煤氣平衡、硫平衡與水平衡

1、在建設項目環(huán)境影響評價工作中，為掌握被評價企業(yè)或建設項目排放的各種污染物量，必須從源頭一一原材料、輔料、燃料的消耗量開始進行分析，即從煤氣平衡、硫平衡、水平衡及其他物料（酸、堿、銘、氟等）平衡著手分析，使統(tǒng)計或計算的污染物排放量能比較真實地反映企業(yè)在生產(chǎn)中的實際情況，這是環(huán)保管理部門及環(huán)評報告書審查專家非常重視的內容。筆者根據(jù)多年來參加數(shù)個大型冶金工廠等建設項目環(huán)境影響評價工作的體會，就上述物料平衡問題談談自己的看法。1煤氣平衡通常冶金工廠使用的煤氣有：高爐煤氣、焦爐煤氣和轉爐煤氣，少數(shù)企業(yè)還使用發(fā)生爐煤氣。各種煤氣在使用中的含塵濃度一般在 10mg/前左右，“OG法凈化的轉爐煤氣含塵約50m

2、g/ni,經(jīng)電除塵器進一步凈化到lOmg/N后供用戶使用；因此煤氣在使用過程中產(chǎn)生的塵量，在環(huán)評工作中可不進行統(tǒng)計。煤氣平衡的目的：一是確認企業(yè)煤氣使用情況，為計算各生產(chǎn)系統(tǒng)的 SO排放量作基礎；二是確認企業(yè)是否實施清潔生產(chǎn)，煤氣資源得到充分和合理的利用；三是確認建設項目建成后企業(yè)煤氣是否夠用，是否 使用或需要補充動力煤、重油等產(chǎn)生污染物量較大的工業(yè)燃料。表1中列出了某鋼鐵廠環(huán)評工作中所做的煤氣平衡表。表1某鋼鐵廠擬建項目建成前后煤氣平衡表單位：萬m/a、業(yè)名稱項目建設前項目建設后備注高爐煤氣焦爐煤氣高爐煤氣焦爐煤氣轉爐煤氣產(chǎn)生量：某鋼鐵廠30910145314309101453140評價基準

3、年產(chǎn)生量33228鐵增加17.95萬噸6523現(xiàn)有20t轉爐（噸鋼回收70吊）8840新建100t轉爐（噸鋼回收85耐）合計30910145314 3423294531415363消耗量：焦化318601725431860172540產(chǎn)量不變球團1176101896100增加3#豎爐，增耗氣7200萬m/a煉鐵1282103571419933950增產(chǎn)17.95萬噸，增耗氣10.75%轉爐煉鋼1401448084326970減產(chǎn)61.6萬噸，減耗氣39.8%動力廠3661277611313 222930余熱利用工程產(chǎn)生蒸汽，可減鍋爐耗氣：高氣 23479.84 萬 n3/a、焦氣 5468.6

4、183 萬 m3/a擬建工程000143311089新建其他1823614602101307203823433如燒結、電爐煉鋼、各軋鋼廠及耐火廠等放散8102186034233860841回收原放散高氣:46788萬Ba合計309101453143423294531415363放散率(%)26.21.910.01.95.5一般情況下企業(yè)能源部門對煤氣的使用現(xiàn)狀可提出資料，評價單位可依據(jù)所提資料按表1的形式進行統(tǒng)計，從表中煤氣放散率大小分析煤氣資源是否得到充分利用。通常焦爐煤氣使用情況較好，轉爐煤氣回 收部分的使用情況也較好， 但個別企業(yè)小轉爐煤氣未回收或噸鋼回收率較低，而高爐煤氣放散率往往較高

5、。評價單位應通過煤氣平衡分析，對企業(yè)提出要求進行技術改造，開發(fā)新的煤氣利用途徑，充分利用煤氣資 源，提高煤氣利用率。通常情況下，企業(yè)往往難以提出工程建成后的煤氣平衡資料，此時需要評價單位按表1中備注欄的方式進行煤氣平衡計算，當煤氣不足時，評價單位需通過煤氣熱值及熱效率核算，建議企業(yè)進行煤氣的可行 性置換調整或用燃油補充煤氣的不足；如：用高爐煤氣置換動力廠、焦化廠、軋鋼廠的部分焦爐煤氣，用 轉爐煤氣置換軋鋼廠的焦爐煤氣，在煤氣不夠的情況下用燃油置換軋鋼廠的煤氣等；煤氣平衡結果要請企 業(yè)確認，這是進行企業(yè)建設項目建成后SO排放量計算的依據(jù)。2硫平衡硫平衡計算的目的是核對企業(yè)所排放的SO量，是否與其

