1、湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气排放系数研究万文玉，唐跃成，欧阳坤，陈星，李辉（湖南有色金属研究院，长沙 410100）摘要：对湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气排放开展了全面的数据调研，分别计算了各工序实际 SO2 烟气有组织排放系数及理论排放系数，采用权重值计算得到湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气综合排放系数，并对该系数与现有可参考的全国污染源排放系数的偏差进行了原因分析。关键词：铅冶炼；SO 2 烟气排放；废气排放系数；富氧底吹中图分类号：X708 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2018）10-0000-00Study on SO2 Exhaust Gas Emission Co
2、efficient of Lead Smelting Industry in Hunan ProvinceWAN Wen-yu, TANG Yue-cheng, OUYANG Kun, CHEN Xin, LI Hui（Hunan Research Institute for Nonferrous Metals, Changsha 410100, China）Abstract：Comprehensive survey data of SO2 exhaust gas emissions from lead smelting industry in Hunan Province were inve
3、stigated. The theory emission coefficient and actual organized emission coefficient of SO2 exhaust gas in each process were calculated. The comprehensive emission coefficient of SO2 exhaust gas in lead smelting industry in Hunan Province was calculated by weight value calculation. Cause of deviation
4、 between this coefficient and current national pollution source coefficient was analyzed.Keywords：lead smelting; SO2 exhaust gas emission; exhaust emission coefficient; oxygen enrichment bottom blowing全口径统计是国家环境监管能力建设的重要内容 1-7。目前我国还没有对有色冶炼行业进行全口径统计工作，而湖南省的有色冶炼行业属于支柱性行业，且其排放的污染物相对其他行业较为严重，为核实全省冶炼行业大气
5、污染物实际排放情况，湖南省环保厅委托湖南有色金属研究院对湖南省有色金属冶炼企业排放大气污染物实行精细化核算模式，对湖南省有色金属冶炼企业排放大气污染物进行系数研究，以期掌握湖南省有色金属冶炼典型行业大气污染物排放情况及规律，为湖南省有色金属冶炼行业主要气态污染物排放总量控制计划以及环境保护政策的制定提供技术支撑。本文主要研究湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气排放系数。1 数据调研对湖南省内 4 家铅冶炼企业进行了实地调研，产能占全省铅产能的 82.4%，收集了 2014 年、2015 年的基础数据，主要包括企业基本情况、生产线运行情况、原料和燃料使用情况、除尘及脱硫情况，以及硫酸生产情况等。并要求
6、企业提供了企业污染源排放口在两年内的监测数据。2 排放系数计算方法考虑系数的准确性，本次系数计算以实际排放系数、理论排放系数、全国污染源普查系数为基础，取权重值进行计算。铅冶炼行业目前湖南省内均采用了富氧底吹工艺，该工艺在全国第一次污染源普查中没有可查询的系数。因此湖南省铅冶炼行业的综合排放系数采用以实际排放系数、理论排放系数取权重值进行计算。本系数需综合考虑无组织排放，而每季度的监测数据仅对有组织进行检测，综合多个行业内专家意见，并考虑实际与理论的偏差，权重值取值如下。实际排放系数理论排放系数=46实际排放系数的计算方法：收稿日期：2018-05-24基金项目：2015 年湖南省环境保护厅重
