清潔生產審核在氧化鋅企業的實踐與應用

朱 瑩

（克里斯汀大學國際學院 菲律賓馬尼拉 1004）

引言

我國的鉛鋅資源居世界第二位，豐富的資源為我國鉛鋅工業的發展提供了良好的基礎，鉛鋅產量逐年攀升，已完全融合到相關產業領域中，成為國民經濟不可或缺的重要組成部分。但隨著我國鉛鋅工業的高速發展和鉛鋅冶煉產能的急劇擴張，產業結構性矛盾突出，礦產資源大量消耗，環境污染問題凸顯，行業內競爭加劇，已嚴重影響到產業的可持續發展[1]。本項目通過對某氧化鋅企業實行清潔生產審核，使企業轉變傳統的末端治理模式，實施源頭控制、全過程預防污染的清潔生產模式；提高鋼鐵廠廢棄物資源化利用效率，減少和避免污染物的產生，保護和改善環境，幫助企業度過難關，從而達到“節能、降耗、減污、增效”的目的，促進落實科學發展觀，走可持續發展之路[2～4]。

1 審核思路

1.1 審核對象

某氧化鋅企業廠區內的主體工程、輔助設施、環保設施以及相關生產活動。

1.2 審核思路

清潔生產審核的總體思路[5]：判明廢棄物的產生部位，分析廢棄物的產生原因，提出方案減少或消除廢棄物。

2 審核過程及結果

2.1 企業存在的問題及原因分析

2.1.1 企業現狀及原因

通過對整個企業現有原輔材料，能源，生產設備，工藝，管理、廢棄物等方面的查看和分析，找出企業存在的問題及原因。

原輔材料方面：該企業原輔材料主要是鋼鐵廠廢棄物高爐煙道灰和焦粉，由企業提供資料可知，煙道灰近三年單耗呈現逐年下降趨勢，經調查，煙道灰單耗主要與含鋅量有關，企業在前兩輪清潔生產后，通過控制原料含鋅量，減少料場無組織排放等，減少了原料的消耗量。企業主要輔料焦粉近三年單耗基本穩定。

為進一步找出原輔材料清潔生產潛力大的部位，審核小組又根據2018 年1-6 月報表，做出了鋅和鉛平衡圖。

由圖1 可知，企業2018 年1-6 月鋅平衡回收率（進入產品中鋅的含量）為90.34%，鋅的回收率主要與企業工藝設備、煙道灰的含鋅量以及操作過程有關，在企業無法升級工藝設備的情況下，建議嚴格把控原料進廠檢測，控制原料中鋅的含量，同時過程控制生產過程中各個環節的生產參數，提高鋅回收率，提高產品質量，減少窯渣產出率，節約能源消耗。鋅元素平衡誤差為2.568%，造成誤差的主要原因是企業物料計量、測量誤差、少量物料無組織排放，以及外排顆粒物的估算誤差有關。企業的煙道灰中平均含鉛為1.22%，窯渣中平均含鉛量為0.62%。

圖1 2018年1-6月鋅平衡圖（單位：t）

由圖2 可知，2018 年1-6 月使用的煉鐵廠的煙道灰含鉛總量為52.095t，產品帶走29.805t，占總鉛量的57.21%；窯渣中含鉛量為21.81t，占總鉛量的41.87%；鉛平衡誤差為0.458t，占原料含鉛量的0.88%。造成誤差的主要原因是企業物料計量、測量誤差，同時與外排顆粒物的估算誤差有關。企業可以通過降低原料中鉛元素含量，源頭控制鉛的產生和排放。

圖2 2018年1-6月鉛平衡圖（單位：t）

能源方面：由圖3 可知，生產用電近三年單位產品消耗量2017 年最低，2018 年1-6 月最高。經調查，企業生產用電單耗主要與生產的不連續性及回轉窯運行狀況有關，建議合理安排生產計劃、過程控制回轉窯運行參數，減少相關設備的用電，同時核查全廠所有設備功率及使用情況，避免設備存在大馬拉小車及空轉現象，更換存在的老舊設備。企業新鮮用水主要是生活用水和生產用水。生活用水為員工在廠區內日常生活用水，生產用水主要包括窯渣冷卻用水、表面冷卻用水、脫硫系統用水、抑塵綠化用水等。

圖3 近三年生產用電單耗情況圖（單位：kwh/t）

由圖4 可知，近三年單位產品消耗量生產用水2016 年與2017 年一致，2018 年1-6 月比前兩年稍有上升。總體來說生產用水量較低，清潔生產潛力不大。

圖4 近三年生產用水單耗情況圖（單位：m3/t）

為進一步找出企業在生產過程中用水，用電高的部位，審核小組又根據2018 年1-6 月生產用水、用電情況，做出了水平衡圖。企業生產用水環節主要為冷卻水的補充用水，由圖可知：企業2018 年1-6月總用水量為349.81m3/d，補充新鮮水為4.81m3/d，循環水率為98.62%，建議通過控制回轉窯運行參數，繼續減少用水消耗。企業2018 年1-6 月總耗電量為77442kwh，電損耗主要為線路損耗及變壓器損耗，其中回轉窯系統耗電量為66377kwh，占總耗電量的85.71%，屬于高耗能工段，存在一定的清潔生產潛力，審核小組將針對回轉窯系統進行詳細調查，尋找節約電能的機會。

