水泥工业大气污染物排放标准.pdf

水泥工业大气污染物排放标准(征求意见稿)编制说明 河北省水泥工业大气污染物排放标准编制组 2018 年 4 月 项目名称：水泥工业大气污染物排放标准 标准编制单位：河北省环境工程评估中心 标准编制组成员：王碧琳、刘冉、杨士超、王春敏、马学军、曹鑫、王素欣 目 录 1 项目背景.0 1.1 项目来源.0 1.2 主要工作过程.0 2 标准制订的必要性、制定原则和技术路线.1 2.1 标准制定的必要性.1 2.2 标准制定原则和技术路线.2 3 河北省水泥工业污染现状.5 3.1 河北水泥工业分布及生产状况.5 3.2 生产工艺及产污环节分析.5 3.3 河北省水泥工业污染控制措施及排放现状.7 3.4 污染物排放情况.7 3.5 河北省水泥工业主要问题分析.10 3.6 国内外相关标准借鉴.10 3.6.1 国外相关标准.10 3.6.2 国内相关标准.12 4 污染控制技术分析.14 4.1 颗粒物.14 4.2 氮氧化物.15 4.3 二氧化碳.错误!未定义书签。4.4 其他污染物.16 4.5 无组织排放控制.17 5 排放限值的确定.17 5.1 污染源与时段划分.17 5.2 污染物控制项目.17 5.3 大气污染物排放限值制订依据.17 5.4 技术与管理要求.19 6 强制性标准的建议说明.20 7 贯彻标准的措施建议.21 8 标准实施后的企业成本核算和环境效益.21 9 对实施本标准的建议.21 1 项目背景 1.1 项目来源 为贯彻落实中华人民共和国环境保护部2018年第9号关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告、河北省环境保护厅河北省蓝天保卫战三年作战计划（2018-2020年）相关要求，充分发挥地方标准在控制污染排放、调节行业准入和压减落后产能中的积极作用，进一步降低水泥熟料制造企业大气污染物排放，有序推进水泥行业去产能的科学性、精准性，提升和改善河北省大气环境质量，省环保厅决定强化标准倒逼机制，以国家标准为基础，结合我省实际，制定更加严格的地方标准，进一步加强对水泥工业的污染物排放控制。项目已申报省质量技术监督局立项。省环保厅委托河北省环境工程评估中心牵头开展标准编制。1.2 主要工作过程 标准编制组于2018年3月启动了标准编制工作，编制组首先根据2017年度我省发放的水泥行业排污许可证，对全省水泥行业生产及污染治理情况进行了梳理汇总，同时搜集了我省周边和国内其他省（市）以及发达国家和地区水泥行业污染物排放标准，对控制措施进行了深入研究；在此基础上，选择有代表性的企业进行了现场调研，并结合省控企业污染源在线监控数据进行分析，基本掌握了河北省水泥工业的污染治理技术和水平，了解了水泥工业生产和污染治理的发展变化和趋势；形成了标准框架及内容，通过组织工艺技术、污染治理相关技术力量几次讨论和研究，形成了目前的标准（征求意见稿）及其编制说明。具体工作程序如下：(1)成立编制组 2018年3月成立河北省水泥工业大气污染物排放标准编制组，开展标准编制工作；(2)资料调研 2018年3月28日-4月10日标准编制组对国内外相关排放标准、污染防治技术、行业相关政策要求和环保要求等内容进行资料调研。(3)4月对河北省内现有的水泥生产企业开展现场调研 截止 2018 年 4 月，河北省发放水泥行业排污许可证 197 家，主要分布在唐山、石家庄、邢台、邯郸等地。全省共有熟料生产企业 64 家，熟料生产线 82 条，全省熟料总产能约 7320 万吨，其中特种水泥熟料产能 25 万吨。全省共有水泥粉磨生产线 288 条，产能约 1.96 亿吨。为全面了解河北省水泥生产企业的工艺技术水平和环境管理状况，标准编制组对有代表性的水泥企业进行了现场调研，详细了解企业的生产工艺流程、原辅材料类型、产污环节、污染防治技术、排放水平、管理状况等情况，收集了这些企业的污染物排放数据。