高生产率低排放应对未来挑战

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    高生产率低排放应对未来挑战

     毛宏观

提高生产力水平是炼钢厂生产保持高效、低成本的基础。除了从炼钢工人得到一些关键数据之外，我们意识到整个世界日益重视环境标准，特别是废气对“清洁”生产将产生巨大影响。如果我们看一下当前的争论，很显然，对于工业来说，挑战之一将是减少全球温室气体。2007年，Badische Stahlwerke GmbH（BSW）使用2座普通90t电炉（EAF）生产了超过200万t的优质钢坯。

本文介绍了达到不会对生产产生不利影响的排放水平，并提供了欧洲和世界范围内各种标准和操作规程。

来自电炉炼钢厂的排放物与输入原料有关。所有有机物和重金属都是经由废钢进入炼钢过程，因此很难控制。

钢厂典型的排放物

CO2排放物与生产过程中使用的燃料有关，在这一过程中，或者将化学能量输入电弧炉，或者来自轧钢厂再加热炉中的燃烧器设备。在废钢熔化期间，通过金属蒸发，造成电炉中产生粉尘，无机金属丝网的产生与生产过程自身有关。

电炉炼钢厂的主要排放物包括：

—二氧化碳CO2被认为是全球变暖的主要原因；

—有机化合物被分为有害物质类；

—无机气体如NOx和SO2；

—颗粒物质，产生于从烟囱出来的粉尘排放物；

—重金属，特别是汞。

通常以mg/m3（S.T.P）为单位计算排放物。废气容积流量变化取决于烟气系统，因而很难比较来自不同设备的排放水平。基于这一原因，排放系数已得到定义，排放系数表示了给定来源污染物的平均排放速率，以活度单位为准。例如，对于炼钢厂来说，这是按每吨钢重量表示的排放污染物。

另一方面，关于某些污染物极限值规定非常混乱。世界上所有工业化国家公有的污染物都没有单极限值。欧洲联盟正在协调环境法，但是仍然远离共同极限排放值。

得到理想结果的唯一方法是在整个工业过程中将排放系数与排放系数范围进行比较。到目前为止，欧洲联盟IPPC办事处在所谓的“钢铁工业最佳可用技术参考文件”（BREF文件）中公布排放系数，最新发布是在2001年。

BSW的环境性能和生产率

BSW位于德国Kehl，是一个所谓的“小钢厂”，由Willi Korf. 建于1968年。炼钢设备包括一个电炉炼钢车间，有2座90t电炉，装备有90MVA变压器，2007年平均出钢间隔时间为39.8min，生产率为135t/h，2007年已经生产217万t钢坯。

单线小型轧机装备有BSE多线切分轧制技术，最终轧制速度是10m/s。2007年该小型轧机达到年产量68万t，平均直径为14.9mm。

双线式线材轧机可以达到95m/s的精轧速度，普通线材总生产量为141万t,平均直径为8.0mm。

BSW将现代设备用于的排烟系统。产生的废气直接从炉子通过第4个孔吸取，以及使用炼钢车间通风系统。在BSW废气系统处理过程中：

袋滤器I从这些炉中取得一次烟气以及二次烟气。袋滤器II只取得二次烟气。

BSW每隔3年必须进行详细的烟囱测量。另外，在两个烟囱中安装用于颗粒物质、一氧化碳和汞的连续测量装置。

来自德国钢厂的CO2排放物

计算电炉钢厂CO2排放物的初步公式用下列方程式表示：

CO2排放=ΣC容量输入材料-ΣC容量输出材料+ CO2电极+ CO2燃料+ CO2碳辅助剂

不是和固体材料(钢、炉渣、粉尘等)一起放出的所有碳假定被转换成CO2。比较德国10个电炉钢厂,BSW具有第二个最低的排放系数。

有机化合物的排放

有机化合物主要产生于废钢杂质。减少有机排放物的唯一方法是通过燃烧把废气系统中的有机排放物去除。在二次燃烧室里完成这一步，燃烧室被安装在烟气系统中，以燃烧从炼钢过程中来的一氧化碳。一些有机物，特别是PCDD/PCDF，需要按确定的温度分布图进行处理，通过缓慢冷却避免烟气重新形成。减少的原理就是把燃烧和快速冷却操作相结合。

无机气体排放

电炉炼钢中的NOx主要产生于电弧中氮与氧反应。当空气不靠近电弧时可以减少这个反应。减少这个反应的最好方法是泡沫渣，用炉渣覆盖电弧，其作用是使热能更有效地传递到熔池。

颗粒物排放

德国电炉厂粉尘排放的极限值是5mg/m3(S.T.P)，排放系数的范围非常大。

重金属排放

重金属排放控制好，粉尘排放也低。但是有一个例外，那就是汞。汞金属是一种非常稳定的化合物，沸点低。因此，汞可以像气体一样通过过滤袋。

在原理上，只有两种避免汞排放的可能性：专门使用被称为无汞的废钢，或者用吸附剂吸收废气流中的汞，像活性碳一样。后者不是优先选用的解决办法，成本较高。在调查中，BSW发现与其他废钢相比碎废钢含汞量最高。这种废钢主要来自汽车工业，但1995年以来，欧洲禁止在汽车中使用水银开关。那么，未来废钢中汞的含量应该下降。

BSW继续测量汞，随时监测废钢情况。利用这些情况可以与欧洲其它钢铁厂相比，显示出汞的排放系数。

结束语

如本文所述的那样，电炉钢厂的高生产率是可能的，并且对环境产生的影响较小，特别是排放物。当然，一切努力和投资对于正确使用今天的技术是有必要的，BSW继续按照最新的规则和义务在环境保护方面进行投资。