从表4-5看出本标准采用的限值与广东省持平,严于国家标准,但是比北京市的标准宽松。改善通风条件,适当控制好燃料中的硫含量,是完全可以达到SO2排放浓度限值的,但如果燃料中的硫含量过高,要达到本排放标准,还需要采取其它净化措施。如:向生料粉或窑尾废气中加(喷)入Ca(OH)2等吸收剂;干、湿法洗涤;活性炭过滤等。
表4-5各地方标准中水泥窑及窑磨一体机二氧化硫排放限值
二氧化硫 排放浓度 mg/m 单位产品排放量kg/t 3福建省 北京市B区(A区禁排) 30 山东市 重庆省 广东省 100 200 200 100 0.3 0.09 0.6 0.6 0.3
3. 氮氧化物(NOx)
NO和NO2是水泥窑NOx排放的主要成分(NO 占90%以上),主要有两种形成机理:一种是燃烧空气中的N2与氧反应而形成,称为热力型NOx另一种是由于燃(原)料中的氮化合物被氧化而形成,称为燃料型NOx。水泥生产中,热力型NOx是NOx排放的主要部分。
因水泥窑内的烧结温度高、过剩空气量大,NOx排放会很多。一些新型干法窑采取了低NOx排放设计,控制分解炉燃烧产生还原性气氛,使NOx部分被还原,排放浓度可降低到500mg/Nm3 以下。
目前采用的NOx控制技术有火焰冷却、低氮燃烧器、分段燃烧、添加矿化剂、选择性非催化还原技术(SNCR)、选择性催化还原技术(SCR)。欧洲认为使用这些技术措施后(SCR除外),排放控制水平应达到200~500mg/Nm3,若使用SCR技术,则可进一步控制在100~200mg/Nm3。
SNCR法的原理为:向窑炉内喷氨或尿素等含有氨基的还原剂,在850~1100℃范围内,在无催化剂的情况下,NH3或尿素等氨基还原剂,可选择性地把烟气中的NOx还原为N2和H2O,脱硝效率一般为30%~80%。SCR法的原理为:通过使用适当的催化剂,采用NH3作为还原剂,可以在250~450℃温度范围内,NH3有选择性地和NOx反应,将NOx还原成N2。
德国有50多台新型干法水泥窑采用了SNCR法削减NOx排放。按照欧盟IPPC指令,SNCR工艺被认为是目前可用于水泥旋窑上的最好技术,可以将NOx控制在200mg/Nm3。但是在国内,SNCR法和SCR法应用于水泥行业脱硝尚处于初步应
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用阶段。SNCR技术在不同装置应用上存在着脱氮效率忽高忽低等不稳定的问题,我国水泥行业氮氧化物排放控制技术仍处于初步应用阶段。
目前已有多个省份开始水泥脱硝试点工程。2011年9月中材湘潭水泥有限公司综合脱硝项目通过环保验收,该项目主要包括空气分级燃烧技术改造和选择性非催化还原技术改造,两项技术设计脱硝能力分别为30%和60%。经过2011年8月份湖南省环境监测中心对该项目进行的连续监测结果,该项目脱硝效果稳定在60%左右,烟窗中氮氧化物排放浓度为200~300mg/Nm3的水平。湘潭市环境监测中心的监测结果为,该项目脱硝效果最高达到80%,烟窗中氮氧化物排放浓度小于100mg/Nm3。
本标准氮氧化物的排放限值严于其他地方标准,但技术上可行。
表4-6 各地方标准中水泥窑及窑磨一体机氮氧化物排放限值
氮氧化物 排放浓度 mg/m 单位产品排放量kg/t 3福建省 北京市B区(A区禁排) 500 山东市 重庆省 广东省 400 800 800 550 1.2 1.5 2.4 2.4 1.65
国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知(国发〔2011〕26号)指出到2015年我国氮氧化物排放总量比2010年下降10%,并在减排重点工程中明确推动燃煤电厂、水泥等行业脱硝,形成氮氧化物削减能力358万吨以及加快SCR 技术的推广应用。
我省《关于印发福建省环境保护与生态建设专项规划的通知》(闽政〔2011〕72号)要求加快非电重点行业脱硫脱硝,大力开展水泥行业新型干法窑脱硝试点示范。
本标准响应国家的规划要求,制定相应的排放限值有利于我省水泥行业逐步推广脱硝技术。
4. 氟化物
水泥生产中,如不特意把含氟高的矿物,例如萤石用于水泥生产过程以降低烧成温度,一般窑尾排放的氟化物会很低。
立窑企业大量使用萤石作矿化剂,氟化物排放很高。随着立窑逐步被关停,氟化物超标的问题将逐步得到解决。