(4)形成标准（征求意见稿）编制组对调研资料进行了综合分析，并对比周边省市相关标准政策，对标准框架及标准内容进行讨论，结合国家 水泥工业大气污染物排放标准（GB4915-2013）（2017年修订单征求意见稿），起草形成了标准(征求意见稿)和编制说明，并提交河北省环保厅科技处。2 标准制订的必要性、制定原则和技术路线 2.1 标准制定的必要性(1)河北省污染减排的需要 国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知（国发201674号）在“推进工业污染物减排”中要求：“以削减挥发性有机物、持久性有机物、重金属等污染物为重点，实施重点行业、重点领域工业特征污染物削减计划”。在“强化主要污染物减排”中要求：“分区域、分流域制定实施钢铁、水泥、平板玻璃、锅炉、造纸、印染、化工、焦化、农副食品加工、原料药制造、制革、电镀等重点行业、领域限期整治方案，升级改造环保设施，确保稳定达标”。因此，加严水泥工业排放标准是确保水泥行业完成升级改造的重要保障。环保部2018年发布了关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告（2018年第9号），决定在京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值。河北省10个市（区）位于大气污染传输通道，加严水泥工业排放标准是河北省污染减排的需要。(2)河北省化解过剩产能的需要 产业结构偏重是造成河北大气污染严重的根本原因之一，为着力推动产业转型升级，2013年起过去5年间，河北累计压减水泥产能7057万吨。目前，河北产业结构调整已进入去、调、转联动发力协同推进的新阶段，2018年，河北省计划压减水泥产能110万吨。因此，通过加严水泥行业排放标准，依规引导企业走低消耗、低排放、高质量的发展之路，进一步推进我省水泥行业有序、科学、精准的完成过剩产能的化解任务。(3)河北省环境管理工作的需要 河北省蓝天保卫战三年作战计划（2018-2020 年）中明确要求：加强大气污染综合治理，编制实施蓝天保卫战三年作战计划和冬季清洁取暖三年规划，大力开展工业企业全面达标排放行动。通过提高节能环保标准，全面深化企业治理，可有效倒逼行业过剩产能退出。因此，加严水泥工业排放标准是河北省环境管理工作的需要。2.2 标准制定原则和技术路线 2.2.1标准制定的原则(1)衔接性原则 目前，河北省水泥工业企业大气污染物排放执行水泥工业大气污染物排放标准（DB13/21672015），控制的污染物主要有：颗粒物、SO2、NOx、氟化物、汞及其化合物、氨。用水泥窑协同处置固体废物，除执行上述标准外，还执行河北省和国家相应的污染控制标准规定。本标准制定过程充分考虑了与现行标准的衔接性，即与国家和地方有关的环境法律法规、标准协调配套，与环境保护的方针政策相一致。(2)先进性原则 鉴于河北省大气污染现状和污染物总量减排的严峻形势，本标准的制定比对了国外发达国家污染控制情况，结合国内工艺和技术发展现状和趋势，本着促进环保技术进步的原则，制定此标准。(3)可行性原则 本标准制定在充分了解河北省水泥工业总体发展水平的基础上，提出符合河北省实际情况的污染物排放标准，力求使标准科学客观、技术上可行、经济上合理、可操作性强。2.2.2技术路线 本课题编制的技术路线如图 2-1。图2.1 河北省水泥工业大气污染物超低排放标准编制说明技术路线 背景调查 调查各水泥企业的生产工艺及污染排放 相关国家标准 相关地方标准 初步确定需控制的污染物 污染物监测分析 污染物危害及影响分析 确定需控制的污染物 确定制定标准的技术依据 标准初稿 标准征求意见稿 标准送审稿 标准报批稿 标准公布、发表 初审、修改 征求意见、修改 技术审查 行政审查-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-3 河北省水泥工业污染现状 3.1 河北水泥工业分布及生产状况 截止 2018 年 4 月，河北省发放水泥行业排污许可证197 家，主要分布在唐山、石家庄、邢台、邯郸等地。