鋼鐵企業超低排放改造的實施路徑

摘要：結合當前超低排放改造取得的成果，本文從國家、產業、社會和企業層面分析鋼鐵企業實施超低排放改造的多維度意義，同時指出當前企業在改造思路、有組織、無組織和清潔運輸改造方面仍存在的難點、痛點問題。在此基礎上，基于鋼鐵企業在超低排放改造中的成功經驗，在著重考慮企業頂層設計的情況下，建立自上而下的超低排放改造實施路徑方案。該方案包括企業戰略規劃、短期發展規劃、環保水平診斷、可研設計施工、改造水平評估、卓越環保績效六大環節。系統的路徑方案有助于鋼鐵企業實現更高質量、更有效率、更可持續的超低排放改造，同時為企業有序推進改造、綠色低碳轉型提供理論與技術支撐。

關鍵詞：超低排放改造；減污降碳；卓越環保績效

中圖分類號：X757 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）03-0-07

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.045

Abstract： Combined with the achievements of the current ultra-low emission transformation， this paper analyzes the multi-dimensional significance of the implementation of the ultra-low emission transformation in iron and steel enterprises from the national， industrial， social and enterprise levels， and points out the difficulties and pain points that still exist in the transformation ideas， organized， unorganized and clean transportation transformation of the current enterprises. On this basis， based on the successful experience of iron and steel enterprises in ultra-low emission transformation， the top-down implementation path plan of ultra-low emission transformation is established under the condition of focusing on the top design of the enterprise. The plan includes six links： enterprise strategic planning， short-term development planning， environmental protection level diagnosis， feasibility study design and construction， transformation level evaluation， and excellent environmental protection performance. The systematic path scheme will help iron and steel enterprises achieve higher quality， more efficient and more sustainable ultra-low emission transformation， and provide theoretical and technical support for enterprises to orderly promote transformation and green low-carbon transformation.

Keywords： ultra-low emission transformation; reduce pollution and carbon; excellent environmental protection performance

2019年4月，生態環境部等五部委聯合印發了《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（簡稱《意見》），鋼鐵行業超低排放改造正式拉開序幕。2020年，生態環境部發布《重污染天氣重點行業應急減排措施制定技術指南（2020年修訂版）》（簡稱《技術指南》），將鋼鐵企業績效分級標準與超低排放緊密相連。至此，鋼鐵企業完成超低排放改造的效果與進度將直接影響企業的生產效益和未來發展。截至2021年底，已完成超低排放改造和評估監測以及正在實施改造的鋼鐵企業粗鋼產能共占全國的65%左右，進展遠超預期。但三年來在企業逐步改造過程中，也暴露出不同層面的問題。為加深企業對超低排放改造的理解與重視，本文將結合當前改造取得的成果，進一步分析鋼鐵企業超低排放帶來的多層面意義，并梳理實施過程中遇到的問題，提出系統化改造路徑方案。

1 鋼鐵企業超低排放改造的意義

1.1 國家層面

打贏藍天保衛戰，是黨的十九大作出的重大決策部署。伴隨鋼鐵行業超低排放改造的不斷推進，空氣質量改善階段性成果突出。據中國鋼鐵工業協會統計數據，2021年SO2、顆粒物和氮氧化物（NOx）排放總量比2020年分別下降21.15%、15.16%和13.89%，三類主要污染物均呈現持續下降趨勢。2021年，鋼鐵企業分布密集的京津冀地區優良天數同比上升4.7個百分點，細顆粒物（PM2.5）濃度為43 μg/m3，同比下降18.9%。北京市大氣環境中PM2.5年均濃度更是降至33 μg/m3，首次實現空氣質量全面達標。重點區域空氣質量顯著改善，國家通過實際行動踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，人民群眾藍天獲得感、幸福感顯著增強。當前，重點區域大氣污染物排放總量仍超環境容量，空氣質量改善成效還不穩固。《意見》中強調的“到2025年底前，重點區域鋼鐵企業超低排放改造基本完成，全國力爭80%以上產能完成改造”目標的逐步實現，將是持續改善大氣質量、提升環境效益的一劑強心劑。

