -烧结-冷却-破碎筛分-成品矿,一、钢铁的生产工艺,炼铁（1）高炉法 烧结： 主体生产设备：堆取料机、破碎机、振动筛、混料槽、带式/板式运、输机、配料仓、混料造球机、布料机、烧结机等,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,球团 球团矿在国内的生产工艺主要有： 竖炉法 带式焙烧法 连篦机-回转窑法。,一、钢铁的生产工艺,球团竖炉法,主体生产流程： 原料-配料-混料及烘干-造球及筛分-布料-竖炉焙烧-冷却-筛分-成品矿主体生产设备： 配料仓、干燥机、混合机、造球机、带式/板式输送机、筛分机、布料机、竖窑、带冷机、鼓风机等。,一、钢铁的生产工艺,球团带式焙烧法,主体生产流程： 原料-配料-混料及烘干-造球及筛分-布料-带式机焙烧-冷却-筛分-成品矿主体生产设备： 配料仓、干燥机、混合机、造球机、带式/板式输送机、筛分机、布料机、带式焙烧机、带冷机、鼓风机等。,一、钢铁的生产工艺,球团连篦机-回转窑法,主体生产流程： 原料-配料-辊磨、造球及筛分-布料-干燥及预热-回转窑焙烧-筛分-冷却-成品矿主体生产设备： 配料仓、精矿干燥机、辊磨机、强力混合机、造球机、带式/板式输送机、筛分布料机、链篦机、回转窑、环冷机、鼓风机等,高炉炼铁主体生产流程： 原料-给料-输送-炉顶装料-高炉炼铁-炉前出铁水-铸造主体生产设备： 高炉、热风炉、给料仓、带式/板式输送机、粉磨机、鼓风机、铸铁机,一、钢铁的生产工艺,一、钢铁的生产工艺,炼铁2）直接还原铁法隧道窑法,主体生产流程： 原料-配料-隧道窑预热、还原-冷却-破碎-磁选-压块-海棉铁主体生产设备： 配料仓、隧道窑、带式/板式输送机、破碎机、磁选机、压块机、鼓风机等。,一、钢铁的生产工艺,一、钢铁的生产工艺,炼铁炼钢 钢水冶炼主要分为转炉法和电炉法； 钢水炉外精炼主要有LF法、CAS罩、VD法、RH法、VAD/AOD法等 ； 部分特殊钢还采用电渣重熔、真空自耗电极等重熔冶炼方法 ； 钢水浇铸除部分特殊钢仍采用模铸法外，大部分钢种采用了连铸技术。,一、钢铁的生产工艺,炼钢转炉法冶炼主体工艺： 铁水-（预脱硫、磷、硅）-转炉吹炼-炉外精炼-连铸-火焰切割-连铸钢坯主体生产设备： 铁水罐/鱼雷罐、铁水包、混铁炉、转炉、钢包精炼炉、钢包加热炉、CAS罩、连铸机、火焰切割机等。,一、钢铁的生产工艺,炼钢电炉炼钢主体工艺： 原料-电炉熔炼-（炉外精炼）-连铸/模铸-钢坯主体生产设备： 电炉、精炼炉、钢包加热炉、连铸机/模铸机等。,一、钢铁的生产工艺,炼铁炼钢轧钢 轧钢工艺主要分热轧法和冷轧法 。,一、钢铁的生产工艺,轧钢热轧法,一、钢铁的生产工艺,轧钢热轧法连铸坯热轧法主体工艺为： 连铸坯-加热-热连轧-（矫直/精整）-卷取/横切-轧材法 。模坯热轧法主体工艺为： 模坯-加热-开坯-加热-热轧-轧材主体生产设备： 加热炉、开坯机、快锻机（轧制工具钢）、热连轧机组、矫直机、平整机、卷取机、飞剪机等。,一、钢铁的生产工艺,轧钢冷轧法,一、钢铁的生产工艺,轧钢冷轧法板带冷轧法主体工艺： 热轧板带-开卷-酸洗-冷连轧-（脱脂、退火）- 精整-卷取/横切-冷轧材钢管冷轧主体工艺： 热轧管坯-加热炉-穿孔-退火-打头-酸洗-涂油-冷 轧-热处理-矫直-冷轧材冷轧法主体设备： 开卷机、焊接机、冷连轧机组、退火炉、加热炉 （管坯穿孔）、矫直机、酸洗槽、脱脂槽、平整机、卷取机、飞剪机等。,钢铁联合企业残渣/副产品管理,一、钢铁的生产工艺,典型钢铁厂水资源合理利用示意图,一、钢铁的生产工艺,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼铁,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼铁 （1）高炉法 烧结气态污染物 ：烧结机头、机尾产生的烟气（含烟尘、SO2、NOx、CO、HF、重金属、二恶英等）。 治理方法主要为干法除尘。 原料准备系统、混合料系统、整粒系统、热矿冷却系统产尘（含粉尘）。 治理方法主要采用冲激式湿法除尘器、泡沫式湿法除尘器或布袋除尘器,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼铁 （1）高炉法 烧结水污染物 ：湿法除尘废水（含SS等） 治理方法主要沉淀循环或梯级利用，部分外排 。 沉积污泥定期排出进行脱水处理，泥饼返用于烧结配料 烧结固废主要为除尘系统收集的冶金尘泥，返用于烧结配料。,烧结工序中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,球团,气态污染物： 焙烧烟气（含烟尘、SO2、NOx、CO、HF、重金属、二恶英等）、配料、筛分及转运扬尘（含粉尘）、热矿冷却废气（含粉尘）。焙烧烟气的治理方法与烧结矿生产相似。配料、筛分、转运及热矿冷却等分散式产尘点治理方法也相似。水污染物： 湿法除尘废水（含SS、酸等）、设备间接冷却水。间接冷却水处理方法与烧结工艺类似。除尘废水处理方法及效果与烧结工艺类似。固废：除尘系统收集的冶金尘泥，返用于球团配料。,球团工序中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,高炉炼铁气态污染物：高炉荒煤气（含烟尘、CO、氰化物等）、热风炉烟气（含烟尘、SO2、NOx、CO等）、铸铁机扬尘（烟尘）、碾泥机、炉前矿槽、炉前出铁扬尘（含粉尘）。 水污染：煤气湿法洗涤水（含SS、氰化物、挥发酚、COD等）、设备间接冷却水、冲渣水（含SS）。冲渣过程基本不产生污染，冲渣水经过滤后循环使用，基本不外排。煤气湿法洗涤水一般处理后水循环使用。,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,高炉炼铁固废水淬渣和除尘系统收集的冶金尘泥，水淬渣一般用作水泥原料，冶金尘泥返用于烧结配料。