全省共有熟料生产企业 64 家，熟料生产线 82 条，全省熟料总产能约 7320 万吨，其中特种水泥熟料产能 25 万吨。全省共有水泥粉磨生产线 288条，产能约 1.96 亿吨。河北省水泥行业产能分布情况见表 1-1。表 1-1 河北省水泥产能分布情况 序号 地区 企业数量 熟料生产线条数 熟料产能（万 t/a）水泥粉磨生产线条数 水泥产能（万 t/a）1 唐山 67 22 2200 107 6800 2 石家庄 32 19 1520 41 2670 3 邯郸 23 5 580 34 2400 4 邢台 20 12 930 22 1800 5 承德 13 8 710 21 1760 6 保定 9 6 600 14 1000 7 秦皇岛 8 6 430 13 750 8 张家口 8 2 210 14 800 9 衡水 6 8 450 10 沧州 5 7 600 11 廊坊 4 2 140 5 500 12 定州 1 1 40 13 辛集 1 1 40 14 总计 197 82 7320 288 19610 目前，金隅集团、冀东水泥是河北省水泥行业的龙头和中坚力量。其中冀东集团在省内有 14 家企业，有 18 条熟料生产线，熟料产能 2100 余万吨；金隅集团在我省有10 家企业，有 15 条熟料生产线，熟料产能 1500 余万吨。另外，曲寨集团也是我省较大的水泥企业，熟料产能 400 万吨左右，代表我省水泥工业向规模经济方向发展。3.2 生产工艺及产污环节分析 水泥生产通常分为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨 3 个阶段。石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配为成分合适、质量均匀的生料，这一过程称为生料制备；生料经预热器或预分解系统预热/分解后，在水泥窑内煅烧至部分熔融所得到的以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，称为熟料煅烧；在熟料中加入适量石膏、矿渣、或外加剂共同磨细成为水泥成品，对水泥成品进行检验，合格的水泥包装或散装出厂。水泥生产工艺流程详见图3.1。-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-水泥熟料煅烧主要有二种方式：一种是以回转窑为主要生产设备，包括新型干法石灰石 破碎机 预均化堆场 砂岩、铁矿预均化堆场 粉煤灰 石灰石库 砂岩库 铁矿库 粉煤灰库 生料磨 生物均化库 预均化堆场 煤磨 回转窑 余热锅炉 篦式冷却机 汽轮发电机 凝汽器 熟料库 配料系统 石膏库 破碎机 矿渣库 矿渣烘干 矿渣堆场 水泥磨 水泥包装 水泥散装 选粉机 粗粉 预热器 分解炉 煤粉仓 煤 石膏 热气 增湿塔 排出 热气 排出 图 3.1 水泥生产工艺流程图 原料调配 生 料 制 备 熟料煅烧 水泥粉磨-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-窑、预热器窑、余热发电窑、干法中空窑、立波尔窑、湿法回转窑；另一种则是以立式窑为主要生产设备，包括普通立窑和机械化立窑。目前河北省水泥生产线主要是新型干法回转窑。新型干法技术的核心是水泥熟料煅烧的窑外预分解技术，它是在悬浮预热技术的基础上发展起来的，不同型式的分解炉与各种预热器组成了不同类型的窑外分解系统。与在回转窑内完成预热、分解、烧结多个过程的传统工艺相比，它将熟料煅烧过程变成为在两套独立的设备内进行的两阶段操作：既在悬浮预热器和分解炉内完成生料预热和石灰石分解(CaCO3CaO+CO2，900)；在回转窑内高温条件下（1400-1500）完成熟料烧成(形成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等)。