張亞魁，郭明軍

燕山鋼鐵廠現(xiàn)有8 座140m3氣燒豎窯，于2006 年建成投產(chǎn)，煅燒工藝裝備及環(huán)保設(shè)施均按照當(dāng)時(shí)行業(yè)要求及國家政策相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)步及鋼鐵產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，現(xiàn)有的氣燒豎窯面臨工藝裝備落后、能耗高、設(shè)備陳舊、自動(dòng)化程度低、環(huán)保排放不達(dá)標(biāo)等問題，亟需進(jìn)行升級(jí)改造。在國家推動(dòng)鋼鐵等行業(yè)超低排放改造的工作任務(wù)要求下，燕鋼結(jié)合本公司實(shí)際情況，擬在新區(qū)1#窯主控室南側(cè)，置換新建一座TGS 活性石灰窯，逐步淘汰現(xiàn)有的氣燒豎窯。

為了符合國家環(huán)保要求項(xiàng)目建設(shè)以提高資源、能源利用率為核心，降低能源、水資源消耗，將污染物發(fā)生量降到最小。在優(yōu)先考慮減少資源、能源消耗和污染物產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和循環(huán)利用，最大限度減少廢棄物排放。再結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際生產(chǎn)需求，燕鋼現(xiàn)有300m2燒結(jié)機(jī)3 臺(tái)，180T 轉(zhuǎn)爐4座，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，上述兩個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)需要消耗大量的白灰。因此保證高質(zhì)高量的優(yōu)質(zhì)白灰對(duì)整個(gè)鋼鐵廠穩(wěn)順生產(chǎn)十分有必要，TGS 窯生產(chǎn)技術(shù)成熟、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、能耗低、環(huán)境友好，采用高爐煤氣生產(chǎn)穩(wěn)定可靠，其裝備自動(dòng)化控制水平高，在國內(nèi)已有多個(gè)工程的使用經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)上是可行的。

TGS 窯是燕山鋼鐵公司適應(yīng)自身發(fā)展需要的新建項(xiàng)目，公司有多個(gè)大型工程項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，各職能機(jī)構(gòu)及專業(yè)部門配備齊全，工程建設(shè)、生產(chǎn)組織、技術(shù)質(zhì)量管理等工作均有高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人員，與工程建設(shè)的總包單位及施工單位同步管理，還可降低人力和管理成本，組織上是可行的。

1 能耗分析

1.1 概述

本工程主要建設(shè)內(nèi)容包括1 座日產(chǎn)550t/dTGS 石灰窯以及相應(yīng)的原料、成品及公輔設(shè)施。車間內(nèi)載能體為燃料、電、新水、氮?dú)獾?。TGS 窯煅燒工藝合理，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，極大限度地利用了熱量，就豎窯系統(tǒng)而言，僅有三處熱源因溫度不高（熱焓低）或回收困難而散失，具體為：

（1）成品出料溫度＜150℃。

（2）經(jīng)煙囪排出廢氣溫度＜170℃。

（3）窯殼散熱，一般在40℃左右，最高不大于100℃。

除上述三處熱量散失外，其余熱量均得到充分的回收利用。

TGS 窯的工序能耗僅為157.77kgce/t 灰，而目前國內(nèi)絕大部分老式石灰豎窯煅燒工序能耗大體在230kg ～250kg 標(biāo)煤/t灰左右，比較起來節(jié)能效果在30%以上。

為了能夠在生產(chǎn)過程中降低能源消耗在保證選用設(shè)備達(dá)到生產(chǎn)要求時(shí)，要選用達(dá)到國家一級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品及設(shè)備。

1.2 能耗計(jì)算

由上述能耗計(jì)算表可見，車間工序能耗為157.77kgce/t 灰。

2 原料和燃料

2.1 原料分析

TGS 窯所用原料為經(jīng)破碎、篩分后粒度為40mm ～80mm合格的石灰石。

表2 石灰石理化指標(biāo)表

石灰石采用PS530 及以上石灰石，石灰石850℃熱膨脹小于1.5%。

石灰石煅燒過程中，在分解反應(yīng)、溫度差、壓力等條件的作用下，石灰會(huì)發(fā)生爆裂現(xiàn)象。爆裂可分三級(jí)，表面有輕微裂紋，為輕度爆裂；裂紋寬度超過2mm，深度超過厚度的二分之一，為中度爆裂；裂為兩塊以上，為重度爆裂。輕度爆裂不影響石灰的產(chǎn)量、質(zhì)量；中度爆裂不應(yīng)超過1/10；重度爆裂不允許。

