為了研究燒結(jié)煙氣污染物排放的定量指標，分析了現(xiàn)有燒結(jié)機大氣污染物排放標準中存在的問題及標準發(fā)展趨勢，提出了兩種污染物排放的計算方法，一種為折氧濃度計算法，另一種為噸礦計算法，分別從污染物排放濃度、排放強度兩個方面給出了污染物排放的計算;同時，在噸礦計算法的基礎(chǔ)上，提出了一個區(qū)域在特殊時期需要對本區(qū)域鋼鐵企業(yè)限產(chǎn)時所需要精確計算的限產(chǎn)方案計算方法，運用這一方法可以精確計算出每一臺燒結(jié)機的減產(chǎn)比例，不會出現(xiàn)一刀切的現(xiàn)象。

這一方法的應(yīng)用將有利于促進企業(yè)提高自身清潔生產(chǎn)水平，有利于清潔生產(chǎn)水平高的企業(yè)少限產(chǎn)，而清潔生產(chǎn)水平低的企業(yè)多限產(chǎn)。

燒結(jié)作為長流程鋼鐵企業(yè)主要的生產(chǎn)工序之一，在中國企業(yè)中，燒結(jié)負擔著高爐70%以上的含鐵原料的供應(yīng)，是生產(chǎn)流程中不可或缺的重要一環(huán)。但是，燒結(jié)又是鋼鐵企業(yè)污染物排放量最大的工序，其顆粒物、SO2、NOx等排放量分別占到鋼鐵企業(yè)總排放量的約20%、70%和50%。

燒結(jié)煙氣(處理前的初始煙氣)的主要特點是(其中部分數(shù)據(jù)為作者實際檢測數(shù)據(jù))：煙氣量大，噸礦的工況煙氣量為3000～5000m3，標準狀態(tài)下干煙氣流量為2000～3500m3;煙氣溫度變化范圍大，一般為120～180℃;煙氣含濕量和含氧量高，含濕量為7%～13%，含氧量(氧體積分數(shù))為15%～18%;粉塵含量高，質(zhì)量濃度一般為1～15g/m3;SO2質(zhì)量濃度大，一般為800～2500mg/m3;NOx質(zhì)量濃度相對穩(wěn)定，一般為200～400mg/m3;CO質(zhì)量濃度高，一般為4000～8000mg/m3;氣體成分復(fù)雜，煙氣中含HCl、HF、汞、多環(huán)芳烴、二噁英、重金屬等。

針對燒結(jié)機排放的特點，中國在2012年重新修訂了《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》(GB28662—2012)，此標準中的特別排放限值均高于發(fā)達國家相關(guān)的排放標準，在這一標準的執(zhí)行過程中，大部分企業(yè)對燒結(jié)煙氣都進行了煙氣除塵和脫硫的改造，而煙氣中NOx基本都能達到標準要求，因此，2014年前99%以上的燒結(jié)機都沒有單獨的脫硝設(shè)施，個別脫硫設(shè)施在脫硫過程中有少量的NOx脫除的效果。

隨著環(huán)保政策日趨嚴格，NOx逐漸引起了重視，同時對粉塵、SO2的排放要求也越來越嚴，從國家到地方已經(jīng)提出了相應(yīng)的新標準征求意見，這就促使企業(yè)不得不在燒結(jié)機的環(huán)保改造、增加脫硝設(shè)施等方面加大投入，以滿足環(huán)保的新要求。

由于燒結(jié)機最新的排放標準還沒有正式出臺，僅有一些征求意見提出了更加嚴格的標準，本文將在分析現(xiàn)有標準、標準發(fā)展趨勢及現(xiàn)有檢測中的注意事項和問題的基礎(chǔ)上，提出兩種合理計算燒結(jié)煙氣污染物排放的計算方法，并應(yīng)用計算方法提出了指導(dǎo)相關(guān)地區(qū)采暖季對鋼鐵企業(yè)進行限產(chǎn)的方案計算方法，量化上幫助政府指導(dǎo)限產(chǎn)。