由于在分解炉内引入第二热源(使用约 60%的燃料)，降低了烧成带热负荷，提高了回转窑运转率和生产能力，同时也使能源消耗、污染物(特别是 NOx、SO2)排放大大降低。现代化新型干法系统集五级悬浮预热器、改进型分解炉和回转窑、多通道燃烧器、第四代篦冷机、窑头窑尾余热发电等多项技术于一体，再与新型节能粉磨系统、原燃料预均化系统、计量与自动化控制系统等组合在一起，代表着当代水泥生产的最高技术水平。3.3 河北省水泥工业污染控制措施及排放现状 河北省水泥生产企业污染控制措施主要针对颗粒物、氮氧化物污染进行治理。由于水泥窑内为碱性气氛，通常情况下SO2排放浓度较低，因此未采取脱硫措施。颗粒物治理措施主要包括有组织排放源安装高效布袋除尘器；物料堆存、输送、转运等易产生无组织排放的环节采取措施减少颗粒物的无组织排放等。根据发放的排污许可证统计，截止2018年4月，河北省新型干法生产线有82条，95%以上安装了SNCR脱硝装置。3.4 污染物排放情况 标准编制组对我省部分企业进行了现场调研，调研企业水泥窑窑尾废气污染物治理措施如下：颗粒物采取高效布袋除尘器设施；未安装脱硫措施；脱硝采取“低氮燃烧+分解炉分级燃烧+SNCR”设施，并对上述企业2017年水泥窑窑尾自动监测数据进行了分析。数据如下表所示。表 4-1 调研企业 A 一公司 1 号线窑尾各污染物排放浓度一览表 主要污染物 水泥窑窑尾排放口-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-单位：mg/m3 表4-2 调研企业A一公司2号线窑尾各污染物排放浓度一览表 单位：mg/m3 表 4-3 调研企业 A二公司 1 号线窑尾各污染物排放浓度一览表 单位：mg/m3 表 4-4 调研企业 A 二公司 2 号线窑尾各污染物排放浓度一览表 单位：mg/m3 浓度范围 浓度分类 占比 颗粒物 0160.45 10 93.32%10，20 6.62%20 0.06%SO2 047.53 50 100%NOx 0737.64 50 34.60%50，150 3.96%150，260 61.30%260 0.14%主要污染物 水泥窑窑尾排放口 浓度范围 浓度分类 占比 颗粒物 029 10 93.50%10，20 6.46%20 0.04%SO2 0237.18 50 99.91%50 0.09%NOx 0737.64 50 34.46%50，150 4.79%150，260 60.65%260 0.10%主要污染物 水泥窑窑尾排放口 浓度范围 浓度分类 占比 颗粒物 040.39 10 93.02%10，20 6.93%20 0.05%SO2 0121.01 50 99.92%50 0.08%NOx 0258.66 50 38.78%50，150 4.65%150，260 56.57%主要污染物 水泥窑窑尾排放口 浓度范围 浓度分类 占比 颗粒物 019.8 10 98.83%-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-表4-5 调研企业B 53号一线窑尾各污染物排放浓度一览表 单位：mg/m3 表4-6 调研企业B 65号二线窑尾各污染物排放浓度一览表 单位：mg/m3 根据对河北省部分水泥生产企业污染物排放资料的收集，水泥生产企业的污染物排放情况大致如下：(1)颗粒物治理措施：由于近几年过滤材料的技术革新与进步，我省水泥企业目前多采用覆膜滤料布袋除尘器，颗粒物排放得到有效控制，排放浓度绝大部分都在10，20 1.17%SO2 081.44 50 99.97%50 0.03%NOx 0366.23 50 43.03%50，150 6.12%150，260 50.82%260 0.03%主要污染物 水泥窑窑尾排放口 浓度范围 浓度分类 占比 