鐵合金是鋼鐵、鑄造和部分有色金屬冶煉行業(yè)不可或缺的重要爐料。鋼鐵行業(yè)的結構調整和產業(yè)發(fā)展離不開鐵合金產業(yè)的支持與進步。鐵合金產業(yè)是內蒙古自治區(qū)烏蘭察布市支柱產業(yè)之一。憑借有力的電力保障、便利的物流運輸等綜合優(yōu)勢,烏蘭察布市鐵合金產能已占內蒙古自治區(qū)鐵合金總產能的50%以上,居全區(qū)各盟市第一位,是內蒙古自治區(qū)最大的鐵合金產業(yè)集聚地和全國最大的鐵合金生產地級市。
鐵合金生產主要采用火法冶煉工藝,能源消耗量和污染物產生量均較大,屬于國家嚴管的“兩高”行業(yè)之一。隨著國家和內蒙古自治區(qū)政策的加嚴,節(jié)能環(huán)保成為影響烏蘭察布市鐵合金產業(yè)實現高質量發(fā)展的主要因素之一。部分企業(yè)環(huán)保治理設施不完善、運行效果不佳等現象,成為中央和地方各項督查的重點,特別是2021年國家黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展專項督查組指出其礦熱爐未密閉、“點天燈”等問題后,引起了社會廣泛關注。落實整改要求,細化有效措施,指導全市鐵合金產業(yè)健康發(fā)展迫在眉睫。
研究背景
烏蘭察布市鐵合金產業(yè)節(jié)能低碳工作缺乏決策參考
產業(yè)發(fā)展現狀。2021年,烏蘭察布市鐵合金生產企業(yè)共計91家,生產裝備以礦熱爐為主。全市共有礦熱爐248臺,生產能力約890萬噸,居內蒙古自治區(qū)第一位。2021年全市鐵合金產量633萬噸,占自治區(qū)總產量的65%以上,占全國總產量的20%以上。烏蘭察布市鐵合金產品種類主要包括硅錳、鉻鐵、鎳鐵、硅鐵、硅鉻合金等,以及參考鐵合金管理的工業(yè)硅、富錳渣、高鈦渣等。
2021年初,烏蘭察布市共有未封閉礦熱爐133臺,其中普通合金未封閉礦熱爐10臺,因工藝原因未封閉礦熱爐14臺,長期停產未封閉礦熱爐3臺,特種合金未封閉礦熱爐45臺,限制類普通鐵合金未封閉礦熱爐61臺。
面臨挑戰(zhàn)。鐵合金產業(yè)是推進工業(yè)領域節(jié)能工作的重點行業(yè)之一。多年來,烏蘭察布市根據國家和內蒙古自治區(qū)相關節(jié)能工作部署,持續(xù)推進產業(yè)結構調整和轉型升級,大量淘汰或整改低能效的鐵合金企業(yè),使區(qū)域鐵合金產業(yè)能源利用水平不斷提高。然而,當前,部分企業(yè)節(jié)能意識和管理水平仍需提高,行業(yè)先進節(jié)能技術仍須大力普及,尤其是煤氣放散“點天燈”等現象,既污染環(huán)境,又浪費寶貴能源,烏蘭察布市鐵合金產業(yè)節(jié)能低碳工作仍然面臨較大挑戰(zhàn)。
在國家和地方政府逐漸加強環(huán)境治理和污染源監(jiān)管的背景下,烏蘭察布市鐵合金產業(yè)面臨的政策風險明顯加大。部分鐵合金企業(yè)仍然存在環(huán)保設施落后、煤氣放散、無組織排放嚴重等環(huán)保問題,成為各級環(huán)保督查的重點。全市鐵合金產業(yè)亟須采取有效舉措,加快提標改造,加速實現整體優(yōu)化提升。
