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工業(yè)爐窯是鑄造工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的重要設(shè)備。目前我國(guó)鑄造工業(yè)爐窯主要有熔煉（化）爐、保溫爐、熱處理爐等，常用燃料以天然氣、鑄造焦炭為主，隨著鑄造行業(yè)環(huán)保要求的不斷提高，工業(yè)爐窯的污染物排放控制越來(lái)越多地受到關(guān)注。

GB 39726-2020《鑄造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，實(shí)測(cè)大氣污染物排放濃度應(yīng)換算為基準(zhǔn)含氧量的排放濃度，也就是說(shuō)判斷大氣污染物排放濃度是否達(dá)標(biāo)是以折算濃度為基礎(chǔ)的?；鶞?zhǔn)含氧量通常指燃料恰好充分燃燒時(shí)煙氣中含有的過(guò)剩氧濃度，按照基準(zhǔn)含氧量對(duì)煙氣中的污染物濃度進(jìn)行折算，可以保證排放濃度不因過(guò)?？諝庀禂?shù)的變化或人為稀釋而變化。

煙氣含氧量是計(jì)算工業(yè)爐窯污染物排放濃度的重要參數(shù)，在運(yùn)行中有效控制煙氣含氧量，是其污染物排放能否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。GB 9078-1996《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 39726-2020《鑄造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了沖天爐和燃?xì)鉅t的過(guò)量空氣系數(shù)或基準(zhǔn)含氧量，鑄造企業(yè)大氣污染物排放濃度應(yīng)換算為基準(zhǔn)含氧量狀態(tài)的大氣污染物基準(zhǔn)排放濃度，并以此作為達(dá)標(biāo)判定依據(jù)，因此控制煙氣含氧量，對(duì)控制燃燒過(guò)程，實(shí)現(xiàn)安全、高效和低污染物排放是非常重要的。

實(shí)際生產(chǎn)中，為使燃燒充分，一般會(huì)在煙氣中加入過(guò)量空氣（即過(guò)量的氧），這樣就產(chǎn)生了“稀釋”作用，被“稀釋”的污染物的排放濃度自然會(huì)降低；另一方面，當(dāng)人為的增大煙氣量，煙氣實(shí)測(cè)含氧量會(huì)隨之提高，污染物的排放濃度也會(huì)降低。為了消除燃燒設(shè)備運(yùn)行工況差異、人為干擾等因素影響，提高不同工況下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可比性，國(guó)家采取在排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定基準(zhǔn)含氧量（或過(guò)量空氣系數(shù)）對(duì)實(shí)測(cè)濃度進(jìn)行折算的方式，以避免實(shí)測(cè)含氧量過(guò)小造成“濃縮”，使排放濃度“增加”；或因?qū)崪y(cè)含氧量值過(guò)大造成“稀釋”，使排放濃度“降低”造成達(dá)標(biāo)排放的假象。

根據(jù)GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》和GB 9078-1996《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，大氣污染物排放濃度的折算公式：

因此，無(wú)論標(biāo)準(zhǔn)中以過(guò)量空氣系數(shù)還是基準(zhǔn)含氧量來(lái)表示，二者可以互相轉(zhuǎn)換且區(qū)別不大。

GB 9078-1996規(guī)定冷風(fēng)沖天爐的過(guò)量空氣系數(shù)為4.0，熱風(fēng)沖天爐的過(guò)量空氣系數(shù)為2.5，其他工業(yè)爐窯過(guò)量空氣系數(shù)為1.7；GB 39726-2020規(guī)定冷風(fēng)沖天爐的基準(zhǔn)含氧量為15%，熱風(fēng)沖天爐的基準(zhǔn)含氧量為12%，燃?xì)鉅t的基準(zhǔn)含氧量為8%，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中工業(yè)爐窯的過(guò)量空氣系數(shù)與基準(zhǔn)含氧量如表1所示。

表1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中工業(yè)爐窯相關(guān)的過(guò)量空氣系數(shù)和基準(zhǔn)含氧量

根據(jù)公式（1）和（2），在煙氣實(shí)測(cè)含氧量一定時(shí)，基準(zhǔn)含氧量越大，折算排放濃度數(shù)值越??；基準(zhǔn)含氧量一定時(shí)，煙氣實(shí)測(cè)含氧量越小，折算排放濃度數(shù)值越小。因此，單純從基準(zhǔn)含氧量的要求來(lái)說(shuō)，GB 39726-2020比GB 9078-1996的要求略嚴(yán)格一些。

