钢铁冶炼过程中的大气污染与治理措施.pdf

冶金与材料第 44 卷钢铁冶炼过程中的大气污染与治理措施董如鑫1，李娜2，李智洋1（1.山东国舜建设集团有限公司，山东 济南250000；2.山东方和环境工程有限公司，山东 济南250000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 4 期2024 年 4 月Vol.44 No.4Apr.2024摘要：钢铁工业是国家发展的重要支柱产业，但在钢铁冶炼过程中不可避免地会产生大量的大气污染物，对环境和人体健康造成重要的危害。鉴于此，文章对钢铁冶炼过程中大气污染与治理措施进行了研究。首先，分析了钢铁治理过程中的大气污染物及产生原因。然后概述了钢铁冶炼的大气污染监测和评估。随后详细阐述分析了钢铁冶炼大气污染排放的关键因素及治理的主要技术和措施。此外，还对政策和法规的影响及实际案例进行了分析，研究成果将为钢铁企业的可持续发展提供可靠的数据参考。关键词：钢铁冶炼；大气污染；治理措施作者简介：董如鑫（1989），男，山东菏泽人，主要研究方向：工业烟气大气污染物治理、工业废水治理、环境检测及评估等。文章旨在为相关钢铁冶炼企业提供科学合理的治理建议，并推动钢铁行业向绿色、低碳、环保的方向发展，以下将深入分析钢铁冶炼过程中的大气污染问题及治理措施。1钢铁冶炼过程中的大气污染物及其影响1.1主要大气污染物及产生原因在钢铁冶炼过程中，大气污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、一氧化碳及挥发性有机物等。其中二氧化硫是一种无色有刺激性气味的气体，遇水会形成二氧化硫酸，具有腐蚀性，会对植物和动物造成较大危害。其主要来源是硫化铁矿石和焦炭，当其在高温下燃烧时，其成分中的硫会被氧化成二氧化硫。氮氧化物包括一氧化氮和二氧化氮，具有窒息性。其主要来自高温炉内空气与氮气的反应，尤其是在高温燃烧条件下，空气中的氮气会与氧气反应形成氮氧化物。颗粒物主要包括可吸入颗粒物和细颗粒物，具有悬浮性和可吸入性，能长时间停留在空气中。其主要是由于燃料燃烧和原料还原过程中产生的煤灰、炉渣等固体颗粒物。一氧化碳是无色、无味、无刺激性的有毒气体，它能与血红蛋白结合，导致机体缺氧。其主要来源于焦炭、燃料油等燃料在不充分燃烧或燃烧条件不理想时的产物。挥发性有机物具有挥发性、易燃性和毒性。其主要来自燃料和原料中的有机物质，在高温下挥发并参与燃烧过程，形成的有机气体污染物咱1暂。1.2负面影响钢铁冶炼的过程中会排放大量的大气污染物，对环境和人体健康会造成严重的影响。其主要影响如下：1.2.1空气质量变化钢铁冶炼过程会排放颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物会导致空气质量恶化，形成雾霾和光化学烟雾，使能见度降低，影响空气的透明度。1.2.2健康问题细颗粒物和可吸入颗粒物会进入人体呼吸系统，引发呼吸到疾病和心血管疾病。并且一氧化碳和挥发性有机物会导致机体缺氧，引发头晕、恶心、呕吐等中毒症状。1.2.3酸雨形成二氧化硫和氮氧化物能与大气中的水蒸气和氧化反应生成硫酸和硝酸，降落在地面上造成土壤酸化、水体污染，对植被和生态环境造成严重损害。1.2.4气候变化二氧化碳和甲烷能引起温室效应，加剧全球气候变化咱2暂。2大气污染监测和评估2.1大气污染的监测为保障环境质量和人们的健康，钢铁冶炼企业需实时监测排放的污染物，以减少对大气的污染。其主要监测手段有三个：2.1.1在线监测系统钢铁冶炼企业通常都会安装大气污染在线监测系统，监测颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物的排放情况，在线监测能提供连续、准确的监测数据，使企业能够及时地发现污染物排放的问题，以便采取相应的控制措施。2.1.2定点监测钢铁企业设置多个固定的监测点，定期对大气污染进行抽样监测和分析，评估钢铁冶炼过程中排放的大气污染物是否达标。