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表4-7 各地方标准中水泥窑及窑磨一体机氟化物排放限值
氟化物 排放浓度 mg/m 单位产品排放量kg/t 3福建省 北京市B区(A区禁排) 2 山东市 重庆省 广东省 5 5 5 3 0.015 0.006 0.015 0.015 0.009
(二)无组织排放规定
1. 作业场所粉尘无组织排放限值
本标准作业场所粉尘无组织排放限值沿用GB4915-2004规定,但是增加了对水泥矿山粉尘无组织排放的要求,其排放限值同样与国家标准一致。
本标准重申《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)关于无组织排放的定义,即,低矮排气筒造成的粉尘无组织排放的处理:低矮排气筒的排放属有组织排放,但在一定条件下也可造成与无组织排放相同的后果,因此在执行“无组织排放监控点浓度限值”指标时,由低矮排气筒造成的监控点污染物浓度增加不予扣除。
2. 颗粒物无组织排放控制要求
本标准要求现有生产线对干粉料的处理、输送、装卸、贮存应当封闭,并采取有效防止扬尘措施。对于新建生产线更是要求全部物料处理过程封闭。
生产车间敞开的天窗、门窗等处不得有可见无组织排放存在。水泥(含熟料)生产所有物料禁止露天堆放。水泥(含熟料)生产企业应配置吸尘车对生产车间内外地面定期进行吸尘作业,防止二次扬尘。
收尘装置应与主机设备同步运行。当收尘装置出现故障时,主机设备应停止运行,同时向当地环保行政主管部门报告,待检修完毕后再次开启,共同投入使用。现有水泥窑采用的除尘装置,其相对于水泥窑通风机的年同步运转率不得小于99%。由于窑尾电收尘常因水泥窑工艺操作不当,CO超标预警造成暂时停用,因此本标准对新、改、扩建水泥窑窑尾一律要求采用布袋收尘器。
(三)其他污染物控制规定
1. 排气筒高度要求
排气筒高度要求沿用GB4915-2004规定。即:
表4-8 排气筒高度要求
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生产设备名称 水泥窑及窑磨一体机 烘干机、烘干磨 煤磨及冷却机 >500 ~1000 25 破碎机、磨机、包装机及其它通风生产设备 单线(机)生产能力,t/d 最低允许高度,m ≤240 30 >240 ~700 45* >700 ~1200 60 >1200 80 ≤500 20 >1000 高于本体建筑物3m以上 30 注:*现有立窑排气筒不得低于35m。 规定排气筒高度的实质与《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的“最高允许排放速率”指标是相同的,均是为了保证高烟囱排放的污染物的落地浓度符合人类健康与生态环境,即环境空气质量的要求(有些为居住区大气中有害物质最高允许浓度)。制订的原理是大气扩散模式。
若现有水泥生产线生产设备排气筒达不到表4规定的高度,其大气污染物排放应加严控制。排放限值按下式计算。
C?C0?h22h0
式中:C——实际允许排放浓度,mg/Nm3;
C0——表1或表2规定的允许排放浓度,mg/Nm3; h——实际排气筒高度,m; h0——表4规定的排气筒高度,m。 2. 其他规定
除了沿用GB4915-2004关于不得使用落后工艺设备、禁止在环境空气质量一类功能区内生产及水泥窑燃烧固废的规定外,本标准还规定水泥窑及烘干机等不得设置旁路烟囱,现有的必须拆除。
监测手段的落后、不及时、受人为因素的影响大,必然造成污染物的超标排放,使环境质量管理与污染物排放管理的有效性受到挑战。
本标准明确规定新、改、扩建水泥生产线,水泥窑及窑磨一体机排气筒(窑尾)应当安装烟气颗粒物、二氧化硫和氮氧化物连续监测装置;冷却机排气筒(窑头)应当安装烟气颗粒物连续监测装置;现有水泥生产线,应在2012年12月31日前全部安装连续监测装置。
五、强制性标准实施的风险评估
关于颗粒物排放,前面已经从技术上方面分析了本标准限值实施的可行性,对于干法旋窑生产线,达到表1排放标准限值基本上没有问题,如果将电除尘改
