國家標準GB4915—2004《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》研討
中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會 肖容緒
0前言
進入新的千年以來，我國從工業(yè)化的初期階段即輕工業(yè)階段。進入到工業(yè)化中期階段，也就是重化工時代。這個時代的主要特征是，經(jīng)濟增長明顯地具有重化工業(yè)為主導(dǎo)的特征，電力、鋼鐵、機械設(shè)備、汽車、造船、化工、電子、建材等工業(yè)。成為國民經(jīng)濟增長的主要動力。其內(nèi)在原因是長期存在的能源、交通、通信等產(chǎn)業(yè)“瓶頸”制約的矛盾最為突出。而經(jīng)過十幾年的迅速發(fā)展，我國又具備了解決上述矛盾的實力。隨著能源、交通、通訊基礎(chǔ)設(shè)施的進展，帶動了電力、運輸、建筑材料、鋼鐵、有色、石油化工和機械電子等產(chǎn)品和建筑業(yè)的需求，推動了第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
第二產(chǎn)業(yè)中的水泥、鋼鐵、電解鋁、電力等工業(yè)發(fā)展特別快，這些高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)的污染嚴重，使局部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境進一步惡化。目前，中國的環(huán)境問題相當嚴峻，中國環(huán)境負荷已達極限。大多數(shù)的城市遭受工業(yè)污染，主要江、河、湖、海水域大多存在不同程度的污染，西部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化問題也日益突出，給國民經(jīng)濟和人民的身體健康都帶來了巨大的損失。專家們估算，環(huán)境遭到的破壞使中國付出的代價，在國民生產(chǎn)總值中占5%至12%，環(huán)境污染成為中國崛起為世界經(jīng)濟強國的負面因素，我國如果不改變目前高消耗、高污染的增長方式，將沒有足夠的資源和環(huán)境容量來支持今后的發(fā)展。加強環(huán)境保護是我國的基本國策，是事關(guān)社會經(jīng)濟能否持續(xù)發(fā)展的重要問題。解決環(huán)境問題已成為刻不容緩的重大任務(wù)。為保護我國環(huán)境，扭轉(zhuǎn)環(huán)境惡化的趨勢，中國制定了一系列保護環(huán)境的法律、法規(guī)和標準，為改善環(huán)境狀況進行了不懈努力。特別是近幾年來，結(jié)合經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大了環(huán)境保護的投資力度，“十五”期間我國環(huán)境保護投資將達到7000億元，占同期GDP1.3%。政府發(fā)起了一項環(huán)保運動，總量控制所有的環(huán)境污染物，從2000年到2002年全國的污染程度有所下降。但隨著高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染又產(chǎn)生反彈，2003年顯示污染程度增高了12%。新一屆中央政府對環(huán)境問題特別重視，要求各級政府，要克服普遍存在的重視經(jīng)濟增長，忽視社會進步和環(huán)境保護的“片面發(fā)展觀”，而是要將環(huán)境資源、社會進步等包括進去的科學地發(fā)展。在各級政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下，中國的生態(tài)環(huán)境將發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變。
一、水泥工業(yè)對大氣環(huán)境的污染
