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攀枝花新钢钒提钒炼钢厂清洁生产实践 肖明富 黄卫国 攀枝花新钢钒股份有限公司提钒炼钢厂, 四川 攀枝花 617062 摘要 结合生产实际对炼钢厂清洁生产和资源综合利用方面进行的探索实践进行了阐述, 对存在的不足之处进行分析 论证, 提出钢厂未来清洁生产和资综合循环利用的思路与目标。 关键词 清洁生产; 节能减排; 资源; 循环经济 CLEAN PRODUCTION PRACTICEOF THE VANADIUM RECOVERY STEELMAKING PLANT OF PANZHIHUA NEW STEEL AND VANADIUM CO. LTD Xiao Mingfu Huang Weiguo Vanadium Recovery Steelmaking Plant of New Steel and Vanadium Co. , Ltd, Panzhihua 617062, China Abstract It was described that the exploration and practice of clean production and overall use of resources in steelmaking plants according to actual production; and the existing defects were also analyzed. Finally itwas proposed that the ideas and targets of clean production and overall use of resources in steelmaking plants in the future. Keywordsclean production; energy -saving and emission reduction; resources; circulation economy 0 引言 提钒炼钢厂是新钢钒公司核心企业之一, 于 1971年 10 月建成投产, 经过一期 、二期 、三期技术改 造,现拥有的主要生产设施包括 5 套脱硫 、 5 套扒渣、 2 座 120 t 提钒转炉、 5 座 120 t 炼钢转炉、 4 座LF 炉、3 套 RH 装置 、 2套板坯连铸机和 2 套方坯连铸机,具备 年产粗钒渣 21 万 t 、钢 500 万 t 、板坯 240 万 t 、方坯 260 万 t 的生产能力 。 随钢厂主体生产设施步时建有配套公辅系统 ,供 给生产过程所需的各种能源介质 、原辅材料 ,并对生 产过程产生的废水、废气及固体废弃物进行回收处理 及综合利用。 1 炼钢厂清洁生产现状 炼钢厂生产工艺流程为脱硫 ※扒渣 ※提钒 ※炼 钢※ LF 炉 ※RH 装置 ※板坯或方坯连铸机, 在生 产过程中,除铁水、废钢、合金等主要铁素资源外, 还 有大量的如氧气 、 氮气、 压缩空气、各种工业水等能源 介质向各个工序流入 ,在附加于有形产品中产生价值 的同时 ,也产生了相应的废水 、 废气 、 固体废弃物, 即 是钢铁企业俗称的“三废” 。 钢铁企业生产过程中产生的“三废” ,有着资源和 污染物的双重性 ; 当“三废”处置得当时可以变为资源 再利用 ,否则将可能污染外部环境, 甚至威胁人类的 生存 。 长期以来,炼钢厂一直重视清洁生产工作, 紧抓 清洁生产的核心 - 节能减排、资源综合利用和循环利 用,在遵循科学规律的基础上, 积极按照循环经济的 “减量化、 再利用 、 资源化” 3R 原则 [ 1] ,大力发展以低 消耗 、 低排放、高效率为特征的循环经济 。至 2008 年 6 月底之前, 钢厂通过大规模的技术改造和更新工 艺,清洁生产必要的生产工艺与装备要求 、 资源与能 源利用指标 、 产品指标、 污染物产生控制指标 、 废物回 收利用指标这 5 大指标中的大部分分项指标都达到 清洁生产标准要求 ,环保管理方面也在向规范化、制 度化和常态化转化 ; 在实现产品制造功能的前提下, 正在向实现能源转化功能及“三废”消纳功能迈进。 