石灰石/石灰物料平衡計(jì)算參數(shù)：

（1）生產(chǎn)能力：550t/d。

（2）年工作日：330 天（每天3 班8h 制）。

（3）年出窯石灰量：181500t。

（4）入窯的單位原料消耗量：1.8t 石灰石/t 石灰。

（5）原料石灰石篩分損失率：10%。

石灰石/石灰平衡下表。

表1 項(xiàng)目能源消耗表

表3 物料平衡表

圖1 TGS 窯各子系統(tǒng)工藝流程圖

2.2 燃料分析

石灰車間所用燃料為高爐煤氣，供石灰窯焙燒，高爐煤氣發(fā)熱值約為3200kJ/Nm3。高爐煤氣由廠區(qū)高爐煤氣管道送來，在煤氣加壓站加壓后送往石灰窯。高爐煤氣總單耗按4.40GJ/tp設(shè)計(jì)，按年產(chǎn)18.15 萬噸產(chǎn)品計(jì)算，高爐煤氣消耗量見下表4。

表4 高爐煤氣消耗量一覽

3 工藝流程

總平面布置。

（1）總平面布置原則。滿足工藝流程要求，物料順向短捷，布置緊湊合理，動(dòng)力及除塵設(shè)施盡量靠近用戶，滿足國家有關(guān)規(guī)范要求。

（2）設(shè)施組成。石灰窯系統(tǒng)主要由以下設(shè)施組成：受料槽、碎料倉、窯前倉、窯本體、風(fēng)機(jī)房、卷揚(yáng)機(jī)、成品倉、通廊等工藝建構(gòu)筑物；以及電氣樓、煤氣加壓站、原料袋式除塵器、成品袋式除塵器、豎窯煙氣袋式除塵系統(tǒng)、循環(huán)水泵房、凈環(huán)水水池等公輔設(shè)施。

（3）平面布置。石灰窯系統(tǒng)平面布置依據(jù)工藝流程、物料流向、場(chǎng)地大小、與周邊規(guī)劃設(shè)施的關(guān)系等條件綜合考慮。

將TGS 石灰窯布置在1#套筒窯東側(cè)場(chǎng)地，新建設(shè)施受料槽、碎料倉、窯前倉、窯本體、風(fēng)機(jī)房、卷揚(yáng)機(jī)等布置在現(xiàn)有原料大棚區(qū)域。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，1#套筒窯配電主控室東側(cè)由北到南依次布置受料槽、碎料倉、窯前倉和石灰窯本體；石灰窯本體正南側(cè)布置風(fēng)機(jī)房，正東側(cè)布置卷揚(yáng)機(jī)，成品倉緊鄰經(jīng)二路布置。除塵系統(tǒng)、電氣樓及煤氣加壓站就近布置在各用戶點(diǎn)周邊，原料棚利用現(xiàn)有廠房。對(duì)現(xiàn)有石灰石原料大棚緊靠1#套筒窯成品倉處進(jìn)行改造；拆除部分煉鋼配料棚。

整個(gè)石灰窯生產(chǎn)工藝流程合理，物料流向順暢便捷，并結(jié)合了場(chǎng)地的特點(diǎn)。動(dòng)力、除塵、等公用輔助設(shè)施靠近負(fù)荷中心，有效縮短外部管線長(zhǎng)度，利于節(jié)省投資，功能清晰，布置緊湊。

以上各工序相互配合，協(xié)調(diào)工作，可以穩(wěn)順的生產(chǎn)高質(zhì)高量的白灰

4 污染控制措施

4.1 廢氣

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模和工藝特點(diǎn)，按照環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)對(duì)本工程廢氣產(chǎn)生點(diǎn)采取污染控制措施，具體如下：