由于鐵合金品種繁多,生產工藝多樣,產量占比也差距懸殊,行業(yè)管理的政策依據需不斷完善細化。然而,國家和內蒙古自治區(qū)僅針對產量較大的錳硅合金、高碳錳鐵、高碳鉻鐵、鎳鐵等若干重點品種出臺了相關政策,針對市內部分特殊產品和企業(yè),行業(yè)管理面臨無據可依的困境。
為此,烏蘭察布市工業(yè)和信息化局委托冶金工業(yè)規(guī)劃研究院(下稱冶金規(guī)劃院)針對全市鐵合金等行業(yè)礦熱爐密閉技改問題進行專題政策研究,提出符合區(qū)域政策導向、產業(yè)發(fā)展規(guī)律和企業(yè)發(fā)展實際的合理化建議和有效措施,作為烏蘭察布市指導鐵合金產業(yè)高質量發(fā)展的決策參考。
政策建議
實施分類管理 編制礦熱爐密閉改造技術要求清單
完成全市礦熱爐分類。冶金規(guī)劃院課題組(下稱課題組)根據烏蘭察布市礦熱爐企業(yè)不同的產品種類和生產工藝,將全市礦熱爐裝備劃分為三大類:普通鐵合金礦熱爐、特殊鐵合金礦熱爐和其他礦熱爐,實現分類管理全覆蓋。
全市鐵合金產品納入普通鐵合金類管理的主要有錳硅合金、高碳錳鐵、高碳鉻鐵、鎳鐵、硅鐵等。納入特殊鐵合金類管理的主要有低碳錳硅合金、低鈦鉻鐵、硅鉻合金、鎳鉻合金、低碳低鈦硅鐵、高純硅鐵和精煉鐵合金產品等,該類產品特點是采用特殊原料、特殊工藝來組織生產相應產品。其中,特殊原料是指采用非合金原礦(錳礦、鉻礦、鎳礦、硅石等)及其富集料(富錳渣等)作為主要原料;特殊工藝是指采用精煉電爐來生產特殊質量的鐵合金產品;納入其他礦熱爐產品類管理的產品主要有工業(yè)硅、高鈦渣、富錳渣。
明確礦熱爐密閉政策適用范圍。針對烏蘭察布市不同鐵合金產品的生產工藝特點,經廣泛征求行業(yè)專家、典型企業(yè)和相關政府部門意見,課題組明確了要求密閉的礦熱爐產品范圍。
采用普通鐵合金礦熱爐生產的產品。錳硅合金、高碳錳鐵、高碳鉻鐵、鎳鐵生產過程中無需搗爐、推料等爐口操作,業(yè)內已普遍應用全封閉礦熱爐。建議生產該類產品時礦熱爐均采用全封閉爐型。硅鐵生產中需要搗爐、推料等爐口操作,業(yè)內尚無封閉實踐成功案例,建議硅鐵礦熱爐采用矮煙罩半封閉爐型。
采用特殊鐵合金礦熱爐生產的產品。低碳錳硅合金生產過程中無需搗爐、推料等爐口操作,雖不在國家政策強制要求應用封閉礦熱爐之列,但是已經有行業(yè)封閉實踐成功案例,具備進一步推廣的可能性,因此建議低碳錳硅合金礦熱爐采用全封閉爐型。低鈦鉻鐵生產過程現有爐口操作工藝,可通過精料入爐和技術創(chuàng)新實現無搗爐操作,具備全封閉可行性,因此建議低鈦鉻鐵礦熱爐采用全封閉爐型。硅鉻合金生產中需要搗爐、推料等爐口操作,不在國家政策強制要求應用封閉礦熱爐之列,且業(yè)內尚無封閉實踐成功案例,建議硅鉻合金礦熱爐采用矮煙罩半封閉爐型。鎳鉻合金生產采用不銹鋼酸洗污泥、電鍍污泥、鎳鉻除塵灰等為主原料,一方面入爐料含水量偏高,暫未解決爐口封閉安全問題;另一方面生產過程中需要爐口操作返回渣鐵,并且不在國家政策強制要求應用封閉礦熱爐之列,建議鎳鉻合金礦熱爐采用矮煙罩半封閉爐型。低碳低鈦硅鐵、高純硅鐵生產對于原料要求較高,需要搗爐、推料等爐口操作,業(yè)內尚無封閉實踐成功案例,建議采用矮煙罩半封閉爐型。精煉鐵合金包括中低微碳錳鐵、中低微碳鉻鐵等,該類合金生產時一般需要爐口觀察和實時取樣,不在國家政策強制要求應用封閉電爐之列,業(yè)內尚無封閉實踐成功案例,建議精煉鐵合金電爐采用(爐蓋+爐體)二次除塵工藝。
