進步條件下煉鐵廠衛生防護距離合理性研究

張亞夫

(北京京誠嘉宇環境科技有限公司,北京 100053)

1 引言

1989年7月24日，中華人民共和國衛生部批準的《煉鐵廠衛生防護距離標準》(GB1160-89)規定：產生有害因素的部門(車間或工段)的邊界至居住區邊界的最小距離，在當地5年平均風速為<2 m/s、2～4 m/s、>4 m/s時，分別為1400 m、1200 m、1000 m[1]，該標準是基于20世紀80年代冶金生產規模和技術水平上研制的[2]，主要考慮煉鐵廠高爐煤氣放散過程中的CO進入環境，衛生防護距離需有1000 m左右，同時考慮適當的安全系數，建議按所在地常年平均風速分別取1000～1400 m[3]。

現行煉鐵廠衛生防護距離標準制定時期較早，由于鋼鐵行業環保技術水平的飛速發展，生產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，過去制定的標準已不能適用現在需求。尤其近年來隨著鋼鐵行業超低排放的實施，多數高爐已實行均壓煤氣回收，高爐煤氣直接排放量大幅度減少，現有企業與周邊居民區、醫院、學校、行政辦公等環境敏感目標之間的防護距離不能滿足相關法規政策要求的問題越來越突出[4]，因此，研究現有進步條件下煉鐵廠衛生防護距離的合理性顯得尤為重要。

2 高爐煤氣利用現狀

高爐煤氣是鋼鐵企業煉鐵工序中產生的主要副產品，在非正常狀態下直接排放對環境危害很大[5]，排出的CO經大氣擴散到達地面時的濃度大幅超過環境標準，嚴重時還會造成污染事故[6]。高爐煤氣是無色、無味的可燃氣體，理論燃燒溫度為1400～1500 ℃，著火點為700 ℃左右，主要特性見表1[7]。

表1 高爐煤氣的主要特性

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

生態環境部等五部委在2019年聯合發布了《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》(環大氣[2019]35號)，明確要求高爐爐頂料罐均壓放散廢氣應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，可以實現均壓放散煤氣的回收利用。以中冶京誠的“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%，同時減少碳排放量約70%。不同容積高爐減排情況見表2。

表2 采用爐頂均壓煤氣回收技術后碳減排量

3 煉鐵廠衛生防護距離調查

某鋼鐵廠共5座高爐，設計年產生鐵518萬t，五座高爐均已進行超低排放改造，高爐均壓煤氣回收采用中冶京誠設計的高爐爐頂均壓煤氣回收方法及回收裝置。

根據當地近20年主要氣候統計資料，多年主導風向為NNE，夏季主導風向為SSW。因此在監測布點時，以五座高爐幾何中心為原點，畫([600,1400]200 m)同心圓，在同心圓上、下風向共設10監測點(T1-T10)對CO進行逐時監測，監測時間為2020年6月23日至2020年7月22日，共30 d。監測布點示意見圖1。

圖1 監測布點示意圖

所有監測數據分析結果見表3。

表3 某鋼鐵廠不同距離CO監測結果

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，CO濃度越低；距離高爐中心下風向600 m的T5監測點CO小時濃度出現超標現象，最大濃度占標率為267.43%，超標率為15.72%，其他監測點CO小時濃度均滿足《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)二級標準限值[9]。對比蔡祖根等在1989年高爐CO衛生防護距離設置1000 m的研究結果，在進步條件下CO的超標距離有較大幅度的減少。

4 結論

隨著鋼鐵行業超低排放的實施，大氣污染物的排放濃度和排放量均有大幅降低，現有企業與周邊環境敏感點之間的衛生防護距離標準越來越無法滿足相應的標準要求，因此，探究進步條件下衛生防護距離的合理性尤為重要。

(1)目前，大多數鋼鐵企業高爐均增設了爐頂均壓煤氣回收裝置，每年可減少碳排放量約70%，對周邊的環境影響變小。

(2)根據對某鋼鐵廠高爐周邊CO濃度小時監測數據可知，僅在高爐下風向600 m出現CO小時濃度超標現象，最大濃度占標率為267.43%，超標率為15.72%，其他監測點CO小時濃度均滿足《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)二級標準限值。

(3)由于某鋼鐵廠是鋼鐵聯合企業，除了高爐，還有燒結、煉鋼、軋鋼等工序均會產生CO，因此，實際上高爐CO的環境影響更小。

綜上所述，結合當地廢氣擴散條件，根據企業廢氣治理水平和實際排放情況，采取不同的衛生防護距離更具有合理性。