炼钢厂清洁生产主要指标见表 1。 从表 1 所列数据可以看出, 清洁生产法规定的 23 个指标中钢厂有 7 个指标达一级要求, 占 30. 4; 4 个指标达到二级要求, 占17. 4; 2个指标达到三级 要求, 占 8. 7; 6 个指标符合 清洁生产要求 , 占 107 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 表 1 炼钢厂清洁生产指标完成情况与标准对照 项目指标完成情况指标符合标准情况 生产工 艺与装 备要求 资源与 能源利 用指标 产品 指标 污染物 产生控 制指标 废物回收 利用指标 炉衬寿命 炉已达10 000 炉三级 ≥10 000 溅渣护炉采用溅渣护炉工艺技术符合 余能回收装置转炉余热蒸汽回收装置配置率 100, 煤气回收装置配置率 29。不符合 要求 100配置 自动化控制 采用基础自动化、生产过程自动化和资源与能源管理等三级计算 机管理功能。 一级 煤气净化装置配备湿式煤气净化装置二级 连铸比 100一级 各系统除尘设施配备齐全的除尘设施, 同步运行率达 100。符合 钢铁料消耗 kgt- 1 1 077. 08 炼钢工序二级 ≤1 080 废钢处理对废钢均进行预处理符合 生产取水量 m3t- 11. 0一级 水重复利用率 96. 89三级 ≥96 氧气消耗 m3t - 1 50. 93 炼钢工序二级 ≤57 工序能耗 kgt- 13. 41不符合 最低要求≤0 煤气和蒸汽回收量 kgt- 115. 10不符合 要求≥30 钢水合格率 ～ 99. 9一级 连铸坯合格率 99. 8二级 废水排放量 m3t - 1 0符合 石油类排放量 kgt- 1 0一级 COD 排放量 kgt-1 0一级 烟粉尘排放量 kgt- 1 0. 054一级 ≤0. 06 无组织排放达到环保相关标准规定要求符合 钢渣利用率 约15不符合 低于 90最低标准 尘泥回收利用率 100符合 26. 1; 总合格率达82. 6。另有 4 个指标不能满足 清洁生产要求 , 占 17. 4。炼钢厂清洁生产指标分 布情况见表2。 表 2 炼钢厂清洁生产指标分布 项目数量 个比例 一级指标 730. 4 二级指标 417. 4 三级指标 28. 7 符合指标 626. 1 不符合指标417. 4 合计 23100. 0 2 炼钢厂清洁生产采取的工艺技术及措施 2. 1 优化工艺技术和生产组织模式 炼钢厂通过不断应用新技术新工艺和优化生产 组织模式, 力争从源头减少污染物产生量 ,降低生产 能耗 ,实现清洁生产和节能减排。 2. 1. 1 降低钢铁料消耗 通过加强管理 、 优化工序、技术创新和发展循环 经济等措施 ,至 2008年 1 至 6 月, 炼钢厂钢铁料消耗 与2007 年同期相比降低 3. 16 kg ,全流程钢铁料消耗 首次降至1 150 kg 以下, 炼钢工序的钢铁料消耗达到 了1 077. 08 kg t ,炼钢工序的钢铁料消耗指标已满足 清洁生产的二级指标要求 ,并正向更新的目标迈进 。 1加强管理 。炼钢厂成立了钢铁料消耗领导小 组,加强对生产过程铁损控制; 将全厂钢铁料消耗指 标分解到各工序, 确定了脱硫、扒渣 、提钒、炼钢 、方 坯、 板坯等工序的钢铁料消耗指标, 并纳入经济责任 制考核 ; 按照“月度跟踪 、 季度评价、提前预警”的方 式,推行钢铁料消耗动态过程管理和跟踪评价 。 2优化工序 。通过提高提钒转炉装入量、完善 煤氧枪喷补护炉作业、优化提钒吹炼工艺 、 在 Ⅲ部脱 硫回收半钢中流失的钒渣以及适时启用炼钢转炉提 108 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 钒等措施 ,提高钒渣产量 。