6、使用的含硫原料、燃料所應排放的量相吻合。其平衡方法以某鋼鐵廠環(huán)評工作中所做的硫平衡表為例進行說明，見表2。表2某鋼鐵廠現(xiàn)有工程硫平衡表序號進 入產(chǎn)(排)出進料名稱進入量(萬 t/a)含硫率(%)含硫量(t/a)出料名稱產(chǎn)(排)量(萬 t/a)含硫率(%)含硫量(t/a)一.燒結及球團1進口礦119.340.0168200.49燒結礦及球團礦230.260.038874.532精礦粉73.410.2051504.91煙氣2140.783澳礦粉9.780.10299.764原礦粉20.370.237482.775無煙煤6.21930.5310.976焦粉6.02710.57343.547焦爐煤氣1

7、526.0789432262.088高爐煤氣9962.9190115.010.79小計13015.313015.31二.焦爐1洗精煤73.27390.644689.53焦炭56.42480.573216.202焦爐煤氣3057.24674322124.36焦爐煤氣脫硫534.003高爐煤氣45946.772115.049.73焦爐煤氣22865.44322930.114煙氣 174.15爐體排煙9.21小計4863.624863.62三.煉鐵1燒結礦及球團礦229.79950.038873.24鐵水150.230.071051.612無煙煤14.88050.50744.03高爐灰渣泥56.17

8、0.7654298.073焦炭67.18340.573829.45出鐵場 1.384焦粉3.92440.57233.69熱風爐煙氣 143.275高爐煤氣132369.079115.0143.27高爐煤氣270129.2115.0292.386水洗脫硫26.97小計5813.685813.68其他如：煉鋼、石灰石、軋鋼廠和鍋爐房等略需說明的是：硫平衡表中企業(yè)使用的含硫原料、燃料要全，數(shù)據(jù)要準確，含硫率取平均值；燒結和球團礦生產(chǎn)排入大氣的硫量一般在70叱右；焦炭生產(chǎn)進入焦炭中的硫一般在66/右；煉鐵生產(chǎn)進入高爐灰（泥）渣中的硫一般在7090%與鐵水是否進行 脫硫處理等有關；燃氣、燃油中的硫100

9、%t入煙氣中；燃煤中的硫約80%進入煙氣中。表中未列出的軋鋼廠可能使用燃料油，鍋爐房可能使用動力煤，石灰石生產(chǎn)可 能使用焦炭等，在硫平衡計算時均要列入。注：煤氣熱值分別為：高爐煤氣 3345kJ/m3,焦爐煤氣16728kJ/m3,轉爐煤氣7528kJ/m3; 20t轉爐煤 氣評價基準年未回收。注：煤氣單位為萬 Nm/a ,含硫率指HS（mg/Nm）含量；表中“”代表排入空氣中的硫量。3水平衡水平衡的目的是確認企業(yè)用水、 排水統(tǒng)計數(shù)據(jù)的可*性和真實性；確定企業(yè)擬建項目建成后的外排水量。其平衡計算方法以某鋼鐵廠環(huán)評工作中所做的水平衡圖（圖1）為例進行說明，也可以用表格的形式表達。91.6&69.

10、141.7qi 為Q2：446.63Q3 ： 25. 15n：fi3C66.47SijZjT Ql ： 2S3. 23 ：1MOQn ：T?.T59 3QI ： B4S. 10 鴕：珞4 的：善.i t1：A5.51S.6192144中1弼25 破：1醛對甲：ai為n：fi4.s131.7358.8144.16613.0216E .01775.39WS0呻匚I1壁屯四1154.1154. 卻 反00 學J36T.田q斫卯;1213 63 曜：1104.67中：59版n :感5所Ql ： ZW. 168：泌61：77.3皿；口03 .有華：1強.有5 ：隊口mrQI ： 5W. 16 平 363

11、0 T9中：021.611：67.2meIF20.0弓版73 25023 66注；困中單位為萬一/注注為用水量Q2為循環(huán)，疊爐的損耗水量7為翻訊用尊（*）i思排水量為297g. 26, 4忌H,庫圖1 某棚鐵廠現(xiàn)有工程水量平衡同目前冶金企業(yè)通常未安裝 給排水計量裝置，不能提出全廠的水量平衡數(shù)據(jù)，僅能按水泵的能力進行給 水量的估算，并提出一些不夠完善的基礎資料。評價單位在水平衡工作中要按企業(yè)動力部門年報表中統(tǒng)計 的外排廢水量、新水補充量、用水量、水循環(huán)率等指標進行企業(yè)水量平衡總控制，原則上這些數(shù)據(jù)不能變 化；并在企業(yè)提供的基礎資料上列出各生產(chǎn)廠水平衡表，分析表中指標是否合理，對不合理的數(shù)據(jù)要進行

12、 原因調查和適當調整；需分析的主要指標有：水的損耗率、水循環(huán)率、噸產(chǎn)品排水量、噸產(chǎn)品用水量等。分析方法：一是與行業(yè)指標比較；二是結合企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設施等情況進行合理性分析；三是企業(yè)內生產(chǎn)廠之間進行對比分析，或生產(chǎn)廠在技術改造前后的指標比較分析。水平衡結果要請企業(yè)確認，作為水 污染物排放量的計算依據(jù)。4其他物料平衡環(huán)評工作中遇到的其他物料平衡主要有：酸、堿、六價銘、氟化物等，其平衡計算的目的是核對企業(yè) （或建設項目）所排放的污染物量，是否與其使用的原料所應排放的污染物量相吻合。此類污染物的平衡 原理相同，以某鋼鐵廠環(huán)評工作中所做的不銹鋼酸洗生產(chǎn)線使用氫氟酸和硝酸混酸酸洗過程中的氟平衡為 例進