该监测方式还能监测不同时段130第 4 期内大气污染物的浓度，为企业改进生产工艺和控制排放量提供数据支持。2.1.3第三方监测为确保监测数据客观性和准确性，钢铁冶炼企业会聘请第三方专业的监测机构，对大气污染进行监测和评估，验证企业自身的监测数据的准确性，并让其提供专业的意见和建议咱3暂。2.2大气污染的评估方法和指标2.2.1空气质量指数空气质量指数是衡量空气质量优劣的综合指数。其内容是通过监测到的不同大气污染物的浓度水平，并将其转化为相对应的空气质量等级，以此评估周边地区的空气质量。2.2.2大气污染物排放量统计在铁冶炼过程中，通过大气污染物排放量监测数据，企业需实时掌握排放总量，以及对污染物排放量的统计和分析，评估自身的排放情况是否符合国家相关规定和标准。2.2.3模型预测与风险控制模型预测与风险控制是指利用大气扩散模型对钢铁冶炼企业的大气污染物排放进行模拟和预测，评估污染物的扩散范围和浓度分布，以及对周边环境的影响程度。同时进行风险评估，评估可能存在的潜在风险咱4暂。3钢铁冶炼大气污染排放的关键因素分析3.1原料成分和质量钢铁冶炼的原材料成分和质量不达标，在冶炼过程中的燃烧会引起相关化学反应，造成不必要的大气污染物排放或大气污染物排放超标的情况。3.2燃料燃烧方式不同的燃料燃烧方式会关系到燃烧效率和排放物的种类和含量。比如，传统高炉冶炼的燃料使用的是焦炭，而现代燃烧方式可能采用的是天然气等清洁能源，减少大气污染物的排放。3.3废弃处理设施钢铁冶炼排放出的废气中含有大量的固体颗粒物和气态污染物，采用高效的除尘、脱硫和脱销等装置能有效地降低大气污染物的排放量。3.4企业管理与技术水平它是安全生产的关键，只有相关人员按照标准和规范进行安全生产操作，才能减少大气污染的排放，防止事故的发生。钢铁冶炼大气污染排放的关键因素如图 1 所示：4大气污染治理技术与措施4.1大气污染治理的主要技术和措施在钢铁冶炼过程中，大气污染治理的主要技术和措施主要有强化原材料管理、燃烧技术改进、废弃处理设施建立、建立完善安全管理体系、技术创新与绿色生产咱5暂。4.2强化原材料管理强化原材料管理能有效减少大气污染，其管理需要从原材料的选择着手，选择高质量、低污染的原材料，能在冶炼过程中减少污染物排放量。其次，建立严格的质量控制管理制度，对进厂的原材料进行严格把关和检测，确保原材料符合企业设定的相关标准。此外，还需对原材料采取进行洗选、粉碎等预处理工作，通过预处理工作有效地去除杂质和有害成分，提高原材料的利用率，减少废气物的排放。同时，还需对原材料的配比进行优化、降低含硫、含碳量高的原材料使用比例，进一步减少排放，降低对大气环境的污染。当然，如果有条件的企业还可以建立原材料信息管理系统，对原材料的来源、成分、使用情况等信息进行记录，并实现追溯管理。4.3燃烧技术改进燃烧技术的改进是减少大气污染物排放的重要的措施，也是提高能源利用率的关键。其改进主要有设备改进、完善过程控制技术、高温燃烧技术改进、能源替代等，其中设备改进是指采用先进的高效燃烧设备，如：高效燃烧炉、燃烧器及高温等，提高燃烧效率，降低燃烧消耗，减少废气排放。同时还可以采用预混燃烧技术、氧燃烧技术等先进技术，保证燃烧温度的同时减少氮氧化物的生成，降低对环境的影响。完善过程控制技术是通过自动化控制系统、先进的燃烧过程监测技术等工艺手段，精确的对燃烧的温度、氧化还原条件等参数进行控制，减少不完全燃烧产生的有害气体排放。高温燃烧技术是通过提高燃烧温度，促进燃料中有机物图 1钢铁冶炼大气污染排放关键因素董如鑫等：钢铁冶炼过程中的大气污染与治理措施131冶金与材料第 44 卷质的充分燃烧，减少有机物质的排放。如：采用高温燃烧窑炉等设备可以实现高温下的有机废气完全燃烧。能源替代是通过天然气、生物质能源等清洁能源替代传统燃料，降低燃烧过程中的排放。4.4废气处理设施建立废气处理设施建立是通过采用适当的废气处理设备和技术，将冶炼过程中产生的废气进行有效处理，降低对大气环境的污染，确保钢铁冶炼废气排放符合国家标准和环保要求。