颗粒物 0.251233.12 10 73.71%10，20 9.81%20 16.48%SO2 02357.81 50 89.37%50 10.63%NOx 01233.76 50 27.56%50，150 24.30%150，260 47.53%260 0.61%主要污染物 水泥窑窑尾排放口 浓度范围 浓度分类 占比 颗粒物 0.35690.72 10 61.11%10，20 21.97%20 16.92%SO2 0230.03 50 96.23%50 3.77%NOx 01067.08 50 29.36%50，150 15.69%150，260 54.51%260 0.17%-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-10mg/m3以下。(2)二氧化硫治理措施：由于水泥窑内有大量CaO存在，为碱性环境，因此水泥窑的SO2排放浓度较低，根据历史检测数据及本次调研，我省水泥窑的SO2浓度大多低于50mg/m3。(3)氮氧化物治理措施：我省水泥窑多采用“低氮燃烧+分解炉分级燃烧+SNCR脱硝”，氮氧化物排放浓度大多在150-260mg/m3，符合我省的水泥工业大气污染物排放标准（DB13/21672015）第II时段排放限值要求。3.5 河北省水泥工业主要问题分析 本次调研发现，河北省水泥行业存在的主要问题：我省水泥熟料生产企业大多采用选择性非催化还原脱硝技术（SNCR），脱硝反应需要较高的温度（850-950），氨水喷入位置为粉尘高浓度区，其反应效率最高为 70%，且易受到窑烧成温度的影响，过量的喷入氨水，不仅无法反应更易造成氨逃逸的超标。窑尾系统还原气氛对氮氧化物有还原作用，但过强的还原气氛易造成一氧化碳浓度的成倍升高，造成能耗的巨大浪费。SCR 选择性催化还原脱氮技术受制于反应温度局限及高浓度粉尘对催化剂的破坏作用，目前正在前期实验阶段，清华大学、山东、北京等地已有多家环保公司开展低氮技术研究，金隅冀东水泥、中建材等行业集团也在深入进行技改试验，尚未有成熟稳定的运行技术。3.6 国内外相关标准借鉴 3.6.1 国外相关标准 根据国家现行水泥工业大气污染物排放标准（GB4915-2013）编制说明，美国、欧盟、德国、日本等国家和地区的水泥行业大气污染物排放标准限值大致如下。(1)美国 美国在联邦法规典 40 CFR 60 Subpart F 中列出了针对水泥行业常规大气污染物的排放控制限值，排放限值见表 3，其限值制定是基于最佳示范技术（BDT）表 3 美国水泥工业相关标准限值 受控设施/工艺 污染物 1971.8.17-2008.6.16建设、重建、改建 2008.6.16 后建设、重建、改建 说明 水泥窑（包括）PM 0.3 磅/吨生料（干态）0.01 磅/吨熟料（2mg/m3）1 磅0.454kg，按每吨熟料20003000m3烟气量计算-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-不透光率 20%20%NOx 1.5 磅/吨熟料（300mg/m3）SO2 0.4 磅/吨熟料（80mg/m3）熟料冷却机 PM 0.1 磅/吨生料（干态）0.01 磅/吨熟料 不透光率 10%10%其他原料磨；水泥磨；原料干燥机；原料、熟料及水泥产品贮库；输送系统转运点；包装；散装水泥装卸系统等 不透光率 10%10%(2)欧盟 欧盟在其综合污染预防与控制（IPPC）指令中，对各典型行业（包括水泥行业）提出污染物排放要求。为配合 IPPC 指令以及许可证制度的实施，根据各成员国和工业部门的信息交流成果，欧盟委员会出版了 33 份行业 BAT 参考文件（BREF）。水泥行业BAT 文件最初发布于 2001 年 12 月，最新的文件是 2010 年 5 月，相应 BAT 排放要求见表 4。