采用其他礦熱爐生產的產品。工業(yè)硅生產中需要搗爐、推料等爐口操作,業(yè)內尚無封閉實踐成功案例,建議工業(yè)硅礦熱爐均采用矮煙罩半封閉爐型。高鈦渣、富錳渣生產過程中無需搗爐、推料等爐口操作,業(yè)內已有全封閉礦熱爐應用成功案例,建議高鈦渣礦熱爐、富錳渣礦熱爐采用全封閉爐型,并參照鐵合金行業(yè)相關政策管理。
對不同產品礦熱爐密閉提出具體要求。課題組從產業(yè)政策準入、煤氣或煙氣回收與利用、爐口封閉或爐口煙氣治理、車間與全工序煙塵治理設施配套、原料場抑塵、固廢綜合利用和在線監(jiān)測等方面進行要求,以礦熱爐爐口密閉、爐口煙氣治理和余熱回收為突破口,全方位提升目標企業(yè)環(huán)境治理、能源利用、固廢資源綜合利用水平。
可密閉礦熱爐以錳硅合金為例,具體技術要求包括:礦熱爐變壓器容量須大于25兆伏·安;須配置煤氣回收裝置和煤氣利用設施;礦熱爐須采用全封閉爐型,并配套全工序煙塵治理設施;除塵灰、爐渣等固廢須設置合理處置和利用設施,綜合利用和合規(guī)處置率為100%;根據區(qū)域環(huán)保監(jiān)管要求,在線監(jiān)測上線率為100%。
不可密閉礦熱爐以硅鉻合金為例,具體技術要求包括:礦熱爐變壓器容量應不小于12.5兆伏·安;須配套熱裝熱兌精煉爐,且精煉爐變壓器容量須不低于3000千伏·安,并滿足相應封閉技改要求;礦熱爐須配置煙氣余熱回收裝置和余熱蒸汽利用設施;礦熱爐采用矮煙罩半封閉爐型,并采用全工序煙塵治理措施;原料堆存場地全封閉,并且地面全硬化;對除塵灰等固廢須設置合理處置和利用設施,綜合利用和合規(guī)處置率為100%;根據區(qū)域環(huán)保監(jiān)管要求,在線監(jiān)測上線率為100%。
對鐵合金企業(yè)分類認定提出標準。課題組從項目審批手續(xù)、工藝裝備準入、原料條件、產品執(zhí)行標準、節(jié)能環(huán)保配套措施和運行效果等五大方面提出了具體認定標準。
以錳硅合金為例,錳硅合金礦熱爐企業(yè)認定須具備以下條件:擬申請認定的礦熱爐涉及的項目立項審批手續(xù)齊備;采用原料須以錳礦、硅石、焦炭、蘭炭等為主;最終產品須符合國家相關產品標準;工藝裝備、能源利用、環(huán)境保護、固廢處置和利用等配套措施,須滿足錳硅合金礦熱爐封閉技改要求;能耗、環(huán)保指標須滿足國家和內蒙古自治區(qū)關于鐵合金產品的能耗限額標準和鐵合金行業(yè)污染物排放標準相關要求。
提出礦熱爐密閉改造技術要求清單。課題組選擇了全封閉礦熱爐、半封閉礦熱爐、礦熱爐煤氣回收、礦熱爐煙氣余熱回收、原料場封閉、原料加工除塵、車間二次集塵、固廢處置和利用等14個關鍵點,提出了配套措施建議和須滿足的技術要求,并編制鐵合金企業(yè)礦熱爐密閉改造技術要求清單。