1燒結(jié)煙氣的排放標準及檢測

1.1排放標準及趨勢

現(xiàn)行的燒結(jié)煙氣的排放標準是《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》(GB28662—2012)，這一標準盡管剛發(fā)布了6年，即使是其中最嚴的特別排放限值也已經(jīng)無法滿足區(qū)域空氣環(huán)境質(zhì)量的要求，特別是環(huán)境問題突出的地區(qū)，出現(xiàn)了政府要求排放達標(滿足現(xiàn)有標準)的鋼鐵企業(yè)限產(chǎn)、停產(chǎn)的現(xiàn)象，嚴重影響企業(yè)正常的生產(chǎn)秩序。

因此，環(huán)保部在2017年發(fā)布了“關(guān)于征求《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》等20項國家污染物排放標準修改單(征求意見稿)意見的函”，提出了對現(xiàn)有標準的修改意見。

2018年5月7日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布“關(guān)于征求《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案(征求意見稿)》意見的函”，其中提出了燒結(jié)煙氣超低排放的限值以及鋼鐵企業(yè)實施超低排放的步驟。

而擁有全國最大鋼鐵產(chǎn)能的河北省在2018年也發(fā)布了“關(guān)于征求《鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標準》等5項地方環(huán)保標準意見的函”，其中對河北省的燒結(jié)煙氣限值也提出了具體的要求。

各個標準及征求意見的相關(guān)排放限值見表1。

表1燒結(jié)污染物排放的相關(guān)標準及征求意見

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，燒結(jié)煙氣污染物的排放標準有越來越嚴格的趨勢，重點體現(xiàn)在顆粒物、SO2和NOx三個項目上，但是現(xiàn)有標準和各個征求意見還存在一些不足，主要體現(xiàn)在：

(1)基準氧的問題。

現(xiàn)有標準(GB28662—2012)最大的問題是沒有規(guī)定基準氧，沒有基準氧的污染物濃度是沒有可比較性的，也不能反映燒結(jié)機實際的排放情況，尤其是燒結(jié)機漏風(fēng)會造成污染物濃度稀釋，這一點在國家兩個征求意見中都有體現(xiàn)，這也預(yù)示著下一個燒結(jié)煙氣污染物排放的正式標準將會考慮煙氣中基準氧的限定。

(2)部分限定的污染物無檢測或檢測很少。

其中規(guī)定的氟化物、二噁英等基本沒有檢測，尤其是99%以上燒結(jié)機從來沒有檢測過二噁英，主要是因為檢測成本太高、周期太長、影響因素較多，因此，在這些實際條件下，現(xiàn)有的這兩個標準限值基本被忽略，對企業(yè)沒有約束。

(3)部分污染物沒有排放規(guī)定。

比如：燒結(jié)煙氣中含有大量的CO，煙氣中CO質(zhì)量濃度平均在5000mg/m3以上，排放量遠大于其他氣體污染物的總和，而現(xiàn)有標準及征求意見都沒有提到這一檢測項;燒結(jié)煙氣中含有一定的揮發(fā)性有機物(VOCs)、汞等污染物，但標準中也沒有涉及;標準及征求意見中都提到了顆粒物的排放限值，但對顆粒物中危害最大的細顆粒物(PM2.5)沒有規(guī)定。

(4)沒有排放強度和排放總量的標準。

現(xiàn)有標準和征求意見僅限制了排放濃度，但是對燒結(jié)機的排放總量、噸產(chǎn)品排放強度沒有規(guī)定，而這方面的規(guī)定和標準對管理部門應(yīng)對區(qū)域污染物排放總量的控制具有很大的指導(dǎo)作用。由于燒結(jié)煙氣的成分組成與燒結(jié)生產(chǎn)過程，特別是原料、設(shè)備、操作等都密切相關(guān)，標準的制定需要考慮實際技術(shù)水平、污染物檢測可行性和全面性等問題。