（1）對(duì)散發(fā)粉塵的工藝設(shè)施采取有效的塵源密閉措施，同時(shí)設(shè)置機(jī)械抽風(fēng)，以控制粉塵外逸。

（2）選用先進(jìn)高效的脈沖袋式除塵器設(shè)備對(duì)含塵氣體凈化處理，除塵設(shè)備捕集下的粉塵全部回收利用。

（3）生產(chǎn)使用高爐煤氣作為燃料，SO2來源主要為原料中的硫含量，其含硫非常少，且CaO 本身是一種脫硫劑，能與SO2反應(yīng)生成CaSO4，TGS 窯煙氣中SO2能達(dá)標(biāo)排放。設(shè)置先進(jìn)高效的袋式除塵器設(shè)備對(duì)TGS 窯煙氣進(jìn)行凈化，而后通過煙囪排放。

本工程廢氣污染控制措施及排放情況見表5。

表5 鋼鐵廠產(chǎn)生廢氣排放情況及控制措施

表中結(jié)果說明，在落實(shí)本工程采取的廢氣治理措施后，本工程污染物排放濃度滿足《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28664-2012）的規(guī)定和業(yè)主的有關(guān)要求（除塵排放≤10mg/Nm3）。

4.2 廢水

本工程循環(huán)水系統(tǒng)用水最高日1680m3/d；生產(chǎn)新水系統(tǒng)最高日240m3/d；生活水系統(tǒng)最高日8m3/d。生產(chǎn)新水主要供給除塵系統(tǒng)用水、循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)充水及各平臺(tái)車間清掃地坪等。

排水采用雨、污水分流制。

生活污水經(jīng)化糞池處理后排入廠區(qū)生活污水管道進(jìn)入總廠污水處理系統(tǒng)處理，其它洗滌廢水就近排入廠區(qū)雨水明溝。原料受料槽等車間的地下積水設(shè)置排污泵直接排至廠區(qū)雨水排水系統(tǒng)。

4.3 固體廢物

廢渣主要來自石灰石篩分的廢料，廢料有汽車外運(yùn)或者是采用皮帶機(jī)直接送到所需的使用場(chǎng)所，可作為燒結(jié)生產(chǎn)原料或建筑用材料；窯原料袋式除塵系統(tǒng)收集的粉塵通過刮板機(jī)輸送至碎料倉回收；成品袋式除塵系統(tǒng)收集的粉塵通過刮板機(jī)輸送至成品礦倉回收；豎窯煙氣袋式除塵系統(tǒng)收集的粉塵通過刮板機(jī)輸送至窯成品皮帶回收。上述除塵系統(tǒng)的除塵灰全部都能夠在下道工序中使用和消耗，因此，不會(huì)產(chǎn)生固廢情況。

本項(xiàng)目所產(chǎn)生的生活垃圾在廠內(nèi)收集后，由環(huán)衛(wèi)部門統(tǒng)一收集處理處置。

4.4 噪聲

本工程主要噪聲污染源包括羅茨風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、加壓機(jī)及振動(dòng)篩分設(shè)備等。本工程優(yōu)先選用低噪聲設(shè)備或自帶消聲器的設(shè)備；對(duì)振動(dòng)性強(qiáng)噪聲安裝設(shè)備實(shí)施基礎(chǔ)隔振或減振；對(duì)噪音較高的工作場(chǎng)所設(shè)置隔音房；大型除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)出口配備消聲器；振動(dòng)篩分設(shè)備為自動(dòng)控制，操作崗位遠(yuǎn)離噪聲源等。

通過采取以上措施，可大大減少噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響，廠界噪聲可達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）3 類標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)果與討論