針對全封閉礦熱爐,要求滿足如下技術要求:全封閉礦熱爐必須配備煤氣回收裝置,做到應收盡收,回收煤氣可用于發(fā)電或作為燃料;礦熱爐煤氣達到100%回收利用;產品單位能耗須達到國家能耗限額標準準入值以上,原則上達到先進值;無能耗標準鐵合金產品須確保達到行業(yè)先進水平。
針對半封閉礦熱爐,要求滿足如下技術要求:半封閉礦熱爐必須配備煙氣余熱回收裝置,做到應收盡收,回收余熱蒸汽可用于發(fā)電或者供熱等;余熱鍋爐熱回收率不小于60%,煙氣出口溫度不大于140攝氏度,管道溫升不大于50攝氏度;余熱發(fā)電裝置須滿足《礦熱爐余熱發(fā)電技術規(guī)范》(YB/T 4314);產品單位能耗須達到國家能耗限額標準準入值以上,原則上達到先進值;無能耗標準鐵合金產品須確保達到行業(yè)先進水平。
針對其他重點產塵環(huán)節(jié),要求滿足如下技術要求:鐵合金澆鑄須采用定點澆鑄形式,并配置有效除塵系統,對澆鑄過程中產生的煙塵進行收集、凈化,可采用移動澆鑄小車+半密閉罩形式,確保無組織排放達標,澆鑄點外沒有外溢煙塵;處理效果滿足鐵合金工業(yè)污染物排放標準(GB 28666)中大氣污染物排放相關要求。
鐵合金企業(yè)礦熱爐密閉改造技術要求清單中編列的14個關鍵點,基本覆蓋礦熱爐生產企業(yè)從原料端、生產端到成品處理和儲存端的全過程,實現企業(yè)在技改時有據可依,改造路徑清晰,措施明確;政府在后期監(jiān)管時有據可查,驗收技術指標明確,便于操作。
實施效果
鐵合金礦熱爐企業(yè)環(huán)境治理風險明顯降低
2021年11月,烏蘭察布市工業(yè)和信息化局以課題組專題研究成果為基礎,正式形成了《烏蘭察布市鐵合金等行業(yè)礦熱爐密閉技改工作導則》文件,要求屬地內各礦熱爐生產企業(yè)按照導則要求限期完成密閉技改。
截至2022年10月底,烏蘭察布市共實施礦熱爐密閉和“點天燈”治理等技改項目52項,總投資41億元;18戶“點天燈”企業(yè)全部實現礦熱爐密閉技改和煤氣回收利用。全市列入密閉化改造的錳硅合金、高碳錳鐵、高碳鉻鐵等國家政策明確要求全密閉的普通合金礦熱礦26臺,已于2022年3月底前全部完成密閉化改造,年可節(jié)能23萬噸標準煤;對于國家未明確要求密閉的特種合金礦熱爐,在國內率先試行密閉,共計納入特種合金礦熱爐34臺,目前已完成17臺,正在進行17臺。
通過實施密閉化技改,烏蘭察布市34戶鐵合金企業(yè)余氣余熱綜合利用邁上新臺階。截至2022年7月底,已有22戶完成余熱余氣發(fā)電項目建設,正在建設的有12戶,預計全部建成運行后,年可節(jié)能86萬噸標準煤。
綜合來看,烏蘭察布市鐵合金等行業(yè)礦熱爐密閉技改政策發(fā)布實施一年以來,取得了良好的政策引導效果。全市徹底解決“點天燈”等突出問題,顯著提升了鐵合金礦熱爐企業(yè)余能余熱回收利用水平,有效降低了環(huán)境治理風險。在政策有效引導和企業(yè)積極配合下,烏蘭察布市鐵合金行業(yè)整體工藝裝備和節(jié)能環(huán)保工作均已達到全國領先水平。