1.2污染物檢測

根據(jù)環(huán)保的要求，國內(nèi)燒結(jié)機的煙氣排放口基本都安裝了在線的煙氣監(jiān)測系統(tǒng)，并且實時檢測數(shù)據(jù)可以聯(lián)網(wǎng)查詢，這也極大地約束了企業(yè)的生產(chǎn)行為。在污染物檢測過程中還需要明確以下兩個方面的內(nèi)容。

(1)污染物的檢測條件。

在檢測、使用數(shù)據(jù)的過程中，首先需要明確煙氣檢測的條件，根據(jù)現(xiàn)有的煙氣污染物排放標準中提到的污染物檢測標準，儀器檢測得到的污染物濃度都是基于標準狀態(tài)下干煙氣(指溫度為273.15K、壓力為101325Pa條件下不含水的煙氣)中的污染物濃度，而不是工況下的污染物濃度，即煙氣在檢測前首先要進行預(yù)處理(包括除塵、除濕、冷卻等)，再經(jīng)過傳感器測定污染物濃度。

因此，在計算某一企業(yè)或者某一工序過程污染物排放總量時，一定要選擇標準狀態(tài)下干煙氣流量計算，而不是企業(yè)通常用到的工況流量。

(2)現(xiàn)有在線檢測存在的問題。

1)檢測存在空白區(qū)。一般企業(yè)都具有SO2、NOx及顆粒物的在線檢測，個別企業(yè)安裝了CO濃度的檢測設(shè)備，其他污染物在線(或離線)檢測幾乎沒有，即使標準中有限制，但沒有檢測也沒有約束力，所以沒有檢測的污染物成為檢測空白區(qū)。

2)儀器校準不規(guī)范。無論使用哪種檢測方法，國家標準中對儀器的校準頻率都有相應(yīng)的規(guī)定，如采用非分散紅外吸收法檢測煙氣中SO2的儀器，要求至少3個月進行一次校準。但在實際使用過程中，儀器管理方很少有能按照規(guī)范校準的，這就造成了儀器檢測值的偏差存在，不利于環(huán)保部門的監(jiān)管。

3)儀器使用不規(guī)范。檢測儀器的使用過程中都存在相應(yīng)的檢測范圍、適應(yīng)氣體環(huán)境，比如SO2的檢測過程中，一般常用的定電位電解法的便攜式儀器進行污染源的定期(隨機)抽檢，在燒結(jié)煙氣檢測中，由于煙氣中CO含量高，其含量對SO2檢測具有一定的干擾性，使用前必須對儀器進行相關(guān)CO的干擾試驗，只有在檢測濃度范圍內(nèi)的合格儀器才能使用，而現(xiàn)用的大部分定電位電解法的便攜式儀器都沒有這方面的干擾試驗，檢測結(jié)果可能出現(xiàn)偏差，因此，國家也出臺了相應(yīng)的標準來規(guī)范定電位電解法儀器進行CO干擾試驗的要求。

2計算方法

2.1折氧濃度計算法

燒結(jié)、球團煙氣排放的正式標準(GB28662—2012)沒有提到關(guān)于檢測過程中基準含氧量的問題，所以在兩個征求意見中提到以后對污染物濃度進行16%的折氧計算。

根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)中對污染物排放標準，不僅看其煙氣的檢測濃度，而且需要對濃度進行折氧計算，這樣更有利于對排放污染物的檢測、比較。如果燒結(jié)煙氣中的污染物排放標準能夠采用這一標準，則是對現(xiàn)有標準的巨大改進，具體折氧濃度計算法表達式見式(1)。

2.2噸礦計算法

煙氣中污染物濃度的檢測只能說明其煙氣的排放濃度是否超標，但對于總的污染物的排放如何控制將是每個企業(yè)、每個地區(qū)甚至整個國家需要考慮的問題，就如同降低噸鋼二氧化碳排放，降低單位產(chǎn)品的污染物排放量將是整個行業(yè)發(fā)展的根本方向。