,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,高炉炼铁工序中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼铁（1）高炉法（2）直接还原铁法回转窑法炼铁气态污染物主要为： 窑头烟气（含烟尘、CO、SO2、氰化物等）、原料场、配料仓、冷却及筛分产尘（含粉尘）。 窑头烟气一般经多管干式除尘或水膜湿法除尘后用作燃料气；分散式产尘点扬尘治理方式与烧结法类似，但部分企业存在无组织排放。水污染物主要为：窑头烟气洗涤水（含SS、COD等）、设备间接冷却水。烟气湿法洗涤水一般采用沉淀法处理后水循环使用，部分外排。固废主要为：分选后冶金废渣和除尘系统收集的冶金尘泥，冶金废渣可用作耐火材料或建筑材料，冶金尘泥返用于配料。,回转窑法工序中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼铁2）直接还原铁法隧道窑法,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼铁炼钢：分为转炉法和电炉法；,M,转炉炼钢的气态污染物主要为：转炉一次烟气（含烟尘、CO等）、混铁炉、钢包加热炉及火焰切割烟气（含烟尘、SO2、NOx、CO等）、转炉二次烟尘、脱硫站、连铸机及精炼炉产尘（含烟尘）、装料产尘（含粉尘）。转炉炼钢的水污染物主要为：煤气洗涤废水（含SS，高铬钢冶炼含六价铬）、设备间接冷却水、连铸机直接冷却水（含SS，石油类、COD）。,转炉法冶炼中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,电炉法冶炼中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼钢电炉炼钢,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,炼铁炼钢轧钢 轧钢工艺主要分热轧法和冷轧法 。,热轧法轧钢中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,轧钢热轧法,冷轧法轧钢中各产排污节点及治理设施对主要污染物的去除,二、产排污节点、污染治理设施对主要污染物的去除,轧钢冷轧法,污染物产生（排放）系数的定义 污染物产生系数:简称产污系数，是指在典型工况生产 条件下，生产单位产品（使用单位原 料）所产生的污染物量。污染物产生 系数包括原始产污系数和个体产污系数。,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,污染物排放系数:简称排污系数，是指在典型工况生产 条件下，生产单位产品（使用单位原 料）所产生的污染物量经污染治理设 施削减或直接排放到环境中的污染物 量，后者的量值与产污系数相同。污 染物排放系数包括原始排污系数和个 体排污系数。,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,M,实测数据获取方案,四同:指在某一行业中，对产品、原材料、生产工艺和 生产规模四种因素的组合。一个四同组合（条 件）代表生产相同（或类同）产品时、使用相同 （或类同）原材料、采用相同（相近）生产工艺、 具有相同（相近）生产规模。 四同组合分类原则 分级区分原则、基本覆盖原则、差异性原则四同组合分类方法 产品分类、原料分类、工艺分类、规模分类,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,M,样本企业选取原则与方法,对每种四同组合对应的个体产排污系数，选取2-6个不同企业进行调查或实测；样本企业数量的选取，主要依据所对应的产品产量、污染因子的危害性选取；侧重于对中小规模的选取；样本企业污染物排放总量不少于全行业污染物排放量的5%；体现原料（矿石、冶金原料）种类的多样性及地域分布特点；体现技术及管理水平的差异性；排污治理企业优先原则。,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,主要污染物的分析监测方法,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,气态污染物：对配有除尘装置的产污点，在除尘装置进、出口取样；对于没有除尘装置的产污点，只在集中排放管道处取样。水污染物：对于水污染因子，在工段废水进口、排出口及水处理厂出口处测定排污量，即测3个点。为减少实测数据偏差，实测的重复采样次数为3次。,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,产排污系数测定和表达方法,历史数据的处理：选择最近年份的历史数据作为环境统计的历史数据，其它年份的数据主要起对照、参考及验证作用，对于反常情况（产排污系数出现上升状况），调查产生原因，并作出说明。固体废物：对于由原料的差异性引起产污系数显著性差异的，按原料的差异性分别给出产污系数。水污染物 ：按不同冷却工艺及除尘工艺分别测算并给出产排污系数。 气态污染物 ：按不同净化工艺分别测算并给出产排污系数。,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,固体废物产生系数计算方法：,原始产污量： 调查单位冶金废渣年度统计总量原始产污系数：调查单位冶金废渣年度统计总量/调查单位年度产品总量个体产污系数：样本企业的原始产污系数之和/样本企业数,三、产排污系数的选用和污染物排放量计算,水态污染物产生系数计算方法：,每个四同组合产生一组个体产排污系数污染因子的个体产污系数： （实测产污系数之和+历史调查产污系数之和）/样本总数污染因子的个体排污系数： （实测排污系数之和+历史调查