2008 年 1 至 6月份共生产 钒渣折合量 10. 8 万 t ,“钒钢比”较 2007 年相比上升 0. 17; 完善“组罐 - 脱硫-扒渣 - 提钒 -炼钢”一一 对应工艺 ,减少组罐次数 ,降低组罐翻铁带来的铁损; 克服脱硫 、 扒渣 、 提钒工序铁水质量波动 ,特别是硅含 量偏高等不利因素影响, 加强操作, 有效控制脱硫喷 溅损耗、 扒渣铁损、 提钒转炉吹损及钒渣中的铁含量; 提高深吹 、 补吹水平 ,减少炼钢吹损 。 3加强技术创新 。炼钢厂加快转炉复吹工艺技 术研究,成为继宝钢后国内第二家掌握透气砖热更换 技术企业, 使炼钢和提钒转炉复吹炉龄均创历史新 高,并实现了全炉役复吹 ,转炉渣铁含量比单纯顶吹 平均下降 2; 在 1 、 2 板坯连铸推广中包水口快换 技术 ,2008 年 1至 6 月板坯单中包连浇炉数从去年同 期的 8. 81炉上升到 12. 54 炉,在产量增加 6. 3 万 t 的 情况下减少中包用量 197 个,钢铁料消耗随单中包连 浇炉数大幅提高而显著降低。 4通过发展循环经济降低钢铁料消耗 。将脱硫 渣、 提钒污泥等高含铁量的固体废弃物添加到终渣调 整剂、冷却剂等原材料中 ; 将炼钢干法除尘收集的粉 尘、 湿法除尘收集的污泥加工后作为炼钢造渣材料。 通过上述措施, 钢厂尘泥废物资源全部得到重复 利用 。 2. 1. 2 优化生产组织模式, 缩短物料运行时间 ,最终 实现节能减排 2008年以前 , 单罐铁水从进入炼钢厂到浇铸成 为连铸坯运出炼钢厂的物料运行时间平均为 6. 5 h, 钢厂拟从 2008 年起逐步将炼钢厂的物料运行时间降 至4 ～ 4. 5 h。 炼钢厂物料运行时间缩短后, 钢水运行温度损失 减少 ,LF 炉加热时间降低 , 大幅度降低钢水加热耗 电; 另外, 钢水 或半钢 在大罐内的停留时间缩短 ,对 大罐耐火材料浸蚀量减少, 可降低耐火材料消耗量。 等等, 对节约能源、减少固体废物的产生都起到了积 极作用。 2. 2 工艺过程产生的粉尘冶理 炼钢厂仅在 7 座转炉设计安装有一次除尘系统, 且均为湿法除尘 ; 二次除尘均采用干法 , 且均采用目 前国内最先进的负压脉冲布袋除尘技术 。 2. 2. 1 对处理能力不足的除尘系统进行技术改造 对部分因粉尘捕集效果差 、 处理能力不足等原因 导致排放不达标的除尘系统, 钢厂结合生产实际, 有 计划分步骤实施了以下除尘系统技改工程。 1 脱硫提钒除尘系统改造工程 。脱硫提钒系统 包括 2座 120 t 提钒转炉 4 ～ 5 转炉 、 5 套脱硫装 置、 5 套扒渣装置 、 6 套铁水组罐位, 主体设施提钒转 炉于 1995 年 8 月建成投产。 脱硫提钒系统原设计有 2 套 处理烟气量为 11 万m 3 h 、 工艺制式为“双文一塔”的湿法一次除尘 系统 供 2 座提钒转 炉使用 , 有 2 套 处理风 量为 80 万m 3 h的正压反吹风布袋除尘系统分别处理提钒 转炉二次烟气和脱硫扒渣烟气 ; 二次除尘风机采用双 机并联,每套除尘系统的实际抽风量只有 50 万m 3 h , 另外由于除尘系统采用百叶窗式排放,难以对烟气处 理效果进行有效监测 。 在现 有 生 产 条 件 下, 提 钒 炉 气 发 生 量 达 4. 9 万m 3 h; 以 此 计 算 , 二 文 后 的 湿 烟 气 量 为 13. 5 万m 3 h。 另外转炉二次、脱硫、扒渣及组罐作业 时产生的总烟气量达 305 万 m 3 h 。一次和二次的实 际烟气量均较大程度地高于原设计处理量,因此导致 脱硫提钒区域的含尘烟气外溢严重 ,对作业环境造成 了污染。 炼钢 厂 在 2004 年 初 至 2006 年 底 间 , 投 入 1. 24 亿元资金对脱硫提钒 除尘系统进行 了以下 改造 a. 两座提钒转炉一次除尘系统改造 将煤气风机 抽风量提高至 14. 