1.2 產業層面

我國鋼鐵行業正處于減量階段、重組階段、綠色階段三期疊加的關鍵時期[1]。隨著超低排放改造具體實施細則不斷完善，相關環保標準不斷收嚴，最終將倒逼環保水平落后的鋼鐵企業退出市場，環境治理水平已逐步成為鋼鐵行業化解產能過剩的重要衡量指標之一。近年來，我國取締約1.5億t地條鋼產能，嚴格的環保監察體系也杜絕散亂地條鋼企業死灰復燃，促進行業公平競爭，并且提升了企業盈利能力，為企業主動投資高端鋼材研發和產業化創造更好的市場環境。同時，由于重污染地區政府推進超低排放改造的速度加快，部分鋼鐵企業已逐步向環境容量大、遠離核心城市的地區轉移。這將進一步加快京津冀地區等北部鋼鐵產業基地污染物排放量下降，對我國鋼鐵產能布局優化的促進效果顯著[2]。各企業向統一的環境標準看齊，最終將推動整個鋼鐵產業實現綠色轉型。

1.3 社會層面

隨著城市和依托大型鋼鐵企業發展起來的工業城鎮規模逐漸擴大，居民生活區和工業區的邊界日益模糊，工業生產與居民生活之間的矛盾日益突出。鋼鐵企業開展超低排放改造前，大量無組織煙塵未收集治理，周邊區域落灰嚴重；部分污染物排放不達標，夜間偷排屢次發生，嚴重影響人們生活與出行，周邊居民頻繁舉報。鋼鐵廠內工人作業環境無法得到保障，部分車間皮帶通廊內飛灰煙塵極為嚴重，甚至能見度不足1 m。煉焦廠區異味明顯，煉鋼車間有害煙氣逸散時有發生，企業員工患職業病和癌癥的風險大幅上升[3-5]。對于完成超低排放改造并公示接受社會監督的企業，以上問題鮮有發生。全方位改造可以保證企業污染物排放穩定達標，監測設備和管控平臺的使用讓偷排亂放無機可乘。廠區外居民不再被飛灰和濃煙困擾，廠區內職工免于暴露在強烈刺激性氣體和高濃度粉塵中。居民與職工身體健康得到保障，對傳統重工業高污染的舊觀念有所轉變，工業生產與居民生活的對抗關系得到緩和。整潔的工作環境和智能化工作模式的引入增加了求職者加入鋼鐵企業的意愿。企業避免了高額的環保處罰與污染補償，同時超低排放改造促進了產城融合。鋼鐵企業給地區帶來的經濟增長不能以犧牲生態環境為代價。要以生態優先、保護環境為前提，做好城鎮供暖，為居民提供高質量就業，實現區域可持續發展。

1.4 企業層面

綠色轉型已是鋼鐵企業生存發展的必由之路。一方面，江蘇省、河北省等地針對超低排放改造已實行差別電價、水價政策，未完成超低排放改造的企業將大幅度增加用電用水成本。另一方面，重污染天氣下企業錯峰生產、應急停限產愈加頻繁。《技術指南》明確指出，不同級別企業在重污染天氣分別執行不同的限產、停產標準。除清潔運輸比例存在差異外，鋼鐵企業實現超低排放已是A級企業與B級企業的基本條件。創建A級企業直接關聯企業的產值與效益，能夠保障重污染天氣下企業無限產、停產風險。首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司通過超低排放公示并被評為A級企業后，一年內重污染天氣下差別化限產創造利潤6 615萬元，累計減免環境稅686萬元，享受到超低排放改造的紅利[6]。2021年3—12月底，唐山市所有鋼廠限產30%，個別鋼廠限產更是達到50%。

超低排放能顯著提高鋼鐵企業資源利用率。改造前，物料露天堆存，風吹雨淋，轉運過程中，它隨煙塵逸散到廠區各處，造成大量物料損失，同時轉變為影響環境的污染物。我國鐵礦石品位較低，約80%依靠進口，原材料采購和運輸成本居高不下。以年產量500萬t的鋼鐵企業為例，一年的粉塵無組織排放量約為5 000 t[7]。海關總署數據顯示，2021年我國進口鐵礦石的平均價格高達164.3美元/t，僅無組織散落物料便會給企業造成約80萬美元的間接經濟損失。超低排放改造中，物料密閉、封閉存儲能避免自然天氣對原輔料的侵蝕。各物料轉運點和工藝設施標準化封閉收塵改造，解決了作業中物料散落與粉塵逸散問題。除塵灰采用氣力輸送或吸排罐車方式運輸，不僅消除了傳統除塵灰卡車倒運過程的二次污染，也提升了除塵灰回收量。后期配合轉底爐還原等工藝，能夠進一步提升企業資源利用率，減少固廢出廠交由第三方處置的費用。此外，由于國家固廢管理機制和體系尚不完善，鋼鐵企業對出廠后的冶金固廢流轉與處置缺乏有效監管，固廢終端處理過程往往會對環境造成污染[8]。鋼鐵企業自行處置含鐵塵泥，還能減少鋼鐵生產全生命周期內污染物排放量。

