毛志偉：水泥工業(yè)大氣污染物協(xié)同控制技術(shù)探討

安徽合肥水泥研究設(shè)計院副總工程師　毛志偉

　　5月10日，“中國水泥協(xié)會環(huán)保和資源綜合利用專業(yè)委員會成立大會暨首屆中國水泥行業(yè)環(huán)保及資源綜合利用高峰論壇”在南京舉行。安徽合肥水泥研究設(shè)計院副總工程師毛志偉為大家做主題為“水泥工業(yè)大氣污染物協(xié)同控制技術(shù)探討”的演講報告，以下是是報告的主要內(nèi)容。

　　國內(nèi)水泥工業(yè)主要污染現(xiàn)狀

　　毛志偉為大家歸納了四方面污染物。一、粉塵：水泥生產(chǎn)過程中原、燃料和水泥成品儲運，物料的破碎、烘干、粉磨、煅燒等工序產(chǎn)生的廢氣排放或外逸而引起的；二、有害氣體：主要是窯系統(tǒng)產(chǎn)生的SO₂、NO_X、CO₂、HF等；三、在協(xié)同處置廢棄物，產(chǎn)生的總有機(jī)碳（TOC）、二惡英（PCDD）和多氯二苯并呋喃（PCDF）、金屬及其化合物、汞、氯化氫和氟化氫；四、廢水、噪聲和固廢。

　　接著，他分析了我國水泥工業(yè)近些年污染物排放量的一些情況。其中，氮氧化物排方量，隨水泥總產(chǎn)量的增加而加大。我國水泥行業(yè)氮氧化物的排放占全國總排放量的10%，是氮氧化物的重要排放源。居火力發(fā)電和汽車尾氣排放之后的第三位，CO₂的排放位于全國第二，占12%， SO₂占5%。（如下表所示）

我國水泥工業(yè)近些年廢氣污染排放量表

　　國內(nèi)外水泥行業(yè)工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)

　　接下來，毛志偉繼續(xù)說到，根據(jù)下表所列的各項控制指標(biāo)，實際上是按其著重點或達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)的技術(shù)難度而排列的，也就是說，現(xiàn)今的控制重點主要集中于NO₂和SO₂，其他有害成分的含量一般都不大會超標(biāo)。其中，采取適當(dāng)?shù)膹U氣凈化措施，在清除NO₂和SO₂的過程中，可以同時清除其他有害成分。關(guān)于粉塵排放，因為近年來各種除塵系統(tǒng)的除塵效率已經(jīng)可以長期穩(wěn)定在99%以上，可靠性很高，要達(dá)到50mg/Nm^₃以下的指標(biāo)已經(jīng)完全沒有問題。于是就將粉塵這一項排在最后。

各國水泥大氣排放標(biāo)準(zhǔn)比較表

　　其中，美國新增了標(biāo)準(zhǔn)。在2009年4月21日，美國環(huán)保署發(fā)布了《針對水泥工業(yè)的危險性空氣污染物國家排放標(biāo)準(zhǔn)》提案。其主要內(nèi)容為：1、認(rèn)定廢氣中的汞、碳?xì)浠衔?、氯化氫和粉塵，均為危害性污染物；2、必須對汞、碳?xì)浠衔锖吐然瘹湓鲈O(shè)更嚴(yán)格的限制。美國現(xiàn)行水泥窯排放標(biāo)準(zhǔn)中均未列入這三項指標(biāo)，故必須增補(bǔ)；3、水泥窯廢氣中粉塵排放的限值，對已投產(chǎn)水泥窯為0.085lb/mil.t.cl（約23mg/ Nm³）；新建窯為0.080 lb/mil.t.cl（約21mg/Nm³）。（特別注明：上述4項污染物排放的建議控制、均為每連續(xù)30天窯排放實測數(shù)據(jù)的平均值；每一個運轉(zhuǎn)日都必須計算在內(nèi)，不得剔除開窯、停窯、調(diào)試和故障處理期間的任何非正常工況時的數(shù)據(jù)。）[Page]