近年來第二產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的水泥工業(yè)的發(fā)速度更是驚人。1980年——2002年中國水泥產(chǎn)量年平均增長為10.6%。水泥總產(chǎn)量由7986萬噸提高到72500萬噸。2003年突破了8億噸，超過了世界水泥產(chǎn)量的40%，中國水泥產(chǎn)量連續(xù)17年位居世界第一。過去我國水泥工業(yè)的粉塵、煙塵排放量高達1200萬噸以上。尤其是立窯水泥，生產(chǎn)工藝相對落后，是以浪費資源、高能耗、高污染為沉重代價的。每生產(chǎn)1噸水泥要加工3噸物料，過去，立窯的粉塵排放量占水泥工業(yè)粉塵排放量的90%以上，粉塵散失量占總產(chǎn)量的3.5%。已給環(huán)境保護、資源、能源的合理利用以及經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大壓力。為此，我國下決心淘汰立窯小水泥，到2000年已淘汰4.4萬噸 /年以下小水泥企業(yè)4000多家，產(chǎn)量約為2億噸。水泥工業(yè)進行結(jié)構(gòu)調(diào)整“上大改小”，注重環(huán)保已成為行業(yè)的共識。2002年我國立窯水泥比例仍高達70%，新型干法水泥的比例僅占17%左右。2002年底全國投入營運的NSP（新型干法窯外分解）水泥生產(chǎn)線總數(shù)達到222條，NSP的熟料總生產(chǎn)能力達10590萬噸。2002年NSP水泥新增3250萬噸，立窯水泥增量雖仍高達3200萬噸，但增長幅度已大幅度降低。增量的絕對數(shù)量也低于NSP水泥。據(jù)統(tǒng)計全國在建和籌建的NSP生產(chǎn)線160條,2003年底或再稍后一段時間,在建的NSP生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，又將新增NSP水泥熟料能力將達到2.15～2.5億噸，NSP水泥產(chǎn)量將占到我國水泥總產(chǎn)量的35～40%，預(yù)測達到50%，NSP水泥生產(chǎn)能力將突破4億噸。水泥行業(yè)進行結(jié)構(gòu)調(diào)整,并加大污染治理力度,已經(jīng)取得了較好的效果，水泥制造業(yè)排放的粉塵量占全國比率，2001年比2000年下降15個百分點。排放量比上年減少262萬噸。但水泥制造業(yè)排放的粉塵量占到全國重點工業(yè)粉塵排放量的64%(506萬噸)，煙塵排放量達452665噸?？刂品蹓m、煙塵污染仍然任重道遠。
二.新舊水泥工業(yè)大氣污染排放標準的對比
我國的水泥工業(yè)產(chǎn)量巨大，粉塵、煙塵排放量也非常大，占我國重點工業(yè)粉塵排放量64%,對我國大氣環(huán)境的污染非常嚴重，為了控制水泥工業(yè)對我國大氣環(huán)境的污染。在國標GB4915—1996《水泥廠大氣污染物排放標準》的基礎(chǔ)上,國家環(huán)?？偩钟种朴喠薌B4915—2004標準,由后者來代替前者。首先申明一點，本文中談到的GB4915—2004標準,現(xiàn)在還是報批稿,今后應(yīng)以國家環(huán)?？偩终桨l(fā)布的標準為準。
1985年國家環(huán)保局曾制訂過GB4915—85《水泥工業(yè)污染物排放標準》，在此基礎(chǔ)上，國家環(huán)保局進行修訂，制訂了GB4915—1996《水泥大氣污染排放標準》。
表1 生產(chǎn)設(shè)備大氣污染物排放限制
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生產(chǎn)設(shè)備名稱 |
級
別 |
煙塵或粉塵 |
二氧化硫 |
氮氧化物
(以NO2計) |
氟化物
（以總氟計） | ||||
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排放濃度
mg /m3 |
噸產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
噸產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
噸產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
噸產(chǎn)品排放量
kg/t | ||
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回轉(zhuǎn)窯 |
二
級 |
100 |
0.30 |
400 |
1.20 |
800 |
2.40 |
10 |
8.03 |
|
三
級 |
150 |
0.45 |
800 |
2.40 |
1600 |
4.80 |
20 |
0.06 | |
|
立窯 |
二
級 |
100 |
0.30 |
300 |
0.90 |
200 |
0.60 |
50 |
0.15 |
|
三
級 |
150 |
0.45 |
600 |
1.80 |
400 |
1.20 |
100 |
0.30 | |
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烘干機,烘干磨,煤磨及冷卻機