目前，在噸產(chǎn)品污染物計算方面，主要關(guān)于污染物的排放系數(shù)或因子的計算，中國也已經(jīng)編制了相關(guān)產(chǎn)業(yè)污染物排放系數(shù)，歐美等發(fā)達國家也有相關(guān)污染物因子的提法，這些方法都是將污染物排放歸一到噸產(chǎn)品的排放量上，但以上系數(shù)或因子的計算方法更復(fù)雜，實施性不強。

對于燒結(jié)工序，噸礦(指成品礦，以下相同)的污染物排放降低，體現(xiàn)了噸礦污染物排放強度降低，綠色化程度更高，生產(chǎn)水平更高，企業(yè)競爭力更強。對于一個企業(yè)，評價其燒結(jié)過程清潔生產(chǎn)水平可用噸礦污染物排放量計算，見式(2)。

從E值中可以看到每臺燒結(jié)不同污染物的噸礦排放量，直接可以看出不同燒結(jié)機、不同污染物的噸礦排放量，不同燒結(jié)機針對同一污染物的排放對比，也可以看出不同燒結(jié)機各個污染物的排放水平，對于進行燒結(jié)機污染物排放的對比及燒結(jié)機清潔生產(chǎn)水平的評價很有意義。

如果要用一個數(shù)據(jù)來評價一臺燒結(jié)機污染物的排放強度，則需要對每個污染物的噸礦排放量乘以一個排放強度系數(shù)，具體表達式見式(7)。

燒結(jié)機噸礦排放強度的提出，對于監(jiān)管部門來評價一個企業(yè)的環(huán)保水平至關(guān)重要，監(jiān)管部門不僅通過排放的檢測數(shù)據(jù)來規(guī)范企業(yè)的排放，即通過式(1)在線監(jiān)控企業(yè)的污染物排放濃度;同時也能通過式(2)和式(7)從噸礦排放量、排放強度上監(jiān)測企業(yè)的排放水平和排放量。

針對不同的時間段對不同企業(yè)實施限產(chǎn)政策，可以使用以上計算方法幫助政府制定“一企一策”可量化的政策，政府和環(huán)保部門也可以在企業(yè)污染物排放濃度達標的基礎(chǔ)上，給企業(yè)年度排放額度，利用以上計算方法從污染物排放總量限制企業(yè)的排放。

3計算方法應(yīng)用分析

3.1折氧濃度計算法應(yīng)用

本示例按照2018年河北省《鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標準》(征求意見稿)中排放濃度標準，以A、B、C三臺燒結(jié)機為例，其各自的煙氣排放數(shù)據(jù)及折氧后數(shù)據(jù)分別見表2和表3。

表2燒結(jié)機排放煙氣的檢測數(shù)據(jù)

表3燒結(jié)機排放煙氣折氧計算后數(shù)據(jù)

從表2的數(shù)據(jù)看，如果檢測數(shù)據(jù)沒有折氧計算，按照標準A、B兩臺燒結(jié)機的排放濃度均達到排放標準，而C燒結(jié)機SO2和NOx都超出了標準，屬于不達標;但是，如果考慮16%折氧條件，則根據(jù)式(1)計算后的排放濃度見表3，可以看出，折氧后A燒結(jié)機的SO2、NOx和顆粒物3個濃度均超標，屬于完全不達標排放的燒結(jié)機，B燒結(jié)機NOx未達標，而C燒結(jié)機污染物排放濃度則是全達標。

如此看來，煙氣排放污染物濃度的折氧與不折氧可能會出現(xiàn)不同的結(jié)論。

以上案例說明，單獨從直接排放的污染物濃度進行比較，各個燒結(jié)機沒有比較的基準，且可以通過人為手段達到要求的排放標準;但是，如果有折氧標準，則每個燒結(jié)機的污染物排放就有可比較性，這一比較有利于促進企業(yè)提高技術(shù)和管理水平，包括降低燒結(jié)機漏風(fēng)率、降低燃料消耗、提高污染物減排效率等。