碳達峰與碳中和背景下，企業完成超低排放改造是開啟低碳轉型的重要一環。大部分企業改造前，有組織方面，脫硫脫硝設備均配備不齊；無組織方面，60%～80%風險點位粉塵和煙氣未有效收集；運輸方面，公路運輸比例高，存在未達到排放標準車輛混入廠區的現象。在針對以上問題實施超低排放改造的過程中，新建脫硫脫硝、除塵設備會顯著增加企業用電量。公路轉鐵路、水路運輸能大幅降低能源消耗，減少企業碳排放量。物料存儲棚化封閉改造，可降低原材料粉化率和水分波動范圍，提高原燃料品位，間接降低高爐焦比、燒結燃料消耗量。不同改造措施伴隨能耗增加與降低，如表1所示。企業早期犧牲環境換來的低能耗、粗放式生產作業方式并不能反映真實碳排放狀況。只有完成超低排放改造，企業才能了解自身剛性碳排放量。在此基礎上，合理預測企業碳排放峰值，后續通過源頭應用高效節能低碳技術，過程中采用高效資源化利用技術，末端優化升級高效環保治理技術，協同開展低碳改造，使企業逐步實現低碳轉型。

2 鋼鐵企業實施超低排放改造過程中存在的問題

鋼鐵企業超低排放改造在技術成熟度上受到制約，實施過程存在大量問題。

2.1 實施改造思路

在實施超低排放改造的過程中，企業存在的關鍵問題在于改造思路缺乏頂層設計。企業自身對改造范圍不明確，將有些難改造、環保水平差的工藝流程劃分到改造范圍外，評估范圍不完整，影響企業公示進度，造成改造不達標，反而重復投資。改造前瞻性不足，超低排放改造需要與時俱進，污染物排放標準需要不斷完善。企業選擇的環保設施與技術不能保證在5年內的先進性，難以達到最新排放標準。企業主觀能動性不強，時間充裕時未抓住設備大修、年檢期積極投上改造項目、更換老舊設備，等鄰近績效分級時突擊改造，造成施工質量差。最后，“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的治理方案在企業仍廣泛使用。環保部門督查后發現問題，就針對該問題快速開展末端治理，而未針對問題開展溯源，從源頭實施徹底改造。

2.2 有組織改造

有組織改造施工周期長，投資經費高。企業投入大量環保設施，使污染物達到排放標準，卻易忽視監測方面的改造狀況。然而，監測前改造細節的疏忽會直接影響監測結果的合規性，嚴重時將導致數據無法使用。例如，只關注重點監測排口，一般排口未進行改造。另外，分散控制系統（DCS）人員操作水平低，煙氣在線監測系統（CEMS）運維監管難，讓企業面臨環保違法隱患。在開展系統核查時，部分企業環保管理人員無法快速調取DCS數據。CEMS交由第三方運維管理，對于DSC上出現的生產數據、環保治理設施數據與監測數據差異，現場操作人員不能第一時間給出合理解釋，提供臺賬、報告等證明材料，缺乏自證清白的能力。

2.3 無組織改造

如何新建最佳除塵設備和優化老舊除塵器已成為企業實施無組織改造面臨的一大難題。新建除塵器時，若設計單位對現場無組織點位摸排不到位，則會導致總風量核算結果偏小。對于老舊除塵器，由于設備更新或早期建設階段的無組織要求不一，部分無組織風險點位無收塵措施。為快速完成改造，私搭亂建除塵管路，使除塵系統風量、風阻平衡被破壞，原本收塵效果良好的點位也受到牽連。有些企業持續完善封閉改造后，生產過程中仍有大量可見煙塵外逸，究其原因，除塵器設計能力或實際風量偏小。此外，無組織管控平臺的作用未完全發揮，企業停留在應對檢查、自證清白階段，未繼續挖掘數據背后的價值。