7、点科技攻关项目作者简介：万文玉（1981-） ，女，湖南衡阳人，硕士，工程师.doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018 .10.020（1）PtCQi ii41)(式中， 为企业实际 SO2 排放系数；i 为季度数；Q 为烟气排放量 (m3)；C 为烟气中 SO2 浓度(mg/m 3)；t 为该季度生产时间(h)；P 为企业年产品总量(t)。其中，烟气的排放量及 SO2 浓度需求平均值，若只有一个数据，则直接使用该数据。理论排放系数的计算采用冶金计算 2获得，根据冶金计算数值，并综合考虑硫元素在整个生产工艺中的物料平衡，求出理论状态下的 SO2 排放系数。（2）njj
8、niim11式中，m 为某工序各物料的含硫量 (t)；i 为该工序中收入物料；j 为该工序中产出物料。（3）PGn式中， 为各工序 SO2 排放系数理论计算值；G 为该工序外排 SO2 量(t)；P 为企业年产品总量(t)。各种基本数据的取值说明如下：1）根据实际各种脱硫设备的监测，普通石膏法脱硫的实际脱硫系数大约为 80%。本文低浓度尾气石膏法脱硫效率按照 80%计算。2）本系数按照粗铅纯度 94%、电铅纯度 99.99%计算，若需计算每吨粗铅的排污系数，按照如下 公式换算：每吨粗铅排污系数=0.94每吨电铅排污系数。3 理论排放系数计算冶金计算条件：铅精矿含铅 66.40%，每小时处理精矿
9、 10.95 t，铅整体回收率 92%。1）底吹炉硫平衡底吹炉硫平衡计算结果见表 1。烟气中 SO2 的制酸效率按照 99.5%计算，则每吨电铅 SO2 排放系数为2.688 kg。在制酸之后安装有尾吸设备的情况下，脱硫效率按照 80%计算，每吨电铅 SO2 排放系数为 0.538 kg。表 1 底吹炉硫平衡Table 1 Sulfur balance in Bottom Blowing Furnace收入/t 产出/t精矿 1.686 3 高铅渣 0.018 518 978烟尘 0.199 509 一次粗铅 0.008 032 529烟化炉渣 0.023 5 烟尘 0.199 509粉煤 0
10、.006 448 烟气 1.689 696 492合计 1.915 757 合计 1.915 7572）侧吹炉硫平衡侧吹炉硫平衡计算结果见表 2。侧吹炉采用石膏法脱硫，脱硫效率按照 80%计算，每吨电铅 SO2 排放系数为 0.717 kg。表 2 侧吹炉硫平衡Table 2 Sulfur balance in Side Blown Furnace收入/t 产出/t高铅渣 0.018 512 894 热态渣 0.007 989 6粉煤 0.008 432 二次粗铅 0.006 572 069烟尘 0.000 399 887烟气 0.011 983 338合计 0.026 944 894 合计
11、0.026 944 8943）鼓风炉硫平衡根据企业提供的数据，相同冶炼条件下，鼓风炉的耗煤量约为还原炉的 3.9 倍，鼓风炉硫平衡计算结果见表 3。鼓风炉采用石膏法脱硫，脱硫效率按照 80%计算，每吨电铅 SO2 排放系数为 2.128 kg。表 3 鼓风炉硫平衡Table 3 Sulfur balance in Blast Furnace收入/t 产出/t高铅渣 0.018 512 894 热态渣 0.007 989 6粉煤 0.032 885 二次粗铅 0.006 572 069烟尘+烟气 0.036 835合计 0.051 397 894 合计 0.051 397 8944）烟化炉硫平衡
12、烟化炉硫平衡计算结果见表 4。烟化炉采用石膏法脱硫，脱硫效率按照 80%计算，每吨电铅 SO2 排放系数为 0.478 kg。表 4 烟化炉硫平衡Table 4 Sulfur balance in Smoke Furnace收入/t 产出 /t热态渣 0.007 989 6 烟化炉渣 0.006 001 136粉煤 0.007 989 6 次氧化锌 0.001 988 464烟气 0.007 989 6合计 0.015 979 2 合计 0.015 979 2综上所述，湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气理论排放系数计算结果如表 5 所示。表 5 湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气理论排放系数Table
13、 5 Theoretical emission coefficient of SO2 exhaust gas in lead smelting industry in Hunan Province工序 每吨电铅理论排放系数/kg制酸之后不加尾吸 2.688底吹炉制酸之后加尾吸 0.538还原炉 0.717鼓风炉 2.128烟化炉 0.4784 综合排放系数研究该 4 家铅冶炼企业富氧底吹工艺原料为铅精矿，产品为电铅，各个工序综合排放系数计算结果如下（结果均以每吨电铅计，权重值按照理论计算值实际排放值=64 计） 。1)底吹炉实际排放系数：富氧底吹加尾吸 0.417 kg，富氧底吹不加尾吸 2.