表 4 欧盟水泥工业相关标准限值 污染物 排放源 BAT 相关排放水平 说明 颗粒物 水泥窑 10-20mg/m3 冷却、粉磨 10-20mg/m3 其他产尘点 10mg/m3 NOx 预热器窑 200-450mg/m3 1.窑况良好时，可实现350mg/m3有三家企业可达到 200mg/m3排放水平。2.如果采用初级措施/技术后，NOx1000mg/m3，则 BAT 排放水平为 500mg/m3。立波尔窑、长窑 400-800mg/m3 基于初始排放水平和氨溢出率。SO2 水泥窑 50-400mg/m3 与原料中 S 含量有关(3)德国 德国在联邦排放控制法下辖的空气质量控制技术指南中规定了对水泥工业的大气污染排放限值。最新版(2002年)的空气质量控制技术指南对水泥行业的污染物排放要求为：颗粒物 20mg/m3、SO2350mg/m3、NOx500mg/m3（一般行业为350mg/m3）、氟化物 3mg/m3。(4)日本-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-日本对水泥工业的颗粒物排放限值区分了一般地区和特殊地区，一般地区的限值为 100mg/m3，特殊地区的限值为 50mg/m3。日本对水泥工业的 NOx 排放限值要求为 500mg/m3和 700mg/m3。本标准限值与国外相关标准对比见表 5（只列水泥窑的）。表 5 本标准限值与国外相关标准对比情况一览表 序号 国外标准 标准限值 粉尘 SO2 NOx 氟化物 1 美国 Pm 0.01 磅/吨熟料(2mg/m3)0.4 磅/吨熟料(80mg/m3)1.5 磅/吨熟料(300mg/m3)/2 欧盟 BAT 10-20mg/m3 50-400mg/m3 200-450mg/m3 3 德国 20mg/m3 350mg/m3 500mg/m3 3mg/m3 4 日本 一般地区 100mg/m3 特殊地区 50mg/m3 500mg/m3 5 本标准 30mg/m3 100mg/m3 320mg/m3 5mg/m3 3.6.2 国内相关标准(1)国家标准 国家现行的水泥工业大气污染物排放标准（GB4915-2013）的相关限值见表 6。表 6 国家标准限值（单位：mg/m3）生产设备 污染物 现行标准 总体要求 重点地区 水泥窑及窑磨一体机 颗粒物 30 20 二氧化硫 200 100 氮氧化物 400 320 氟化物 5 3 氨 10 8 汞及其化合物 0.05 0.05 烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机 颗粒物 30 20 破碎机、磨机、包装机及其它通风生产设备 颗粒物 20 10 散装水泥中转站及水泥制品生产 水泥仓及其他通风生产设备 20 10(2)北京市地方标准 北京市水泥工业大气污染物排放标准（DB11/1054-2013）规定：自 2016 年 1 月1 日起，现有污染源执行表 7 中第 II 时段的排放限值。表 7 北京市地方标准-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-时段 受控工艺或设备 颗粒物 二氧化硫 氮氧化物(以NO2计)氟化物(以总F计)汞及其化合物(以Hg 计)氨a 第 II时段 水泥制造 水泥窑及窑尾余热利用系统 20 20 200 2 0.05 5 烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机 20 破碎机、磨机、包装机及其它通风的生产设备 10 散装水泥中转站及水泥制品生产 水泥仓及其它需要通风的生产设备 10 a 适用于水泥窑烟气脱硝使用含氨还原剂的情况。(3)山东省地方标准 山东省建材工业大气污染物排放标准（DB37/2373-2013）规定：现有企业和新建企业分别执行表 8 中规定的“现有企业”与“新建企业”大气污染物排放浓度限值。