2.4 清潔運輸改造

在推進超低排放改造過程中，清潔運輸往往是企業最先完成公示的一項。相對于高投資的有組織改造、點位多分布廣的無組織改造，門禁系統優化和車輛升級更容易開展和完成。但是，多數企業忽略了清潔運輸中物流系統優化的重要性。鋼鐵企業原材料、產品進出廠運輸和物料廠內倒運過程會排放大量污染物，其排放量至少占鋼鐵行業污染物排放總量的30%[9]。部分企業為方便生產，隨意建設臨時堆存小料棚，廠內物料二次倒運，使后續改造難度升高。有些企業沒有完備的火車裝卸場地與設備，便停用已有火車運輸線路，改用汽車運輸。在綠電沒有大規模并網使用的情況下，大批電動卡車的投用不能顯著節能降碳，北方電力結構以火電為主，發電過程仍會排放污染物。

3 超低排放改造的實施路徑方案

為解決鋼鐵企業在實施超低排放改造過程中遇到的問題，幫助企業少走彎路，降低重復投資風險，本文著重考慮企業頂層設計的重要性，建立系統的超低排放改造實施路徑方案，如圖1所示。該方案規劃期分為企業戰略規劃、短期發展規劃；改造階段包含環保水平診斷、可研設計施工、改造水平評估；最后通過卓越環保績效管理，實現環保設施與環保意識全面提升。

3.1 企業戰略規劃

碳達峰與碳中和背景下，協同減污降碳將是今后鋼鐵行業發展的主旋律。將超低排放改造思路與低碳發展理念完美融入企業長期戰略規劃至關重要。源頭工藝轉型是開展協同減污降碳的關鍵一環，而不同的轉型方案直接影響后續企業各工序流程的改造方向。目前，主流源頭轉型工藝氫冶金、電爐冶金、氧氣高爐和其他非高爐煉鐵技術對上游供應環節的要求不盡相同。以采用焦爐煤氣氣基豎爐直接還原鐵+電爐煉鋼模式的富氫冶金為例，作為上游主要能源供應環節的焦化工序，不應以滿足當前超低排放改造的基礎要求為目標，要以行業領先的治理措施進行高標準改造，為后續發展打好基礎。

3.2 短期發展規劃

我國鋼鐵行業正處于推進產能置換階段，企業在開展超低排放改造前，應確定短期發展規劃的產能置換計劃，優先開展產能置換項目，建設電爐或大型生產設備。大型煉鐵、燒結、球團等生產設備具有污染物更易治理、排放量低等特點[10]。大型生產設備工況更加穩定，自動化與智能化程度高，單位產品的污染物排放量小，環保設施運行負荷降低，在節能的同時延長設備使用壽命。相比高爐-轉爐長流程，電爐短流程能降低噸鋼能耗，減少粉塵排放量[11]。置換后，新建設備在規劃初期便可按超低要求進行設計，為環保設施預留足夠安裝空間，一步到位實現超低排放。未提前規劃企業需要對老舊設備實施改造，改造難度大、效果差，后期需要將改造設備納入產能置換計劃，使企業損失巨額環保投資。

3.3 環保水平診斷

企業戰略、短期發展規劃方向確認后，開展環保水平診斷。通過詳細摸排現場情況，從清潔運輸、無組織、有組織各個角度詳細判斷企業當前環保水平，統籌考慮全廠環保問題。

首先，根據企業實際廠區邊界、排污許可、環評批復文件等材料，確定最終實施改造與評估范圍，避免遺漏生產工序而影響最終申報公示。優先考慮清潔運輸升級改造，對物流系統全面梳理，針對廠內各物料存儲環節、生產車間布局、運輸線路進行優化，最大限度縮短運輸距離，提升運輸效率；加快上料系統皮帶通廊、管帶機轉運改造，減少廠內倒運。物流優化能降低各工序超低排放改造難度，減少倒運，提升原輔料質量，節約運費，還可減少道路揚塵與清掃頻次，顯著提升廠容廠貌。開展公轉鐵、公轉水提升能力分析，以優先提升火運、水運比例的源頭協同減污降碳方式為基礎實施改造。之后，參照《意見》要求，升級門禁系統和車輛。

全面分析末端治理與源頭減排技術，根據地區、企業實際情況，兼顧經濟與運行穩定性，選擇5～10年內能保持先進水平的環保治理技術。合理的技術選擇能降低企業試錯成本，采用不成熟環保技術浪費投資，由于鋼鐵企業連續生產屬性，拆除更換設備的難度大，影響生產節奏，進一步損害企業效益。無組織改造方面，開展全廠現場核查，詳細梳理各工序風險點位，建立無組織排放源清單；逐點提出具體改造方案，為除塵器工藝遴選與設備數量、風量選擇提供依據。有組織改造方面，確定全廠所有排放口，對排口各項參數進行逐一統計，核查CEMS準確性，設計好后續監測方案。待改造滿足要求、具備監測條件后，聘請取得檢驗檢測機構資質認定證書的單位組織開展監測。統籌考慮有組織、無組織已排查出的問題。根據改造難度和緊迫性、建設時間與成本，對同類型問題進行分類總結，針對不同工藝流程提出重點改造項目。結合當前區域環保政策發展趨勢，明確下一步污染治理方向，規劃遠期協同減污降碳源頭治理項目。

