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(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開鐵合金產(chǎn)業(yè)的支持與進(jìn)步。鐵合金產(chǎn)業(yè)是內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市支柱產(chǎn)業(yè)之一。憑借有力的電力保障、便利的物流運(yùn)輸?shù)染C合優(yōu)勢，烏蘭察布市鐵合金產(chǎn)能已占內(nèi)蒙古自治區(qū)鐵合金總產(chǎn)能的50%以上，居全區(qū)各盟市第一位，是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的鐵合金產(chǎn)業(yè)集聚地和全國最大的鐵合金生產(chǎn)地級市。
鐵合金生產(chǎn)主要采用火法冶煉工藝，能源消耗量和污染物產(chǎn)生量均較大，屬于國家嚴(yán)管的“兩高”行業(yè)之一。隨著國家和內(nèi)蒙古自治區(qū)政策的加嚴(yán)，節(jié)能環(huán)保成為影響烏蘭察布市鐵合金產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的主要因素之一。部分企業(yè)環(huán)保治理設(shè)施不完善、運(yùn)行效果不佳等現(xiàn)象，成為中央和地方各項督查的重點(diǎn)，特別是2021年國家黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展專項督查組指出其礦熱爐未密閉、“點(diǎn)天燈”等問題后，引起了社會廣泛關(guān)注。落實(shí)整改要求，細(xì)化有效措施，指導(dǎo)全市鐵合金產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展迫在眉睫。
研究背景——烏蘭察布市鐵合金產(chǎn)業(yè)節(jié)能低碳工作缺乏決策參考
產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。2021年，烏蘭察布市鐵合金生產(chǎn)企業(yè)共計91家，生產(chǎn)裝備以礦熱爐為主。全市共有礦熱爐248臺，生產(chǎn)能力約890萬噸，居內(nèi)蒙古自治區(qū)第一位。2021年全市鐵合金產(chǎn)量633萬噸，占自治區(qū)總產(chǎn)量的65%以上，占全國總產(chǎn)量的20%以上。烏蘭察布市鐵合金產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)是推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能工作的重點(diǎn)行業(yè)之一。多年來，烏蘭察布市根據(jù)國家和內(nèi)蒙古自治區(qū)相關(guān)節(jié)能工作部署，持續(xù)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)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(chǎn)業(yè)能源利用水平不斷提高。然而，當(dāng)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(jìn)節(jié)能技術(shù)仍須大力普及，尤其是煤氣放散“點(diǎn)天燈”等現(xiàn)象，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)寶貴能源，烏蘭察布市鐵合金產(chǎn)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(qiáng)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(chǎn)業(yè)面臨的風(fēng)險明顯加大。部分鐵合金企業(yè)仍然存在環(huán)保設(shè)施落后、煤氣放散、無組織排放嚴(yán)重等環(huán)保問題，成為各級環(huán)保督查的重點(diǎn)。全市鐵合金產(chǎn)業(yè)亟須采取有效舉措，加快提標(biāo)改造，加速實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化提升。
由于鐵合金品種繁多，生產(chǎn)工藝多樣，產(chǎn)量占比也差距懸殊，行業(yè)管理的政策依據(jù)需不斷完善細(xì)化。然而，國家和內(nèi)蒙古自治區(qū)僅針對產(chǎn)量較大的錳硅合金、高碳錳鐵、高碳鉻鐵、鎳鐵等若干重點(diǎn)品種出臺了相關(guān)政策，針對市內(nèi)部分特殊產(chǎn)品和企業(yè)，行業(yè)管理面臨無據(jù)可依的困境。
為此，針對全市鐵合金等行業(yè)礦熱爐密閉技改問題進(jìn)行專題政策研究，提出符合區(qū)域政策導(dǎo)向、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律和企業(yè)發(fā)展實(shí)際的合理化建議和有效措施，作為烏蘭察布市指導(dǎo)鐵合金產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的決策參考。
政策建議——實(shí)施分類管理編制礦熱爐密閉改造技術(shù)要求清單
完成全市礦熱爐分類。根據(jù)烏蘭察布市礦熱爐企業(yè)不同的產(chǎn)品種類和生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)分類管理全覆蓋。
全市鐵合金產(chǎn)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(chǎn)品等，該類產(chǎn)品特點(diǎn)是采用特殊原料、特殊工藝來組織生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)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(chǎn)特殊質(zhì)量的鐵合金產(chǎn)品；納入其他礦熱爐產(chǎn)品類管理的產(chǎn)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(chǎn)品的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，經(jīng)廣泛征求行業(yè)專家、典型企業(yè)和相關(guān)政府部門意見，課題組明確了要求密閉的礦熱爐產(chǎn)品范圍。
采用普通鐵合金礦熱爐生產(chǎn)的產(chǎn)品。錳硅合金、高碳錳鐵、高碳鉻鐵、鎳鐵生產(chǎn)過程中無需搗爐、推料等爐口操作，業(yè)內(nèi)已普遍應(yīng)用全封閉礦熱爐。建議生產(chǎn)該類產(chǎn)品時礦熱爐均采用全封閉爐型。硅鐵生產(chǎn)中需要搗爐、推料等爐口操作，業(yè)內(nèi)尚無封閉實(shí)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(chǎn)的產(chǎn)品。低碳錳硅合金生產(chǎn)過程中無需搗爐、推料等爐口操作，雖不在國家政策強(qiáng)制要求應(yīng)用封閉礦熱爐之列，但是已經(jīng)有行業(yè)封閉實(shí)踐成功案例，具備進(jìn)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(chǎn)過程現(xiàn)有爐口操作工藝，可通過精料入爐和技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)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(chǎn)中需要搗爐、推料等爐口操作，不在國家政策強(qiáng)制要求應(yīng)用封閉礦熱爐之列，且業(yè)內(nèi)尚無封閉實(shí)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(chǎn)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(chǎn)過程中需要爐口操作返回渣鐵，并且不在國家政策強(qiáng)制要求應(yīng)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(chǎn)對于原料要求較高，需要搗爐、推料等爐口操作，業(yè)內(nèi)尚無封閉實(shí)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(chǎn)時一般需要爐口觀察和實(shí)時取樣，不在國家政策強(qiáng)制要求應(yīng)用封閉電爐之列，業(yè)內(nèi)尚無封閉實(shí)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(chǎn)的產(chǎn)品。工業(yè)硅生產(chǎn)中需要搗爐、推料等爐口操作，業(yè)內(nèi)尚無封閉實(shí)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(chǎn)過程中無需搗爐、推料等爐口操作，業(yè)內(nèi)已有全封閉礦熱爐應(yīng)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(guān)政策管理。