　　針對現(xiàn)我們國內(nèi)，毛志偉提到，“十二五”我國水泥排放減排要求包括：氟化物10 mg/Nm³，降低倒5 mg/Nm³，統(tǒng)一排放50mg/Nm³，必須要安裝連續(xù)在線監(jiān)測裝置，禁止非正常排放,采用高效布袋收塵。

　　其中，工信部發(fā)布水泥工業(yè)節(jié)能減排指導(dǎo)意見中，所提到的主要目標(biāo)為：一、全國水泥生產(chǎn)平均可比熟料綜合能耗小于114千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，水泥綜合能耗小于93千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸；二、水泥顆粒物排放在2009年基礎(chǔ)上降低50%，氮氧化物在2009年基礎(chǔ)上降低25%，二氧化碳排放強(qiáng)度進(jìn)一步下降；三、應(yīng)用余熱發(fā)電、高效粉磨技術(shù)、電機(jī)變頻等技術(shù)，重點水泥企業(yè)加快建設(shè)能源管理中心；四、大城市周邊的水泥企業(yè)基本形成協(xié)同處置城市生活垃圾和城市污泥的能力。

　　水泥工業(yè)大氣污染物控制技術(shù)探討

　　毛志偉提到主要有五方面，第一個是粉塵排放控制技術(shù)與發(fā)展。（如下表所示）

粉塵排放控制最佳可行技術(shù)及其適用條件

　　其中，標(biāo)準(zhǔn)使新型干法生產(chǎn)線中，全套袋除塵器趨勢增多。另外，也可采用老電除塵器改為袋除塵器。這包括三點，1、電除塵器全改為袋除塵器：將原來的電除塵器全部拆除，在原地重新上一臺袋除塵器，要考慮風(fēng)機(jī)增加全壓；2、電除塵器半改為袋除塵器：保留電除塵器的殼體、灰斗、進(jìn)出口喇叭及輸灰系統(tǒng)，將頂蓋、內(nèi)部極板、極線及振打機(jī)構(gòu)等拆除，再將脈沖袋除塵器的內(nèi)部花板、噴吹系統(tǒng)、濾袋、袋籠裝上；3、電除塵器改為電袋組合除塵器：保留電除塵器的殼體、灰斗、進(jìn)出口喇叭、輸灰系統(tǒng)及第一電場，將二三電場的頂蓋、內(nèi)部極板、極線及振打機(jī)構(gòu)等拆除，再將脈沖袋除塵器的內(nèi)部花板、噴吹系統(tǒng)、濾袋、袋籠裝上。

　　第二個是NO_X排放控制技術(shù)及發(fā)展?，F(xiàn)根據(jù)2010年對150多家水泥企業(yè)的調(diào)研，水泥廠的大氣污染物基本上得到了控制，但是氮氧化物已成為主要的廢氣污染源。如對于每條5000t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線而言，企業(yè)每年需繳納排污費約90～100萬元，其中，NOx排污費約占85%，即每年NOx排污費約76～85萬元。其中，國內(nèi)新型干法窯已達(dá)80%，但水泥工業(yè)廢氣脫氮技術(shù)還未被列入議事日程。對于SNCR法和SCR法脫氮只是介紹國外理論和實踐發(fā)展概況。這些技術(shù)如用于國內(nèi)，不盡設(shè)備昂貴、運轉(zhuǎn)費高、技術(shù)復(fù)雜，且在使用時NH3易造成二次污染問題。

　　現(xiàn)在，德國水泥窯普扁采用氮氧化物減排技術(shù) 。目前，歐美各國水泥工業(yè)在（新型干法）上采用SNCR法削減NOx排放的大致共有70余臺，其中德國就有50多臺，占德國現(xiàn)有PC窯總數(shù)的70%以上。德國在應(yīng)用SNRC方面具有較多實踐經(jīng)驗和研究成果。毛志偉補(bǔ)充日本的情況，現(xiàn)在日本水泥窯氮氧化物減排技術(shù)已經(jīng)成熟。比如，日本住友水泥廠采用協(xié)同控制NO_X。他們主要采取以下3種方式降低水泥窯氮氧化物的排放：一、空氣二級燃燒。二、采用高效率的TMP燃燒器。三、尾部添加尿素。日本規(guī)定水泥氮氧化物的國家排放標(biāo)準(zhǔn)為480ppm，而住友工廠的實際排放濃度在340ppm以下。[Page]

