張亞夫

(北京京誠(chéng)嘉宇環(huán)境科技有限公司,北京 100053)

1 引言

1989年7月24日，中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部批準(zhǔn)的《煉鐵廠衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)》(GB1160-89)規(guī)定：產(chǎn)生有害因素的部門(mén)(車(chē)間或工段)的邊界至居住區(qū)邊界的最小距離，在當(dāng)?shù)?年平均風(fēng)速為<2 m/s、2～4 m/s、>4 m/s時(shí)，分別為1400 m、1200 m、1000 m[1]，該標(biāo)準(zhǔn)是基于20世紀(jì)80年代冶金生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平上研制的[2]，主要考慮煉鐵廠高爐煤氣放散過(guò)程中的CO進(jìn)入環(huán)境，衛(wèi)生防護(hù)距離需有1000 m左右，同時(shí)考慮適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，建議按所在地常年平均風(fēng)速分別取1000～1400 m[3]。

現(xiàn)行煉鐵廠衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)期較早，由于鋼鐵行業(yè)環(huán)保技術(shù)水平的飛速發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷的提升改造，污染物的排放量與以往相比降低很多，過(guò)去制定的標(biāo)準(zhǔn)已不能適用現(xiàn)在需求。尤其近年來(lái)隨著鋼鐵行業(yè)超低排放的實(shí)施，多數(shù)高爐已實(shí)行均壓煤氣回收，高爐煤氣直接排放量大幅度減少，現(xiàn)有企業(yè)與周邊居民區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、行政辦公等環(huán)境敏感目標(biāo)之間的防護(hù)距離不能滿足相關(guān)法規(guī)政策要求的問(wèn)題越來(lái)越突出[4]，因此，研究現(xiàn)有進(jìn)步條件下煉鐵廠衛(wèi)生防護(hù)距離的合理性顯得尤為重要。

2 高爐煤氣利用現(xiàn)狀

高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)煉鐵工序中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)品，在非正常狀態(tài)下直接排放對(duì)環(huán)境危害很大[5]，排出的CO經(jīng)大氣擴(kuò)散到達(dá)地面時(shí)的濃度大幅超過(guò)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成污染事故[6]。高爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味的可燃?xì)怏w，理論燃燒溫度為1400～1500 ℃，著火點(diǎn)為700 ℃左右，主要特性見(jiàn)表1[7]。

表1 高爐煤氣的主要特性

正常情況下，高爐煤氣收集起來(lái)作為燃料用于熱風(fēng)爐等工藝，但是在每次裝料前必須對(duì)料罐進(jìn)行充壓操作，使料罐內(nèi)的壓力與高爐爐頂壓力平衡，才可將下密封閥開(kāi)啟，物料才能夠順利裝入爐內(nèi)。裝料結(jié)束后須將料罐內(nèi)高壓煤氣對(duì)空放散，上密封閥方可開(kāi)啟，完成向料罐裝料[8]。此部分煤氣中含有大量的CO，是決定煉鐵廠衛(wèi)生防護(hù)距離的主要原因。

生態(tài)環(huán)境部等五部委在2019年聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》(環(huán)大氣[2019]35號(hào))，明確要求高爐爐頂料罐均壓放散廢氣應(yīng)采取回收或凈化措施。因此催生了一系列的均壓放散煤氣回收方法，可以實(shí)現(xiàn)均壓放散煤氣的回收利用。以中冶京誠(chéng)的“高爐爐頂均壓煤氣回收方法及回收裝置”為例，增加均壓煤氣回收后，每年可減少均壓煤氣放散量約70%，同時(shí)減少碳排放量約70%。不同容積高爐減排情況見(jiàn)表2。

表2 采用爐頂均壓煤氣回收技術(shù)后碳減排量

3 煉鐵廠衛(wèi)生防護(hù)距離調(diào)查

某鋼鐵廠共5座高爐，設(shè)計(jì)年產(chǎn)生鐵518萬(wàn)t，五座高爐均已進(jìn)行超低排放改造，高爐均壓煤氣回收采用中冶京誠(chéng)設(shè)計(jì)的高爐爐頂均壓煤氣回收方法及回收裝置。

根據(jù)當(dāng)?shù)亟?0年主要?dú)夂蚪y(tǒng)計(jì)資料，多年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹NE，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾SW。因此在監(jiān)測(cè)布點(diǎn)時(shí)，以五座高爐幾何中心為原點(diǎn)，畫(huà)([600,1400]200 m)同心圓，在同心圓上、下風(fēng)向共設(shè)10監(jiān)測(cè)點(diǎn)(T1-T10)對(duì)CO進(jìn)行逐時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)時(shí)間為2020年6月23日至2020年7月22日，共30 d。監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意見(jiàn)圖1。

圖1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖

所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 某鋼鐵廠不同距離CO監(jiān)測(cè)結(jié)果

從表3中可以看出，距離高爐幾何中心距離越近，CO濃度越高，距離高爐幾何中心距離越遠(yuǎn)，CO濃度越低；距離高爐中心下風(fēng)向600 m的T5監(jiān)測(cè)點(diǎn)CO小時(shí)濃度出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，最大濃度占標(biāo)率為267.43%，超標(biāo)率為15.72%，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)CO小時(shí)濃度均滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值[9]。對(duì)比蔡祖根等在1989年高爐CO衛(wèi)生防護(hù)距離設(shè)置1000 m的研究結(jié)果，在進(jìn)步條件下CO的超標(biāo)距離有較大幅度的減少。

4 結(jié)論

隨著鋼鐵行業(yè)超低排放的實(shí)施，大氣污染物的排放濃度和排放量均有大幅降低，現(xiàn)有企業(yè)與周邊環(huán)境敏感點(diǎn)之間的衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越無(wú)法滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，探究進(jìn)步條件下衛(wèi)生防護(hù)距離的合理性尤為重要。

(1)目前，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)高爐均增設(shè)了爐頂均壓煤氣回收裝置，每年可減少碳排放量約70%，對(duì)周邊的環(huán)境影響變小。

(2)根據(jù)對(duì)某鋼鐵廠高爐周邊CO濃度小時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，僅在高爐下風(fēng)向600 m出現(xiàn)CO小時(shí)濃度超標(biāo)現(xiàn)象，最大濃度占標(biāo)率為267.43%，超標(biāo)率為15.72%，其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)CO小時(shí)濃度均滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。

(3)由于某鋼鐵廠是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，除了高爐，還有燒結(jié)、煉鋼、軋鋼等工序均會(huì)產(chǎn)生CO，因此，實(shí)際上高爐CO的環(huán)境影響更小。

綜上所述，結(jié)合當(dāng)?shù)貜U氣擴(kuò)散條件，根據(jù)企業(yè)廢氣治理水平和實(shí)際排放情況，采取不同的衛(wèi)生防護(hù)距離更具有合理性。