表2 地方標(biāo)準(zhǔn)中工業(yè)爐窯相關(guān)的過(guò)量空氣系數(shù)和基準(zhǔn)含氧量

按照GB 39726-2020的基準(zhǔn)含氧量的規(guī)定，圖1總結(jié)了不同基準(zhǔn)含氧量時(shí)，實(shí)測(cè)含氧量對(duì)折算污染物濃度的影響。以顆粒物為例，GB 39726-2020對(duì)沖天爐的限值為40 mg/m³，對(duì)燃?xì)鉅t的限值為30 mg/m³，若實(shí)測(cè)顆粒物的濃度為10 mg/m³，則對(duì)應(yīng)的冷風(fēng)沖天爐的實(shí)測(cè)含氧量不得大于19.5%，熱風(fēng)沖天爐的實(shí)測(cè)含氧量不得大于18.75%，燃?xì)鉅t的實(shí)測(cè)含氧量不得大于16.7%。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)層面上，沖天爐和燃?xì)鉅t大多數(shù)都可以符合要求；但是在地方標(biāo)準(zhǔn)要求排放濃度更低的區(qū)域（如山東、河南要求排放濃度為10 mg/m³）或在重點(diǎn)區(qū)域期望獲得更高績(jī)效級(jí)別的企業(yè)，如果維持上述的實(shí)測(cè)含氧量則很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求?；鶞?zhǔn)含氧量折算對(duì)污染物指標(biāo)的排放濃度是倍數(shù)關(guān)系，在污染物治理效率提高到一定程度后，降低污染物的實(shí)測(cè)排放濃度會(huì)變得十分困難，在選擇解決問(wèn)題的工藝措施時(shí)，優(yōu)先降低實(shí)測(cè)含氧量也就是提高燃燒效率是最合理的。

圖1 實(shí)測(cè)含氧量對(duì)排放濃度的影響

鑄造工業(yè)屬于典型的離散型制造行業(yè)，大多數(shù)的鑄造企業(yè)實(shí)行間歇式生產(chǎn)。根據(jù)鑄造工業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)于設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)的排放口，為了使其廢氣排放濃度合規(guī)判定更加切合實(shí)際，減少企業(yè)因正常生產(chǎn)而造成的污染物排放超標(biāo)問(wèn)題，企業(yè)應(yīng)關(guān)注爐窯正常生產(chǎn)時(shí)段、啟停時(shí)段以及非常生產(chǎn)時(shí)段的實(shí)測(cè)含氧量的變化。

某企業(yè)使用熱風(fēng)沖天爐熔煉（化），該設(shè)備的實(shí)測(cè)含氧量的變化如圖2所示。該熱風(fēng)沖天爐的正常生產(chǎn)時(shí)段大多在11%～13.5%之間，但是當(dāng)停爐和開爐的時(shí)間段內(nèi)，實(shí)測(cè)含氧量將急劇增加，此時(shí)盡管實(shí)際排放的污染物濃度在下降，但污染物的折算濃度將顯著升高，從而造成企業(yè)頻繁向主管部門報(bào)備非正常生產(chǎn)。

圖2 某企業(yè)熱風(fēng)沖天爐實(shí)測(cè)含氧量的變化圖

某企業(yè)使用燃?xì)鉅t熔煉（化）鋁合金錠，燃料使用天然氣，該設(shè)備的實(shí)測(cè)含氧量的變化如圖3所示。相對(duì)于沖天爐，燃?xì)鉅t與基準(zhǔn)含氧量的偏差更大，該燃?xì)鉅t的正常熔煉（化）時(shí)段大多在15%～16%之間，但企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需要經(jīng)常打開爐門添加原輔材料、扒渣及出金屬液操作，此時(shí)會(huì)有冷空氣混入爐窯內(nèi)，實(shí)測(cè)含氧量明顯增加，造成污染物的折算濃度顯著升高，這可能也是導(dǎo)致其正常熔煉實(shí)測(cè)含氧量過(guò)高的原因之一。在生產(chǎn)周期內(nèi)，該企業(yè)的平均實(shí)測(cè)含氧量達(dá)到16.4%，其折算倍數(shù)為2.8，導(dǎo)致企業(yè)略有達(dá)標(biāo)的壓力。