圖5 企業水平衡圖（單位：m3/d）

生產設備和工藝方面：在查看現場時發現，雖然企業目前原料棚采取密閉，2016 年又硬化了全廠地面，配備有灑水車、霧泡機、洗車機等減少無組織排放的設施。但原料棚還是存在密閉不嚴的問題，有無組織原料氣體飄出，所以部分地方需要更換，需要加裝卷簾門。另外，企業在原料棚內采用叉車混料，上料，工人操作環境差，建議企業可以采取原料倉以及自動化配料及上料皮帶，進一步減少無組織排放。

自動化控制方面：企業生產采用人工經驗控制溫度，存在誤差，建議企業采用溫控器等設施自動化控制，特別是回轉窯溫控方面。

廢棄物產生與控制方面：企業一直注重環保工作，從2016 年起先后多次投資，安裝了雙堿法脫硫裝置，增設了在線監測設備，密閉原料庫等，目前企業廢水、窯渣不外排，生產過程中外排的廢棄物主要是廢氣，包括SO2、NOx和煙塵。根據地方要求，企業SO2、NOx、顆粒物排放濃度于2018 年10 月1 日前要達到100mg/m3、100mg/m3、10mg/m3的排放限值；但企業現有的廢氣環保設施難以滿足要求，所以對企業廢氣處理設施進行提標改造是本輪清潔生產審核的重要任務。

在資料調研、現場考察、專家咨詢的基礎上，審核小組對該氧化鋅企業的現狀進行了全面認真的分析和評價。

由于我國尚未制定再生氧化鋅行業的清潔生產標準，根據國家環境保護局頒發的《清潔生產審計指南》要求，結合《鉛鋅行業清潔生產評價指標體系》（試行）、《鉛鋅行業規范條件》（2015 版）、《鋅冶煉行業清潔生產評價指標體系（征求意見稿）》等，通過與同類企業生產工藝技術指標進行對比，從原料使用、生產工藝水平、污染治理等方面對企業現狀清潔生產水平進行分析，在審核前企業清潔生產水平處于國內一般水平。

2.1.2 審核重點現狀及問題分析

本輪清潔生產審核的重點為回轉窯系統，通過三大平衡發現審核重點存在的高能耗、高物耗的問題，同時也將審核的范圍輻射到全公司所有生產和服務的各個環節，從各個方面綜合分析污染物產生和能源消耗高的原因。

回轉窯原輔材料和能源方面：回轉窯系統主要的原輔材料為鋼廠煙道灰、焦粉、生石灰，使用的能源為水和電。經核實，審核重點輸入輸出的誤差為1.454%，產生誤差的原因主要為焦粉燃燒、還原鉛鋅產生的CO2無法計量；空氣中氧氣參與氧化反應生產氧化鋅、氧化鉛，氧氣用量無法計量；物料計量產生誤差。審核重點主要的耗電部位為回轉窯還原氧化系統，占整個審核重點的73.6%，存在一定的清潔生產潛力。沉降收塵系統占審核重點用電的19.1%，在現場發現設備存在空轉，也有一定的清潔生產機會。

（續）表1 方案實施及效益分析

設備維護和更新方面：審核重點主要設備為回轉窯，回轉窯運行狀況將直接影響原輔材料及能源的單耗，回轉窯在運行過程中因不同帶的溫度要求不同，特別是反應帶的溫度高，造成回轉窯內襯磚需要定期進行更換，如果未及時更換，將造成能源浪費，增加反應時間，窯渣量，造成原料的浪費。

目前回轉窯中使用的是普通磷酸鹽耐火磚，該磚使用壽命為20～30 天，在使用后期，由于磚體摩擦變薄，保溫性變差，會增加企業生產能耗。建議使用直接結合鎂鉻磚替換原有普通磷酸鹽耐火磚，增加保溫效果，減少焦粉使用，減少固廢產生。

回轉窯窯頭、窯尾密封裝置是回轉窯設備的重要組成部分，用于固定的窯尾預熱喂料室和窯門罩與旋轉的回轉窯筒體之間的連接，起到防止冷風進入窯內和減少密封連接處漏灰的作用。窯頭密封不嚴，會影響回轉窯溫度，造成能源損失，影響工藝操作的穩定性，建議對窯頭密封裝置進行更換為雙向疊片式密封裝置，減少能源浪費。

過程控制方面：企業目前采用的電子計量稱可以校準，但電子秤采用固定壓頭傳感器在實際生產中由于受力不均、傳感器下積料過多，有時起到支撐作用、物料自動下滑等，都會導致稱量誤差。

2.2 方案實施及效益分析

審核小組結合公司生產檢修計劃和可持續發展規劃，堅持有明顯清潔生產機會、易于實施見效快、近期可望實施、持續改進等原則，經反復討論，最終確定12 項清潔生產方案，其中無/低費方案（＜15 萬元），9 項，中/高費方案（≥15 萬元，用* 標出），3 項，方案及效益分析見表1。

表1 方案實施及效益分析

結語

通過對該氧化鋅企業進行清潔生產審核，企業的原材料煙道灰單耗減少了16.5%，焦粉減少了19.2%，顆粒物排放減少了68.1%，氮氧化物排放濃度下降到了100mg/m3以下，單位產品排放下降了78.5%，固體廢棄物窯渣單位產品排放下降了75%，并增加了產品中鋅的回收率，最終取得了良好的經濟效益和環境效益，同時對比清潔生產標準，企業在審核后清潔生產水平能夠達到國內一般以上水平。