(單臺) |
二
級 |
100 |
0.30 |
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三
級 |
150 |
0.45 |
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破碎機,磨機,包裝機及其它通風生產(chǎn)設(shè)備
(單臺) |
二
級 |
50 |
0.04 |
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三
級 |
100 |
0.07 |
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1) 氮氧化物以NO2計，此NO2排放限值指煙氣中O2含量為10%狀態(tài)下的排放濃度及噸產(chǎn)品排放量。
2) 周圍有敏感作物的水泥廠，其氟化物排放限值要求嚴格一倍執(zhí)行。這里敏感作物指《保護農(nóng)作物的大氣污染最高允許濃度》(GB9137—88)中規(guī)定的相對于氟化物的“敏感物體”。
3) GB3095—1996環(huán)境空氣質(zhì)量標準中的一類區(qū)禁止排放。
國家環(huán)?？偩衷贕B4915—1996《水泥廠大氣污染物排放標準》的基礎(chǔ)上又進行了修訂,制訂了新的GB4915—2004《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》。
表2
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生產(chǎn)過程 |
生產(chǎn)設(shè)備 |
顆粒物 |
二氧化硫 |
氮氧化物(以NO2計) |
氟化物(以總氟計) | ||||
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排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品排放量
kg/t | ||
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礦山開采 |
破碎機及其它通風生產(chǎn)設(shè)備 |
50 |
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水泥制造 |
水泥窯及窯磨一體機* |
100 |
0.30 |
400 |
1.20 |
800 |
2.40 |
10 |
0.03 |
|
烘干機,烘干磨,煤磨及冷卻機 |
100 |
0.30 |
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破碎機,磨機,包裝機及其它通風生產(chǎn)設(shè)備 |
50 |
0.04 |
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水泥制品生產(chǎn) |
水泥倉及其它通風生產(chǎn)設(shè)備 |
50 |
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注*指煙氣中O2含量10%狀態(tài)下的排放濃度及單位產(chǎn)品的排放量.
表3
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生產(chǎn)過程 |
生產(chǎn)設(shè)備 |
顆粒物 |
二氧化硫 |
氮氧化物(以NO2計) |
氟化物(以總氟計) | ||||
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排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品排放量
kg/t |
排放濃度
mg /m3 |
單位產(chǎn)品排放量
kg/t | ||
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礦山開采 |
破碎機及其它通風生產(chǎn)設(shè)備 |
30 |
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水泥制造 |
水泥窯及窯磨一體機* |
50 |
0.15 |
200 |
0.60 |
800 |
2.40 |
5 |
0.015 |
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烘干機,烘干磨煤磨及冷卻機 |