對不同產(chǎn)品礦熱爐密閉提出具體要求。課題組從產(chǎn)業(yè)政策準(zhǔn)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(shè)施配套、原料場抑塵、固廢綜合利用和在線監(jiān)測等方面進(jìn)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(biāo)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(shù)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(shè)施；礦熱爐須采用全封閉爐型，并配套全工序煙塵治理設(shè)施；除塵灰、爐渣等固廢須設(shè)置合理處置和利用設(shè)施，綜合利用和合規(guī)處置率為100%；根據(jù)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(shù)要求包括：礦熱爐變壓器容量應(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)置合理處置和利用設(shè)施，綜合利用和合規(guī)處置率為100%；根據(jù)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(rèn)定提出標(biāo)準(zhǔn)。課題組從項目審批手續(xù)、工藝裝備準(zhǔn)入、原料條件、產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能環(huán)保配套措施和運(yùn)行效果等五大方面提出了具體認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)。
以錳硅合金為例，錳硅合金礦熱爐企業(yè)認(rèn)定須具備以下條件：擬申請認(rèn)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(chǎn)品須符合國家相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；工藝裝備、能源利用、環(huán)境保護(hù)、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(biāo)須滿足國家和內(nèi)蒙古自治區(qū)關(guān)于鐵合金產(chǎn)品的能耗限額標(biāo)準(zhǔn)和鐵合金行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。
提出礦熱爐密閉改造技術(shù)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(guān)鍵點(diǎn)，提出了配套措施建議和須滿足的技術(shù)要求，并編制鐵合金企業(yè)礦熱爐密閉改造技術(shù)要求清單。
針對全封閉礦熱爐，要求滿足如下技術(shù)要求：全封閉礦熱爐必須配備煤氣回收裝置，做到應(yīng)收盡收，回收煤氣可用于發(fā)電或作為燃料；礦熱爐煤氣達(dá)到100%回收利用；產(chǎn)品單位能耗須達(dá)到國家能耗限額標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)入值以上，原則上達(dá)到先進(jìn)值；無能耗標(biāo)準(zhǔn)鐵合金產(chǎn)品須確保達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。
針對半封閉礦熱爐，要求滿足如下技術(shù)要求：半封閉礦熱爐必須配備煙氣余熱回收裝置，做到應(yīng)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(shù)規(guī)范》（YB/T4314）；產(chǎn)品單位能耗須達(dá)到國家能耗限額標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)入值以上，原則上達(dá)到先進(jìn)值；無能耗標(biāo)準(zhǔn)鐵合金產(chǎn)品須確保達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。
針對其他重點(diǎn)產(chǎn)塵環(huán)節(jié)，要求滿足如下技術(shù)要求：鐵合金澆鑄須采用定點(diǎn)澆鑄形式，并配置有效除塵系統(tǒng)，對澆鑄過程中產(chǎn)生的煙塵進(jìn)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(dá)標(biāo)，澆鑄點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)（GB28666）中大氣污染物排放相關(guān)要求。
鐵合金企業(yè)礦熱爐密閉改造技術(shù)要求清單中編列的14個關(guān)鍵點(diǎn)，基本覆蓋礦熱爐生產(chǎn)企業(yè)從原料端、生產(chǎn)端到成品處理和儲存端的全過程，實(shí)現(xiàn)企業(yè)在技改時有據(jù)可依，改造路徑清晰，措施明確；政府在后期監(jiān)管時有據(jù)可查，驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)明確，便于操作。
實(shí)施效果——鐵合金礦熱爐企業(yè)環(huán)境治理風(fēng)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(chǔ)，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(dǎo)則》文件，要求屬地內(nèi)各礦熱爐生產(chǎn)企業(yè)按照導(dǎo)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(shí)施礦熱爐密閉和“點(diǎn)天燈”治理等技改項目52項，總投資41億元；18戶“點(diǎn)天燈”企業(yè)全部實(shí)現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)煤；對于國家未明確要求密閉的特種合金礦熱爐，在國內(nèi)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(jìn)行17臺。
通過實(shí)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(shè)，正在建設(shè)的有12戶，預(yù)計全部建成運(yùn)行后，年可節(jié)能86萬噸標(biāo)準(zhǔn)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(shí)施一年以來，取得了良好的政策引導(dǎo)效果。全市徹底解決“點(diǎn)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(fēng)險。在政策有效引導(dǎo)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(dá)到全國領(lǐng)先水平。
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