圖3 某企業(yè)燃?xì)鉅t的實(shí)測(cè)含氧量的變化圖

針對(duì)鑄造工業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，部分地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非正常時(shí)段進(jìn)行了規(guī)定，如DB 41/1066-2020河南省《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定爐窯啟停階段（含氧量不低于19%的情形）和非密閉式生產(chǎn)的加熱爐、熱處理爐、干燥爐按實(shí)測(cè)濃度計(jì)，使標(biāo)準(zhǔn)更符合生產(chǎn)實(shí)際情況。為了解決上述問(wèn)題，對(duì)于自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《排污單位自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常標(biāo)記規(guī)則（征求意見(jiàn)稿）》，用于標(biāo)記自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，火電、水泥、造紙、生活垃圾焚燒發(fā)電等行業(yè)也發(fā)布了行業(yè)排污單位自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)記規(guī)則，推動(dòng)了以排污單位自主標(biāo)記為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)有效性判定規(guī)則體系建設(shè)，鑄造行業(yè)也應(yīng)在適宜的時(shí)機(jī)建立本行業(yè)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)記規(guī)則。

4.1 減少混合排放

為了減少無(wú)組織排放，使用燃?xì)鉅t的鑄造企業(yè)，有時(shí)會(huì)將爐門的集氣與爐窯的燃燒廢氣混合排放（如圖4），如有這種情況，建議企業(yè)應(yīng)及時(shí)改進(jìn)，因?yàn)闋t門的集氣通常是在扒渣或添加爐料時(shí)才起到捕集作用，此處收集的廢氣未經(jīng)過(guò)燃燒，如混合排放，會(huì)大大增加爐窯廢氣內(nèi)的實(shí)際含氧量，從而造成污染物指標(biāo)的超標(biāo)；還有企業(yè)將澆包烘干的廢氣與燃?xì)鉅t的廢氣混合排放（如圖5），澆包烘干的廢氣通常是敞開式的，密閉性較差，實(shí)際含氧量較高，二者混合排放也會(huì)造成爐窯廢氣的實(shí)際含氧量過(guò)高。

圖4 爐門廢氣與爐窯廢氣的混合排放

圖5 澆包烘干與燃?xì)鉅t的混合排放

在這種情況下，企業(yè)的典型實(shí)測(cè)含氧量見(jiàn)圖6。該企業(yè)的實(shí)測(cè)含氧量一直在大于19%的水平上運(yùn)行，在生產(chǎn)周期內(nèi)，實(shí)測(cè)含氧量的平均值達(dá)到了19.5%，其折算倍數(shù)為8.6，企業(yè)達(dá)標(biāo)的壓力極大。因此，燃?xì)馊蹮挘ɑt的廢氣宜獨(dú)立排放。

圖6 燃?xì)鉅t混合排放的實(shí)測(cè)含氧量變化圖

4.2 加強(qiáng)氣密性

用于熔煉（化）工序的爐窯宜盡量增加其氣密性，觀察孔不用時(shí)要封閉；如使用加料機(jī)，最好使用密封加料口的，以便能將加料口擋嚴(yán)，減少熱量溢出和冷空氣進(jìn)入爐窯；煙氣管道的密封也很重要，尤其是在管道的接口處，宜增加其氣密性，減少冷風(fēng)的混入。嚴(yán)密的密封可減少熔化和保溫過(guò)程中的熱量損失，從而節(jié)約能源，同時(shí)還可防止空氣進(jìn)入爐膛內(nèi)增加不完全燃燒的幾率。

4.3 應(yīng)用新技術(shù)

企業(yè)宜采用新技術(shù)降低燃料的消耗量，如采用爐料預(yù)熱技術(shù)，有助于提高爐溫均勻性，減少局部過(guò)熱過(guò)燒現(xiàn)象；改善燃燒器，合理控制空燃比，使?fàn)t膛內(nèi)的溫度分布更加均勻，提高燃燒效率，一方面可有效降低NOx的生成量，另一方面有助于減少金屬氧化，并優(yōu)化熔煉爐的整體生產(chǎn)率。

環(huán)保政策對(duì)于鑄造企業(yè)來(lái)說(shuō)，既是一場(chǎng)危機(jī)也是一種機(jī)遇。鑄造企業(yè)的環(huán)保政策日趨加嚴(yán)是不可改變的趨勢(shì)，企業(yè)要順勢(shì)而為，抓住新的發(fā)展機(jī)遇。鑄造企業(yè)應(yīng)設(shè)置專門的環(huán)境管理部門，至少應(yīng)設(shè)置專門的環(huán)境管理人員，關(guān)注國(guó)家政策的變化，明確發(fā)展方向，探索從原料、生產(chǎn)、設(shè)備、技術(shù)等領(lǐng)域的創(chuàng)新，加快產(chǎn)品升級(jí)和轉(zhuǎn)型速度。企業(yè)要重視環(huán)境保護(hù)工作，提高自身環(huán)保意識(shí)，扭轉(zhuǎn)粗放增長(zhǎng)的思維，通過(guò)技術(shù)改革博取未來(lái)發(fā)展的空間。