14、903 kg。富氧底吹炉的 SO2 综合排放系数为：仅制酸 2.6880.6+2.9030.4=2.797 kg制酸+尾吸 0.4170.4+0.5380.6=0.45 kg2)还原炉实际排放 0.287 kg还原炉的 SO2 综合排放系数为：0.7170.6+0.2870.4=0.545 kg3)烟化炉实际排放 0.6221 kg，烟化炉的 SO2 综合排放系数为：0.4780.6+0.62210.4=0.536 kg4)鼓风炉实际排放每吨粗铅 1.449 kg，即每吨电铅 1.543 kg，鼓风炉的 SO2 综合排放系数为：2.1280.6+1.5430.4=1.894 kg5)反射炉（燃
15、煤）实际排放系数 0.592 kg。综合上述计算结果，可以得到表 6 所示的铅冶炼富氧底吹工艺各个工序综合排放系数计算结果。表 6 湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气综合排放系数Table 6 Comprehensive emission coefficient of SO2 exhaust gas in lead smelting industry in Hunan Province主要设备 烟气处理工艺 每吨电铅 SO2排污系数/kg 备注除尘+二转二吸制酸+ 湿法脱硫 0.450富氧底吹炉除尘+二转二吸制酸 2.797鼓风炉 除尘+湿法脱硫 1.894烟化炉 除尘+湿法脱硫 0.536还原炉
16、 除尘+湿法脱硫 0.545反射炉 除尘+湿法脱硫 0.592目前未查到污染源普查系数5 结果分析根据计算过程分析，采用现场数据计算获得的产排污系数普遍比全国污染源普查的系数低，造成此种现象的原因大致如下：1）随着资源的不断消耗，现有资源日渐紧缺，企业为了追求更高的金属回收率，不断对冶炼工艺技术进行升级，如铅冶炼已经淘汰了烧结工艺，并往闪速熔炼和熔池熔炼的方向发展。先进的冶炼技术提高了 SO2 烟气浓度，可用于烟气制酸，将烟气中的硫进行回收，极大地降低了外排的 SO2 总量，且产生了一定的经济效益。2）近年来，国家对环保方面的管理愈加重视，各企业采用的环保措施越来越完善，企业管理不断加强，环保
17、技术也在不断发展进步，因此污染物经过末端治理之后外排的浓度及总量在不断下降。3）一些企业开始尝试使用清洁能源，如湖南省桂阳银星有色冶炼有限公司、湖南宇腾有色金属股份有限公司，采用天然气、石油类产品取代普通燃煤。燃煤中的硫是冶炼过程中产生的 SO2 的一个重要来源，采用此措施大大降低了 SO2 的产生量和排放量。同时清洁能源燃烧过程产生的烟粉尘远远少于燃煤。6 结论对湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气排放开展了全面的数据调研，分别计算了各工序实际 SO2 烟气有组织排放系数及理论排放系数，采用权重值计算得到湖南省铅冶炼行业 SO2 烟气综合排放系数。参考文献1 国务院第一次全国污染源普查领导小组办公
18、室. 第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册：第八分册M. 北京：中国环境科学出版社，2007.2 孙倬. 重有色金属冶炼设计手册：铅锌铋卷M. 北京：冶金工业出版社， 2008：91-109.3 张艳，唐晓龙，易红宏，等. 云南省铅锌冶炼典型工艺 SO2 排放系数核算研究J. 环境化学，2011，30(12)：2108-2109.4 陈建民，酒青霞，王雪峰. 传统铅冶炼企业污染物排放量的核定 J. 有色金属，2008，60(4)：166-173.5 易坚，杨晓松. 铅锌冶炼行业产排污系数核算方法及应用 J. 有色金属，2008，60(3)：124-128.6 段宁，郭庭政，孙启宏，等. 国内外产排污系数开发现状及其启示J. 环境科学研究，2009，22(5)：622-626.7 万斯，孙启宏，白璐，等. 有色冶炼污染源达标评估和动态管理系统开发J. 环境工程技术学报，2014，4(3)：231-236.