6 万 m 3 h, 除尘工艺仍采用全湿高 压法, 除尘喉口恢复随工况自动调节功能 ,系统布置 由原来的“双文一塔”改为“塔文”系统,使风机全压更 有效地作用于除尘喉口, 有利于提高一次除尘效果; 对相应的给排水系统及污泥处理系统进行了适应性 改造 。 b . 脱硫提钒的二次除尘系统进行彻底改造 拆除 原有正压反吹风布袋除尘系统 ,新建 4 套负压脉冲布 袋除尘系统 。其中有 3 套处理能力为 110 万 m 3 h ,用 于脱硫 、 扒渣、 组罐及转炉烟气处理 ; 1 套处理能力为 16 万m 3 h ,用于提钒转炉原料除尘系统 。 21 ～ 3 转炉除尘系统改造工程。 炼钢厂 1 ～ 3 转炉 称老转炉 于 1971年 10月建成投产 ,按 照年产钢 150 万 t 能力配置有处理量为11 万m 3 h 的 “双文一塔”全湿高压一次除尘系统 ,未建相应的二次 除尘系统。 1 ～ 3 转炉经多次扩能改造后已具备年产钢 400 万 t 的生产能力 ,但除尘系统没有随之配套升级, 109 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 因此导致外排粉尘浓度、岗位粉尘浓度超标 ,污水处 理系统也因处理能力不够而使入口水质不能满足使 用要求。 在此前提下 ,炼钢厂在 2005 年 8 月至 2007 年 7 月间, 累计投入 2. 37亿元资金对老转炉的一、二次除 尘系统进行了以下两方面改造 a. 一次除尘系统改造 。改造后的一次除尘系统 仍采用湿法 , 系统处理能力由 11 万 m 3 h 提高到 21 万 m 3 h ,除尘喉口实现了自动调节 ,系统布置进行 了合理调整。 b . 新增 2 套处理能力分别为 120 万 m 3 h 和 90 万 m 3 h的转炉二次除尘系统,对转炉兑铁、吹炼外 溢、 出钢及出渣等工艺过程中产生的烟气收集处理 。 在炼钢老转炉除尘改造工程中 ,炼钢厂创造性地 实施了串接供水方案 ,将二文除尘水就地沉淀后直接 引至一文使用, 较好地解决了在不能对现有浊环水系 统进行彻底改造前提下一次除尘系统供水要求。 3 炼钢老转炉地下料仓除尘改造工程。炼钢老 转炉地下料仓原设计有 2套除尘系统 ,对料仓地面以 下原料转运过程中产生的粉尘收集处理 ,但对地面卸 料产生的 粉尘 没有处 理设 施。 为此 , 钢 厂 投入 1 200 万元,于 2007 年 10 月至 12 月建成 1 套处理能 力为 35 万 m 3 h 的除尘系统对老转炉地下料仓的地 面卸料扬尘进行治理 。 炼钢厂除尘技改工程概况见表 3。 表 3 炼钢厂除尘技改工程概况 名称改造前改造后 总投 资 万元 建设 时间 年减排 量 t 1～ 3炉 除尘系统 改造工程 脱硫提钒 除尘系统 改造工程 一次 ①双文一塔, 湿法; ②5. 2 万m3 h 炉气量 ; ③风机抽风量 16 万 m3 h套 。 ①双文一塔, 湿法; ②8. 2 万 m3 h 炉气 量 , 风 机抽风 量为 21 万m3 h。 二次转炉未建二次除尘系统。 新增 2 套 处 理 风 量 为 120 万 m3 h 和 90 万m3 h的负压脉冲布袋除尘系统处理转 炉二次烟气。 一次①双文一塔, 湿法; ②4. 13 万m3 h 炉气量 ; ③风机抽风量 11 万 m3 h。 ①一文一塔, 湿法; ② 4. 9万 m3 h 炉气量 ; ③风机抽风量 14 . 6 万m3 h。 二次①正压反吹大布袋除尘器 2 台 46. 8 ～ 78 万m3 h , 脱硫和转炉二次各 1台; ②提钒 37 . 5 m悬臂反吹布袋除尘器 12. 9 万 m3 h 1 台; ③提钒地下料仓及合金料仓臂反吹布袋 除尘器 1 台。 脱硫提钒二次除尘系统彻底改造 ① 新建 3 套 110 万 m3 h 负压脉冲布袋除尘 器, 分别供转炉二次、1 2脱硫、3脱硫除 尘系统使用; ② 炉顶料仓、地下料仓及合金料仓新建 1 套 处理能力为 16万 m3 h 的除尘系统。 23 700 2005-08 2007-07 57 438 . 