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为袋除尘,也完全能达到表2排放标准限值。其它如中空窑、立窑等,通过环保设备更新,同时严格环保设施的管理和运行,基本能达到表1排放标准限值;但要达到表2排放标准限值则很困难,必须改造成新型干法生产线。本标准的执行将促进水泥产业结构调整。
关于氮氧化物排放,我国新型干法水泥回转窑上常用的氮氧化物控制技术:一是优化窑和分解炉的燃烧制度;二是改变配料方案,掺用矿化剂以求降低熟料烧成温度和时间,改进熟料易烧性;三是采用低氮燃烧器;四是采用在窑尾分解炉和管道中的阶段燃烧技术。这些技术的采用可以使得氮氧化物排放浓度降低,并且费用低。
SNCR法和SCR法可将氮氧化物排放浓度降低到200mg/Nm3 以下,但其应用于水泥行业脱硝尚处于初步应用阶段。目前,我省水泥行业尚未开展有效的氮氧化物排放控制工作,根据国外水泥行业氮氧化物污染防治的经验,应用包括SNCR技术在内的综合措施,水泥行业氮氧化物排放浓度可以降低70~80%,具有投资少、环境效益高的特点。因此在我省相关政策的引导下,随着水泥行业氮氧化物减排适用技术的推广和应用,氮氧化物排放将进一步得到控制。
《福建省人民政府关于2011年度主要污染物总量减排工作的意见》(闽政〔2011〕32号)提出要开展规模大于4000吨熟料/日的新型干法水泥窑低氮燃烧改造和选择性非催化还原法脱硝设施建设试点。
调查我省三明、龙岩、南平等地26条水泥生产线窑尾NOx浓度,结果列于表5-1,从表中可以看出NOx浓度在600 mg/Nm3以下的水泥生产线有20条,占被调查水泥生产线70%以上。因此采取一些脱硝措施就能够达到本标准排放限值。
表5-1本省部分水泥窑尾NOx浓度分布
NOx(mg/Nm) 企业数量 3<400 7(26.9%) 400~500 8(30.8%) 500~600 5(19.2%) >600 6(23.1%)
以两台φ3.0×11M的机械立窑(年产量20万吨)为例,如果原来采用的是电除尘,则为达到表1排放标准限值需改为袋除尘,两台窑可以共用一套装置,需投入资金约100万元;如果原来采用的是袋式除尘,则可在此基础上进行改进,需投入资金约50万元。
对于干法旋窑生产线来说,为达到表2排放标准限值需将原用的电除尘改为袋除尘,也需投入一定量的资金。以一台φ4.0×58M的干法旋窑(年产量65
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万吨)生产线为例,其窑头的废气量约为25万m/小时左右,新建两套袋式除尘装置(窑头、窑尾各一套),需投入资金约1000万元。
据测算,目前正常情况下每生产1吨水泥,用于环保方面的运行费用约在10元左右。袋式除尘的运行费用较电除尘约高10~20%。由此可以算出,一台φ4.0×58M的干法旋窑(年产量65万吨)生产线,一年将增加除尘费用约65~130万元。
标准实施后新建生产线的水泥窑颗粒物标准执行为30mg/Nm3,与目前50mg/Nm3的标准相比,需增加额外投资以达到更严格的标准。以单线产量2500t/d计,需增加投资约200万元,占生产线总投资(约2亿元)的1.0%。目前水泥生产线的整体环保投资约占总投资的8~10%,标准提高后,相应环保投资增加的比例为10%左右。
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六、本标准实施的建议
1. 对新污染源企业审批应严格按本标准的要求实施,必须着重审核把关,鼓励企业采用先进的生产工艺及设备;同时,应逐步提高企业违法排污的成本,引导企业增加污染治理设施投资,防止出现新的环境污染问题。
2. 重视水泥行业污染防治技术研究,特别是氮氧化物控制技术研究及产业化,鼓励产、学、研合作,尽快推动我省氮氧化物控制技术的规模化示范应用和产业化,为氮氧化物的大规模削减提供更多技术支撑。
3. 积极推动现有水泥工业企业清洁生产审核,从源头削减污染物的产生。建设清洁生产技术平台,鼓励技术共享,推广减污增效的改造技术。
4. 执行排污新标准水泥企业势必要加大治污设备投入、增加生产成本。希望政府能出台有关环保治理的扶持鼓励政策。
5. 在加快水泥落后产能退出时,建议政府部门能给予淘汰企业优惠政策,以鼓励其转产转业、关闭停业。
标准编制组 2011年11月
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