3.4 可研設計施工

選擇有資質的大型設計單位，根據無組織源清單對重點項目開展詳細設計。新建除塵設計應富有余量，以滿足后期新增設備需求。全廠除塵器風量設計滿足需求、優化升級完成后，開展封閉改造。可研設計方案完成后，結合近年來已公示企業改造經驗，合理選擇施工單位，杜絕低價中標。根據診斷階段給出的改造難度和企業近期生產計劃，合理安排項目實施時間，以保證質量、降低生產影響為原則，在既定的超低排放改造期內，穩步推進施工。施工階段加強企業交流，學習優秀企業先進改造工藝，避免改造方向出現偏差。

3.5 改造水平評估

重點環保治理項目施工完畢后，可聘請資質齊全、經驗豐富的第三方咨詢評估單位開展初期評估工作，從而指出企業改造過程中存在的問題，出具優化改造方案。待企業細節優化完成，可自行對照《鋼鐵企業超低排放評估監測技術指南》或再次委托機構開展現場評估監測，編制評估監測報告，給出明確結論和建議。

3.6 卓越環保績效

環保改造是一個持續的過程。隨著企業與管理部門對超低排放改造認識的加深，更多精細化環保要求被納入管控標準。通過深入企業調研，多數已完成改造企業面臨改造效果難保持的困境。超低排放改造完成只是企業綠色轉型的一個開始，2022年我國壓縮鋼鐵產量的政策方向不變，未來企業環保水平仍會是控制鋼鐵產量的重要考量因素。為最大化提升超低排放改造帶來的效益，企業可聘請高水平環保領域專家從多角度開展卓越環保績效管理，助力長效保持環保改造成果。根據當前實際情況，判斷企業環保階段，針對性實施卓越績效方案。從提升超低排放改造水平到保持改造效果，再到降本增效，邁向低碳發展。

3.6.1 創A項目提升改造

從原料進場、鋼材出廠雙向挖掘清潔化運輸改造潛力，制定提升清潔運輸比例方案，滿足《技術指南》中清潔運輸方式比例不低于80%的要求。結合企業實際情況，高標準改造難點工序，建設企業示范性亮點改造工程。例如，建設焦炭密閉筒倉，有效降低無組織排放；升級機械化料場，減少車輛進出料場的頻次；美化廠區環境，打造景區級花園工廠。

3.6.2 提升環保管理水平，打造高水平管理隊伍

借鑒優秀企業環保管理體系，根據當前組織架構，建立獨立環保部門，細分并強化不同人員的管理職能。重視環保管理督查，落實責任，為后續建立多維度內部管理制度打下基礎。協同企業建立完備環保管理臺賬，培訓環保專員，掌握排污許可、環評手續、固廢管理等政策內容。此外，培養一支專業技術人才隊伍，讓第三方運維不再脫離企業監管，實現企業內部自查監督，降低違法風險。挖掘無組織管控平臺數據價值，第一時間定位問題，迅速響應，專人專辦在線反饋，形成閉環管理。發揮智能化管控優勢，提升管理精度與效率，長期保持改造效果。

3.6.3 降本增效，低碳發展

應用雨污分流、分質分級、梯級利用、海水淡化等措施，制定水系統優化方案，助力企業采用最佳技術實現廢水零排放。選擇性規劃礦渣微粉與鋼渣微粉制磚、煉鋼除塵灰造球、金屬料冷壓塊等資源回收利用項目，提升資源利用率。制定廢氣、廢水、固廢治理設施的節能降耗改造方案，探索污染物治理思路。詳細論證企業應用不同源頭治理技術的可行性，主動應用新技術，促進環保改造從末端治理轉向源頭控制，發揮環保治理設施協同減污降碳的作用。

4 結語

鋼鐵企業超低排放改造受到諸多因素影響，本文結合實際情況，提出鋼鐵企業超低排放改造實施路徑方案。總體來看，企業參照路徑逐步實施超低排放改造，能有效避免走彎路，減少重復投資，提升綜合效益。

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