5.1 TGS 窯所產(chǎn)高質(zhì)量白灰對(duì)下道工序的益處

TGS 窯采用高爐煤氣為燃料生產(chǎn)高品質(zhì)活性石灰，能有效利用鋼鐵企業(yè)富余的低熱值煤氣，其能源利用效率是其他窯型無法相比較的。除此以外，因產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)活性石灰，用于煉鋼可縮短轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間、減少活性石灰和螢石消耗、提高鋼水收得率、延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐爐襯壽命；其粉灰用于燒結(jié)可強(qiáng)化燒結(jié)生產(chǎn)、增加燒結(jié)機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、提高燒結(jié)礦質(zhì)量，間接節(jié)能效果更加顯著， 不僅滿足國家節(jié)能政策要求。此外，因新建石灰生產(chǎn)車間產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)活性石灰，用于煉鋼可提高鋼渣的流動(dòng)性，作造渣劑使用，不僅可延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐的壽命，提高爐渣的流動(dòng)性，并可改善脫硫、脫磷反應(yīng)的進(jìn)行，還可節(jié)省大量螢石。間接節(jié)能效果更加顯著。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以“減量化、再利用、資源化”為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征，符合可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，實(shí)現(xiàn)“資源—產(chǎn)品—廢棄物—再生資源”的反饋式循環(huán)過程，其本質(zhì)是一種可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)經(jīng)濟(jì)。我國的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展正處在關(guān)鍵階段，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)在于降低資源消耗，提高能源利用率。鋼鐵行業(yè)是一個(gè)高能耗行業(yè)，因此發(fā)展鋼鐵工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)就顯得尤為重要。

5.2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)

本工程將主要通過組織廠內(nèi)各工序之間的物料循環(huán)，減少生產(chǎn)過程中物料和能源的使用量，盡量減少廢棄物和有害物質(zhì)的排放，以實(shí)現(xiàn)自然資源的低投入、高利用和廢棄物的低排放，達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)資源經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的目的。設(shè)計(jì)采取的具體措施有：

（1）煙氣除塵灰、成品除塵灰全部回收利用。

（2）設(shè)備冷卻水循環(huán)使用，在正常生產(chǎn)過程中無生產(chǎn)廢水外排，最大限度的節(jié)約用水，達(dá)到清潔生產(chǎn)、水資源循環(huán)利用的目的。

（3）完善的監(jiān)測(cè)手段和高水平的控制措施，使得生產(chǎn)工藝過程控制在最佳狀態(tài)下，從而實(shí)現(xiàn)低投入、高產(chǎn)出。

5.3 社會(huì)效益

本項(xiàng)目的建設(shè)是適應(yīng)河北工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)燕鋼鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級(jí)的有力措施之一。

通過生產(chǎn)技術(shù)升級(jí)改造，從而促進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)的發(fā)展，促進(jìn)了我國地方工業(yè)的發(fā)展?？梢蕴峁┮欢ǖ膭趧?dòng)力就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面進(jìn)步，緩解勞動(dòng)力就業(yè)的矛盾，有利于維護(hù)安定團(tuán)結(jié)、社會(huì)穩(wěn)定。

5.4 互適性分析

項(xiàng)目的建設(shè)可促進(jìn)當(dāng)?shù)亟ㄖ?、冶金業(yè)以及第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加當(dāng)?shù)氐呢?cái)政收入，增強(qiáng)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的能力，也為投資和發(fā)展創(chuàng)造良好的社會(huì)環(huán)境，這些對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)丶涌旃I(yè)化、城鎮(zhèn)化建設(shè)，促進(jìn)本地區(qū)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分積極的意義。項(xiàng)目建成后，可為產(chǎn)業(yè)各端利益群體帶來不同程度的效益，因此，不同利益群體對(duì)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營均持積極態(tài)度。

6 結(jié)論

綜合利用資源，保護(hù)環(huán)境生態(tài)平衡，是我國的重要基本國策。本項(xiàng)目建設(shè)能帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加國家稅收，可直接提供多個(gè)就業(yè)崗位，解決社會(huì)部分就業(yè)壓力，促進(jìn)社會(huì)的穩(wěn)定。

本項(xiàng)目采用的是TGS 窯，工藝先進(jìn)、環(huán)保效果好，除塵排放≤10mg/Nm3，工序能耗在157.77kgce/t 以下，節(jié)能減排效果明顯。TGS 窯采用純高爐煤氣為燃料，可有效利用燕鋼新區(qū)富余的高爐煤氣，減少煤氣放散，具有良好的環(huán)境效益。項(xiàng)目建成后將逐步淘汰目前工藝落后的8 座現(xiàn)有豎窯，為產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，將促進(jìn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，本項(xiàng)目社會(huì)效益明顯。