13、行說明，見圖2。230 4 A不鐫鋼黑洗槽凈化房3.43 傍水1.47隙洗煤洗水26. 22篋水處理詁多捧入水體*損耗LI. U3L,55污泥圖Z不郵臉t維平衡（以藏計單位二t/x ）圖中凈化塔效率為 30%廢酸液中和池中和效率為 97%廢水處理站中和效率為 93%進行氟平衡計算時，首先要按原料氫氟酸的使用量確定平衡物氟的進入量，根據(jù)酸霧凈化塔凈化效率，廢酸、廢水中和效率，計算外排煙氣及水中的氟量，并與排放標準進行比較，如不達標，將提出對現(xiàn)有設 施進行改造或反饋設計部門提高凈化效率或中和效率的要求。對新建項目，有時由于設計單位因 設備進口,與外商的技術談判未結束或設計資料不足等原因，往往不能在

14、評價階段提出較確切的設計參數(shù)，此情況下 僅能*評價單位按工作經(jīng)驗并參照有關資料、相同生產(chǎn)線實測資料等進行氟的平衡計算。5其他物料平衡工程項目環(huán)境影響評價工作中的物料平衡計算，是評價工作中工程分析的一項重要內容，必須認真對 待。本文中有關物料的平衡計算，為環(huán)境評價工作提供了一種思路和方法，還有待在今后的實際工作中不斷地進行補充完善。作者簡介 張紅，高級工程師，1983年畢業(yè)于西安冶金建筑學院（現(xiàn)改為：西安建筑科技大學）環(huán)境工程專業(yè)，同年分配到北京鋼鐵設計研究總院環(huán)保室，一直從事工程建設項目 環(huán)境影響評價及冶金工廠建設項目環(huán)保、勞動安全衛(wèi)生及消防篇的設計，并從事冶金企業(yè)清潔生產(chǎn)咨詢和ISO1400

15、1咨詢工作。通訊地址 北京市宣武區(qū)白廣路 4號 北京鋼鐵設計研究總院 環(huán)保室 郵編：100053表2某廠現(xiàn)啟工程氟平衡表序號進 入產(chǎn)（排）出進料名稱進入量（萬 t/a）含氟率（%）含氟量（t/a）產(chǎn)出物名稱產(chǎn)（排）量（萬 t/a）含氟率（%）含氟量（t/a）一.*工段1*119.340.0168200.49稀酸230.260.038874.532*73.410.2051504.91煙氣2140.783*9.780.10299.76廢水4*20.370.237482.77廢渣5*6.21930.5310.97無組織6*6.02710.57343.54小計3015.313015.31二*工段173

16、.27390.644689.53*56.42480.573216.202*3057.24674322124.36廢氣534.003*45946.772115.049.73廢水22865.44322930.114廢渣 174.159.21小計4863.624863.624 . 1硫平衡計算9月25日至10月17日硫膏的總產(chǎn)量為149.34t ,含水分的平均值為 30%硫膏的純度平均值為59%則得到純硫膏的重量為149.34 X59%=88.0t,硫膏中帶的水分重量為：149.34 X30%=45t脫硫循環(huán)液中的 硫氧酸鏤和硫代硫酸鏤兩鹽的平均總含量為271.g/L ,兩鹽中帶的硫重量為45X27

17、1.5X(32/75)=5190kg。式中32/75是硫在兩鹽中占的比例。9月25對9月30日前焦爐煤氣量大致在58000m3/h,脫硫前煤氣中硫化氫的平均含量為5g/m3,脫硫后煤氣中化氫的平均含量約為0.10g/m3;10月1日后焦爐煤氣量大致在60000m3/h,脫硫前煤中硫化氫的平均含量為5.43g/m3，脫硫后煤氣中硫化氫的平均含量約為0.23g/m3。打開交通閥后煤氣帶走的硫量為158.0t;處理泄漏點時，打開交通閥后煤氣帶走的硫量為2.6t o實際從煤氣中回收的硫量為158.0-2.6=155.4t ,損失的硫量為 155.4-88.0-5.19=62.21t,廢液量為 62.21 X 1000/271.5 X(32/75) X23=23.4t/d4 . 2以氨平衡計算驗證剩余氨水蒸儲補充的氨是以濃氨水的形式補入系統(tǒng)的，從 10月1日至10月17日的濃氨水補入量及 氨量見表。時間濃氨水/t氨量/kg10017.97197110026.37783.510037.595974.610048.821053.0310052.45296.4510068.8051212.7510072.45379.7510088.821332.3110095.145644.610109.311504.310119.81217.6510124.9759.510138.331181.3910