NOX排放控制最佳可行技術(shù)

　　第三個是SO₂排放控制技術(shù)。2008年，中國非金屬礦業(yè)SO₂排放、約占全年工業(yè)SO₂排放總量的9.2%，達(dá)180萬噸。(如圖所示)

SO₂排放控制最佳可行技術(shù)

　　第四個是氟化物污染的防治。熟料燒成過程產(chǎn)生的氟化物來自于原、燃料。有些粘土中含有氟，特別是目前我國部分立窯廠出于降低熱耗的目的，以含氟礦物(螢石)摻入生料中，在燒成中大部分氟化物和CaO，Al₂O₃形成氟鋁酸鈣固容于熟料中，極少部分隨廢氣排出。防治氟化物污染的可靠辦法是不用含氟化物高的物質(zhì)作為原料，更不能采用螢石降低燒成溫度而使用。[Page]

　　第五個是二氧化碳減排技術(shù)。包括六點：1、余熱利用減排。2、采用替代燃料減排 （減少礦石燃料）。3、改變原料或熟料化學(xué)成分減排，(1) 利用其它工業(yè)的廢渣中往往含有CaO而不會產(chǎn)生CO₂的物質(zhì)作原料。(2) 降低水泥熟料中CaO的含量。4、提高水泥、砼質(zhì)量以提高熟料強(qiáng)度和減少水泥中熟料含量。5、(1) 減少水泥熟料用量。(2)大力發(fā)展綠色高性能混凝土代替常規(guī)混凝土。6、應(yīng)用節(jié)能粉磨和水泥助磨劑技術(shù)。

　　水泥窯協(xié)同處置廢棄物的污染控制

　　協(xié)同處置廢物尾氣排放污染控制方法，針對酸性氣體，通過SO₂的產(chǎn)生途徑和控制方法或則HF和HCl的產(chǎn)生途徑和控制方法；針對有機(jī)物，通過TOC和CO的產(chǎn)生途徑和控制方法或二惡英的產(chǎn)生途徑和控制方法或有機(jī)物的焚毀去除率控制方法；針對重金屬，可采用金屬的產(chǎn)生途徑和控制方法等。

　　其中，對用于協(xié)同處置的廢棄物中有害物質(zhì)限量規(guī)定。奧地利、瑞士和德國等國家對水泥窯協(xié)同處置的可燃廢棄物中的重金屬含量的要求更加嚴(yán)格一些，德國的限值最為嚴(yán)格。其中，各國對鹵素(主要是Cl)、S、PCBs和重金屬中的易揮發(fā)性元素Hg、Tl及可形成劇毒物質(zhì)三氧化二砷的As元素的限值都比較嚴(yán)格，以保證處置的安全性。由于替代燃料的含水率、熱值會影響水泥窯燃料的整體品質(zhì)，灰分會影響水泥熟料的成分，因此，歐盟的瑞典、意大利對替代燃料的熱值、含水率、灰分也進(jìn)行了規(guī)定。意大利規(guī)定替代燃料含水率最大25%，熱值最低15MJ/kg，灰分最大20%。

　　對進(jìn)行協(xié)同處置的水泥窯大氣污染物排放限值的規(guī)定。歐盟于2000年12月開始生效的關(guān)于水泥回轉(zhuǎn)窯污染物排放標(biāo)準(zhǔn)2000/76/EC中對水泥回轉(zhuǎn)窯有毒有害物質(zhì)的排放限制作了更為嚴(yán)格的規(guī)定，并且規(guī)定歐盟國家應(yīng)在2年內(nèi)轉(zhuǎn)化為本國標(biāo)準(zhǔn)，新建企業(yè)必須立即執(zhí)行，老企業(yè)到2005年12月28日執(zhí)行。1996年4月，美國國家環(huán)保局（EPA）提出了危險廢棄物焚燒設(shè)施有害大氣污染物排放的最大可實現(xiàn)控制技術(shù)（Maximum Achievable Control Technology, MACT）標(biāo)準(zhǔn)。