因此，燒結(jié)煙氣污染物排放濃度采用折氧計算的方法更科學(xué)、更具有對比性。

3.2噸礦計算法應(yīng)用

3.2.1限產(chǎn)方案計算方法

噸礦計算法可以最直接地看清楚每一臺燒結(jié)機的排放強度，同時，利用噸礦計算法也可以指導(dǎo)政府部門制定合理的減排生產(chǎn)方案。假設(shè)在采暖季，要求本區(qū)域的鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機污染物減排達到C%，最簡單的一刀切做法是讓每個企業(yè)的每臺燒結(jié)機產(chǎn)量都降低C%，但是這種方法既不科學(xué)也會扼殺企業(yè)實施超低排放的動力。

合理的做法應(yīng)該是讓F值低的企業(yè)少減產(chǎn)或不減產(chǎn)，而讓F值高的企業(yè)多減產(chǎn)或停產(chǎn)。以下給出了一種基于噸礦計算法的企業(yè)限產(chǎn)方案計算方法。

3.2.2舉例應(yīng)用

選擇兩個企業(yè)的6臺燒結(jié)機為對象，選取燒結(jié)機排放的污染物為SO2、NOx和顆粒物。前提是所有燒結(jié)機的污染物排放濃度都達到標準要求，按照征求意見中排放標準，燒結(jié)機的生產(chǎn)及排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表4。

表4燒結(jié)機生產(chǎn)及排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

從表4中的數(shù)據(jù)可以得出以下數(shù)據(jù)

假設(shè)在采暖季要求本區(qū)域的鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機污染物減排達到50%，最簡單的做法是讓每個企業(yè)的每臺燒結(jié)機產(chǎn)量都降低50%，如果采用限產(chǎn)方案計算方法，則結(jié)果如下。將以上數(shù)據(jù)分別代入式(12)和式(13)，可以求得k=3;然后再將k值代入式(14)中，可以求得x=91.97%。

最后得到的減產(chǎn)方案為

結(jié)機D、B正常生產(chǎn)，燒結(jié)機A按照91.97%的負荷生產(chǎn)。再將所得數(shù)據(jù)代入式(16)得到減產(chǎn)方案實施后燒結(jié)機的實際減產(chǎn)比例η=45.27%。如果從兩個企業(yè)的角度來看，企業(yè)1減產(chǎn)比例為30.49%，而企業(yè)2減產(chǎn)比例為59.02%，比起每家企業(yè)減產(chǎn)50%看，企業(yè)1比企業(yè)2在清潔生產(chǎn)水平方面整體更有優(yōu)勢。

4結(jié)論

(1)燒結(jié)煙氣污染物排放標準越來越嚴格，按照基準氧計算污染物濃度將會是標準修訂的趨勢，但排放標準應(yīng)該考慮CO、VOCs等污染物的排放，同時兼顧相關(guān)污染物檢測的可操作性;污染物檢測中需要明確檢測的方法、條件，避免檢測儀器管理和使用中的問題而造成檢測數(shù)據(jù)的偏差。

(2)對燒結(jié)煙氣污染物排放有兩種計算方法，一種是折氧濃度計算法，主要對污染物濃度有一個可比較、可評判的標準;另一種是噸礦計算法，則是從污染物的排放強度計算，從噸礦污染物排放量可以看出燒結(jié)機整個的清潔生產(chǎn)水平。

(3)首次提出了基于噸礦計算法的燒結(jié)機限產(chǎn)方案計算方法，運用該方法可以精確計算出每個企業(yè)每臺燒結(jié)機的限產(chǎn)量。在方法應(yīng)用的案例中，實際燒結(jié)機減產(chǎn)比例45.5%就可以實現(xiàn)燒結(jié)機污染物減排50%的需求，其中清潔生產(chǎn)水平高的企業(yè)1減產(chǎn)比例遠小于水平低的企業(yè)2。