其废除处理设施主要有四个：（1）烟气脱尘装置；（2）脱硫装置；（3）脱硝装置；（4）VOCs 处理装置。其中烟气脱尘装置可以有效地去除烟气中的颗粒物，目前主要的烟气脱尘装置有电除尘器和布袋除尘器。脱硫装置主要是对废气中的二氧化硫进行处理，通过设备将硫化物转化成无害的物质。具体方法主要有石灰石法脱硫、浆液法脱硫、活性炭吸附法、湿法脱硫。脱硝装置能有效地处理冶炼废气中的氮氧化物。其装置主要有选择性非催化还原、选择性催化还原、氨法脱硝、氧化法脱硝。VOCs 处理装置能有效地处理挥发性有机化合物，其装置主要有热氧化处理装置、吸附法处理装置、冷凝法处理装置。4.5建立完善安全管理体系建立完善安全管理系统对于钢铁冶炼企业来来说，是一件十分重要的事情，因为安全生产能从细节上关注到相关问题，做到有效地预防。建立完善安全管理体系可以从三个方面入手：（1）建立安全规范和制度；（2）安全培训教育；（3）风险评估与管控。其中建立安全规范和制度是指在钢铁冶炼过程中的钢铁安全管理和操作规范，明确生产作业流程、设备操作规章、应急处理预案等安全操作程序，确保员工能按照标准和规范进行安全生产。安全培训教育是指钢铁企业应该加强对员工进行生产操作技能、安全意识、应急逃生等安全培训与教育，提高员工对安全生产的认识和技能水平。风险评估与管控是指在钢铁生产过程中员工需要进行实时风险评估，当发现潜在问题时，及时采取相应的管控措施，确保风险可控。4.6技术创新与绿色生产除了常规措施外，技术创新与绿色生产对于钢铁企业来讲是一个必须重视的课题。在钢铁冶炼过程中，通过引入先进的技术，采取绿色生产方式，能有效地减少大气污染物排放，实现可持续发展。其主要体现在新型高效地冶炼技术引进、能源替代和节能技术的引进、创新废气治理技术的引进及循环经济模式的开启。其中循环经济模式的开启主要是指开发新型的废气综合利用技术，实现大气污染物再利用的过程，降低对大气的污染。同时，也减少自然资源原材料的开采与消耗咱6暂。5案例分析某钢铁企业位于中国北方地区，是有着较大规模的钢铁冶炼企业，由于传统的生产工艺和设备技术限制，企业在钢铁冶炼过程中排放了大量的大气污染物，对周围环境造成较大的影响。因此该企业引入相关设备和技术进行改造，着重优化炉料配比、升级燃烧设备，并对除尘、脱硫、脱硝等设施进行了更新完善。通过执行相关措施，该企业在大气污染治理工作中取得了十分显著的成效。监测数据显示，企业的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放量显著下降，满足了国家排放标准，周围环境得到较大的改善。该治理工作得到了当地政府和社会的认可和好评，成为了环保领域的典范。6结语综上所述，钢铁冶炼大气污染治理对于企业、社会和环境具有深远的意义，特别是实现可持续发展尤为关键。在未来，钢铁冶炼会从清洁生产技术和绿色制造方向进行深度研发，还会采取综合治理方式对系统进行优化及整合不同的污染防治设施。并且随着科学的进步，钢铁企业还会积极地应用先进的智能检测技术，实现大气污染情况的实时监测和精准预警，并实现实时的辅助决策分析。相信未来，钢铁冶炼大气污染治理持续的不断发展和创新，能为社会和环境的持续发展进一步贡献自己的力量。参考文献1 刘红斌.某钢铁企业主要大气污染源及防治措施研究 J.山西化工，2022，42（4）：145-147.2 王义富.钢铁行业大气污染物协同减排研究 J.冶金与材料，2022，42（3）：191-192.3 申光辉.钢铁冶金行业污染治理现状及措施探析 J.中国金属通报，2021（8）：5-6.4 张婷婷，徐铁兵，武兰顺，等.某市钢铁行业大气污染物排放现状及减排潜力分析 J.冶金管理，2021（15）：157-158.5 张光晰.钢铁冶金行业污染治理现状及措施探析 J.现代工业经济和信息化，2021，11（3）：59-60.6 刘宏.钢铁冶炼过程污染气体排放检测系统改进和研究D.兰州：兰州交通大学，2020.132