50 |
0.15 |
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破碎機,磨機,包裝機及其它通風生產(chǎn)設(shè)備 |
30 |
0.024 |
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在2006年1月1日前，現(xiàn)有水泥廠(含粉磨站)各生產(chǎn)設(shè)備(設(shè)施)排氣筒中的大氣污染物排放仍執(zhí)行GB4915—1996，現(xiàn)有礦山和水泥制品廠仍執(zhí)行GB4915—1996《大氣污染物綜合排放標準》。
自2006年1月1日起至2009年12月31日止，現(xiàn)有生產(chǎn)線各生產(chǎn)設(shè)備(設(shè)施)排氣筒中的顆粒物和氣態(tài)污染物最高允許排放濃度及單位產(chǎn)品排放量不得超過表1規(guī)定的限值。
自2010年1月1日起,現(xiàn)有生產(chǎn)線各生產(chǎn)設(shè)備(設(shè)施)排氣筒中的顆粒物和氣態(tài)污染物最高允許排放濃度及單位產(chǎn)品排放不得超過表2規(guī)定的限值。
自2004年1月1日起,新建生產(chǎn)線各生產(chǎn)設(shè)備(設(shè)施) 排氣筒中的顆粒物和氣態(tài)污染物最高允許排放濃度及單位產(chǎn)品排放不得超過表2規(guī)定的限值。
新舊兩個標準比較,新標準主要做了以下的修改:
統(tǒng)一回轉(zhuǎn)窯、立窯的排放限值,并加嚴了排放限制。粉塵排放濃度由過去的100—150mg/m3，提高到50mg/m3，二氧化硫、氮氧化物、氟化物排放濃度也不再按環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)規(guī)定排放限值，不再分一、二、三類區(qū)，也不分一、二、三級標準。
對現(xiàn)有生產(chǎn)線，不再按不同建立時間規(guī)定不同的排放限值，統(tǒng)一現(xiàn)有生產(chǎn)線標準并設(shè)置達標過渡期，并進一步加強新建生產(chǎn)線的排放標準。
增加對水泥窯焚燒危險廢物的排放要求，水泥窯不得用于焚燒重金屬類危險廢物，水泥窯焚燒醫(yī)療廢物應(yīng)遵守《醫(yī)療廢物集中處置技術(shù)規(guī)范》的要求。利用水泥窯焚燒危險廢物，其水泥窯或窯磨一體機的煙氣處理應(yīng)采用高效袋式除塵器。
增加了水泥制品生產(chǎn)的顆粒物排放要求的規(guī)定。
標準適用范圍擴大至水泥工業(yè)生產(chǎn)全過程，不僅包括水泥制造（含粉磨站），還包括礦山開采和現(xiàn)場破碎。礦山開采和現(xiàn)場破碎按標準規(guī)定的時間不再執(zhí)行GB16297—1966《大氣污染物綜合排放標準》。標準名稱相應(yīng)修改為《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》。
按有關(guān)法律規(guī)定，GB4915—2004《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》具有強制執(zhí)行的效力。
新標準中顆粒物無組織排放控制要求，非正常排放和事故排放控制要求，排氣筒高度要求，排氣筒中大氣污染等內(nèi)容由于篇幅有限，就不在此一一討論。
順便提一句，為更好地貫徹執(zhí)行新標準，根據(jù)中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會的要求，袋式除委員會組織有關(guān)專家正在編寫HB—2004行業(yè)標準《水泥工業(yè)袋式除塵工程技術(shù)規(guī)范》。
三、如何適應(yīng)和貫徹執(zhí)行新標準
首先水泥行業(yè)的企業(yè)，企業(yè)家和全體職工應(yīng)對新標準有深刻的理解和正確的認識，我國環(huán)境保護有一條原則，就是誰污染誰治理。是指凡是造成環(huán)境污染危害的單位和個人都有治理環(huán)境污染的義務(wù)和責任，并承擔治理污染的費用和賠償損失的費用。環(huán)境也是資源，屬于大眾,屬于人民,由政府來管理,不能無償使用。使用了環(huán)境資源就應(yīng)該付費，應(yīng)該計入成本。過去，許多企業(yè)在環(huán)境成本方面觀念淡薄，甚至沒有這個概念。新標準提高了大氣污染物的排放限制,加大了環(huán)境成本。水泥行業(yè)的企業(yè)家應(yīng)該有這方面的思想準備。