0 12 400 2005-12 2006-11 31 939 . 2 炼钢老 转炉地 下料仓 除尘系 统改造工程 有 8. 2 万m3 h 和 6 . 5 万m3 h 的悬臂反吹 风布袋除尘器 2 台, 用作地面以下原料输 送过程中产生的粉尘处理。 地下料仓地面部分新增 1 套35 万m3 h 的除 尘系统, 原有 2 套系统仍在用。 1 2002007-10 2007-12 1 142 . 4 粉尘年减排量合计 t90 519. 6 2. 2. 2 技改工程中配套完善除尘系统 16 、 7 转炉除尘系统。炼钢厂在转炉易地大 修工程中于2006 年初建成 2 座 120 t 炼钢转炉 称为 新转炉 同时建成了相应的配套设施。2 座新转炉各 有1 套处理能力为 21 万 m 3 h 的一次除尘新 OG 系 统、 1 套处理能力为 130 万 m 3 h 的二次除尘系统、 1 套处理能力为 35 万 m 3 h 的原料除尘系统 。 2连铸除尘系统 。炼钢厂 1 板坯连铸于 1993 年10 月建成投产,2 板坯 、 1方坯、 2方坯连铸均在 2003 年10 月以后建成投产 ; 连铸系统配置有总处理 烟气量为 74. 5 万 m 3 h 的除尘系统 。 1997年 1 板坯连铸进行高效化扩能改造后,除尘 系统未随之改造,导致 1 板坯除尘系统的处理能力低 于工艺产尘能力,其余除尘系统均按工艺状况配置。 110 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期 2. 2. 3 炼钢厂除尘系统工程节能措施 炼钢厂在除尘系统改造或完善过程中注重应用 先进的节能技术 ,所有新建或改造的除尘系统中都配 套建有变频器, 实现了除尘风机随工况变化自动调节 功能 ,与未使用变频器相比可节电 40 左右。 炼钢厂除尘系统经采取上述改造或优化措施后, 除1 板坯连铸 LF 炉、老转炉铁合金料仓及炉顶料 仓、 新转炉地仓除尘系统及组罐位除尘系统还需完善 外,其余一次除尘外排烟气含尘浓度 150 mg m 3 , 二 次除尘外排烟气含尘浓度 30 mg m 3 , 岗位粉尘浓 度 8 mg m 3 ,岗位噪声 0. 999, 检出限为 0. 03 mg L , 显色体系在 90 min内保持稳定。相对标准偏差 RSD 4, 加标 回收率为 92～ 102。因此, 改进法完全能满足分 析要求 ,它既保留了标准法具有的优点 , 又克服了标 准法的不足 ,实验废液减少 50, 纳氏试剂的用量减 少66. 7。由于氨氮是水和废水监测中的一项重要 指标 ,分析频率较高 ,因此改进法的使用 ,必将带来较 大的环境效益和经济效益 。 参考文献 [ 1] 国家环保总局, 水和废水监测分析方法编委会. 水与废水监测 分析方法[ M] . 4版. 北京 中国环境科学出版社, 2002 276 -281 . [ 2] 方淑琴, 姜晓波, 易卫东. 用去离子水代替无氨水测定氨氮[ J] . 工业水处理, 2003, 23 2 48-49. [ 3] 纪云峥, 唐金楼, 任敬旭. 纳氏试剂比色法测定水中氨氮的干扰 分析[ J] . 分析试验室, 2007, 26 S1 28 -30 . [ 4] 胡裕明. 纳氏试剂光度法测定氨氮过程中影响因素的探讨[ J] . 治淮, 2007 12 32 -33 . [ 5] 国家环保总局, 水和废水监测分析方法指南编委会. 水和废水 监测分析方法指南[ M] . 上册. 北京 中国环境科学出版社, 1990 138 -139. [ 6] 许斌, 周志刚. 纳氏试剂光度法测定水中氨氮的质量控制[ J] . 能源环境保护, 2007, 21 02 16 -17 . 作者通信处 张庆军 225300 江苏省泰州市人民东路 31 号 泰州 市环境监测中心站水质监测室 E -mail hhuzhangjun163. com 2008- 06-03 收稿 114 环 境 工 程 2009年 2 月第27 卷第1 期