进步条件下炼铁厂卫生防护距离合理性研究

张亚夫

(北京京诚嘉宇环境科技有限公司,北京 100053)

1 引言

1989年7月24日，中华人民共和国卫生部批准的《炼铁厂卫生防护距离标准》(GB1160-89)规定：产生有害因素的部门(车间或工段)的边界至居住区边界的最小距离，在当地5年平均风速为<2 m/s、2～4 m/s、>4 m/s时，分别为1400 m、1200 m、1000 m[1]，该标准是基于20世纪80年代冶金生产规模和技术水平上研制的[2]，主要考虑炼铁厂高炉煤气放散过程中的CO进入环境，卫生防护距离需有1000 m左右，同时考虑适当的安全系数，建议按所在地常年平均风速分别取1000～1400 m[3]。

现行炼铁厂卫生防护距离标准制定时期较早，由于钢铁行业环保技术水平的飞速发展，生产工艺不断的提升改造，污染物的排放量与以往相比降低很多，过去制定的标准已不能适用现在需求。尤其近年来随着钢铁行业超低排放的实施，多数高炉已实行均压煤气回收，高炉煤气直接排放量大幅度减少，现有企业与周边居民区、医院、学校、行政办公等环境敏感目标之间的防护距离不能满足相关法规政策要求的问题越来越突出[4]，因此，研究现有进步条件下炼铁厂卫生防护距离的合理性显得尤为重要。

2 高炉煤气利用现状

高炉煤气是钢铁企业炼铁工序中产生的主要副产品，在非正常状态下直接排放对环境危害很大[5]，排出的CO经大气扩散到达地面时的浓度大幅超过环境标准，严重时还会造成污染事故[6]。高炉煤气是无色、无味的可燃气体，理论燃烧温度为1400～1500 ℃，着火点为700 ℃左右，主要特性见表1[7]。

表1 高炉煤气的主要特性

正常情况下，高炉煤气收集起来作为燃料用于热风炉等工艺，但是在每次装料前必须对料罐进行充压操作，使料罐内的压力与高炉炉顶压力平衡，才可将下密封阀开启，物料才能够顺利装入炉内。装料结束后须将料罐内高压煤气对空放散，上密封阀方可开启，完成向料罐装料[8]。此部分煤气中含有大量的CO，是决定炼铁厂卫生防护距离的主要原因。

生态环境部等五部委在2019年联合发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气[2019]35号)，明确要求高炉炉顶料罐均压放散废气应采取回收或净化措施。因此催生了一系列的均压放散煤气回收方法，可以实现均压放散煤气的回收利用。以中冶京诚的“高炉炉顶均压煤气回收方法及回收装置”为例，增加均压煤气回收后，每年可减少均压煤气放散量约70%，同时减少碳排放量约70%。不同容积高炉减排情况见表2。

表2 采用炉顶均压煤气回收技术后碳减排量

3 炼铁厂卫生防护距离调查

某钢铁厂共5座高炉，设计年产生铁518万t，五座高炉均已进行超低排放改造，高炉均压煤气回收采用中冶京诚设计的高炉炉顶均压煤气回收方法及回收装置。

根据当地近20年主要气候统计资料，多年主导风向为NNE，夏季主导风向为SSW。因此在监测布点时，以五座高炉几何中心为原点，画([600,1400]200 m)同心圆，在同心圆上、下风向共设10监测点(T1-T10)对CO进行逐时监测，监测时间为2020年6月23日至2020年7月22日，共30 d。监测布点示意见图1。

图1 监测布点示意图

所有监测数据分析结果见表3。

表3 某钢铁厂不同距离CO监测结果

从表3中可以看出，距离高炉几何中心距离越近，CO浓度越高，距离高炉几何中心距离越远，CO浓度越低；距离高炉中心下风向600 m的T5监测点CO小时浓度出现超标现象，最大浓度占标率为267.43%，超标率为15.72%，其他监测点CO小时浓度均满足《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准限值[9]。对比蔡祖根等在1989年高炉CO卫生防护距离设置1000 m的研究结果，在进步条件下CO的超标距离有较大幅度的减少。

4 结论

随着钢铁行业超低排放的实施，大气污染物的排放浓度和排放量均有大幅降低，现有企业与周边环境敏感点之间的卫生防护距离标准越来越无法满足相应的标准要求，因此，探究进步条件下卫生防护距离的合理性尤为重要。

(1)目前，大多数钢铁企业高炉均增设了炉顶均压煤气回收装置，每年可减少碳排放量约70%，对周边的环境影响变小。

(2)根据对某钢铁厂高炉周边CO浓度小时监测数据可知，仅在高炉下风向600 m出现CO小时浓度超标现象，最大浓度占标率为267.43%，超标率为15.72%，其他监测点CO小时浓度均满足《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准限值。

(3)由于某钢铁厂是钢铁联合企业，除了高炉，还有烧结、炼钢、轧钢等工序均会产生CO，因此，实际上高炉CO的环境影响更小。

综上所述，结合当地废气扩散条件，根据企业废气治理水平和实际排放情况，采取不同的卫生防护距离更具有合理性。