誠然貫徹執(zhí)行新標準后，污染治理和加裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，要多花錢，加大企業(yè)的成本費用。但千萬不要把環(huán)境效益和經(jīng)濟效益對立起來看，治理好水泥廠的大氣污染，得益首先是企業(yè)職工，大家都少呼吸許多粉塵，避免了矽肺病和其它疾病。在環(huán)境優(yōu)美的工廠里工作，心情開朗，工作效率都會大大的提高。第二，水泥廠的粉塵、煙塵治理工作有明顯的經(jīng)濟效益，礦山、皮帶機、破碎機、生料磨、立窯等除塵器收下來的是原料，熟料磨、包裝機收下來的是水泥。一般來講，所有塵源點裝上袋式除塵器回收的粉塵，煙塵產(chǎn)生的效益，一年半到二年就可收回袋式除塵器的初投資，以后回收的粉塵和煙塵就是企業(yè)的凈收益。下面試舉二個案例來證明這個論斷。
1．北京水泥廠窯尾煙氣除塵。
水泥廠給人的印象是煙囪林立，濃煙滾滾，廠區(qū)內(nèi)和房頂上到處是粉塵。而日產(chǎn)2000噸的北京水泥廠卻是另一番景象，煙囪看不到冒煙，周圍居民誤認為還沒有生產(chǎn)。一進廠門，辦公樓前一塊綠草茵茵的大草坪，廠區(qū)內(nèi)干凈、整齊、美觀。全廠共配備除塵設(shè)備79臺，除窯頭采用一臺電除塵器外，其它都是袋式除塵器，共投資1622.3萬元。采用引進美國富樂公司技術(shù)設(shè)計制造的大型高溫反吹風袋式除塵器，處理窯尾與原材料磨的含塵氣體，處理煙氣量37萬m3/h，煙氣溫度3500℃，進口氣體含塵濃度80g/m3，過濾風速0.36m/min。設(shè)備阻力2000Pa，濾袋室數(shù)14室,濾袋尺寸Φ300×9160mm，采用16300m2玻纖膨體紗濾料。1996年排放濃度24mg/Nm3，1997年為19.4mg/Nm3，1998年僅3.17mg/Nm3，SO2去除率達88%，濾袋壽命三年以上，每小時回收塵量8噸，全廠每年收塵產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，扣除運行成本213萬元，達到583.26萬元，二年半就可收回所有除塵器的投資(這是92年的價格,以現(xiàn)在價格二年內(nèi)就可收回投資)?，F(xiàn)在新建的3000噸/日，5000噸/日的新型干法水泥生產(chǎn)線,不少窯頭、窯尾都采用脈沖袋式除塵器。過濾風速提高一倍半以上，袋式除塵器在處理同等煙氣量的情況下，過濾面積減少，鋼耗量大幅降低,占地面積減少，初投資減少近30%。新標準公布之后，電除塵器很難達到50mg/m3的排放標準。新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯、窯頭、窯尾采用袋式除塵器將會更多。另外，過去的回轉(zhuǎn)窯安裝的電除塵器，因為達不到新標準的排放要求，將會有不少電除塵器被改造為袋式除塵器，北京市燕山水泥廠窯尾收塵系統(tǒng)改造提供了成功的案例。
2．廣州石井水泥廠2#立窯煙氣除塵。
廣州石井水泥廠2#立窯窯形為Φ3×10m， 處理煙氣量60000—70000Nm3/h，煙氣溫度60—2000℃,進口煙氣含塵濃度7—12g/Nm3，采用LFEF(III)7×358型立窯用玻纖袋式除塵器，過濾風速0.4m/min，濾袋室數(shù)7室，過濾面積2500m2玻纖濾料，袋尺寸Φ180×7400 mm,設(shè)備阻力<1470Pa，出口平均含塵濃度42.45mg/Nm3,除塵效率高達99.99%，立窯崗位粉塵濃度平均降到1mg/Nm3以下，每年減少1千多噸粉塵排放，熟料質(zhì)量得到明顯提高，除塵器收下的粉塵摻入熟料后,每年可產(chǎn)生幾十萬元的效益。
上述的回轉(zhuǎn)窯和立窯采用袋式除塵器的二個案例,都達到了新標準要求的排放限制，都低于50 mg/m3，除塵效率高達99.99%,收下粉塵摻入熟料都產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益，二年之內(nèi)可以收回袋式除塵器的初投資，二年以后回收粉塵的收益,扣除運行成本，是企業(yè)的凈收益。因此，貫徹執(zhí)行新的國家標準GB4915—2004《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》，在水泥廠各塵源點采用袋式除塵器，是最佳選擇，既能達到新標準中的30mg/m3或50mg/m3的排放要求，又能取得良好的經(jīng)濟效益。
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