表 8 山东省建材工业大气污染物排放浓度限值 单位：mg/m3 工业 受控工艺或设备 污染物项目 现有企业 新建企业 水泥 矿山开采：破碎机及其他通风生产设备 颗粒物 30 20 水泥制造：水泥窑及窑磨一体机 颗粒物 30 30 二氧化硫 200 100 氮氧化物（以NO2计）800 4001 3002 氟化物（以总 F 计）5 5 氨3-8 水泥制造：烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机 颗粒物 30 30 水泥制造：破碎机、磨机、包装机及其他通风生产设备 颗粒物 30 20 散装水泥中转站及水泥制品生产：水泥仓及其他通风生产设备 颗粒物 30 20(4)本标准限值与国内相关标准对比 本标准限值与国内相关标准对比见表 9，由表 9 中数据分析，本标准表 1 中 II 时段中的 SO2和 NOx 均严于国家 GB4915-2013、山东地方标准中标准限值，但与北京地标-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-相比，相对宽松。表 9 本标准限值与国内相关标准对比情况一览表 单位：mg/m3 序号 国内标准 标准限值 颗粒物 SO2 NOx 氟化物 汞及其化 合物 氨 1 GB4915-2013 一般地区 30 200 400 5 0.05 10 重点地区 20 100 320 3 0.05 8 2 山东地标 现有企业 30 200 800/新建企业 30 100 4001 3002 5/8 3 北京地标 II 时段 20 20 200 2 0.05 5 4 本标准 新建企业 10 50 150 5 0.05 8(1)4 污染控制技术分析 从水泥工业污染控制历程来看，过去主要是控制颗粒物排放，近年来随着人们对NOx 污染的认知，NOx 污染控制越来越受到重视。4.1 颗粒物 我省水泥工业目前使用的除尘技术主要是布袋除尘以及电袋复合除尘器。水泥窑的窑头、窑尾，采用布袋除尘器或电袋复合除尘器均可，根据烟气性质，一般需要对烟气降温调质，采用增湿等措施将高温气体降到150以下和适宜的比电阻（1011.cm）。其他通风生产设备、扬尘点大多采用布袋除尘器。(1)布袋除尘 布袋除尘技术是利用纤维织物的过滤作用（纤维过滤、膜过滤和颗粒过滤）对含尘气体进行净化。它处理风量范围大、使用灵活，适用于水泥工业各个工序废气的除尘治理。选择适当的过滤材料是布袋除尘器的关键，目前可供选择的滤料材质主要有涤纶（聚酯）、丙纶（聚丙烯）、亚克力（聚丙烯腈）、pps（聚苯硫醚）、诺梅克斯（芳香族聚酰胺）、玻璃纤维、P84（聚亚酰胺）和 PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤料等。目前我省大部分水泥熟料生产企业窑尾布袋除尘器过滤材料均选用覆膜滤料，布-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-袋除尘技术的除尘效率可达 99.80-99.99%，窑尾颗粒物排放浓度可控制在 10mg/m3以下，甚至更低，运行费用主要来自于更换滤袋和引风机电耗。(2)电袋复合 电袋复合除尘器，就是在除尘器的前部设置一个除尘电场，发挥电除尘器在第一电场能收集 80-90%粉尘的优点，收集烟气中的大部分粉尘，而在除尘器的后部装设滤袋，使含尘浓度低的烟气通过滤袋，这样可以显著降低滤袋的运行阻力，延长清灰周期，缩短脉冲宽度，降低喷吹压力，延长滤袋的使用寿命，相应减少了运行维护成本。电袋复合除尘技术特别适用于原有静电除尘器的改造，它充分结合了电、袋除尘的优点，除尘效率可达 99.80-99.99%，颗粒物排放浓度小于 10mg/m3，甚至更低。4.2 氮氧化物 水泥窑型对 NOx 排放有重大影响，新型干法工艺能显著降低 NOx 排放。NOx 的产生于燃烧状况密切相关，因此可采取工艺控制措施，如低 NOx 燃烧器、分解炉分级燃烧。也可采用末端治理的方法，如 SNCR、SCR，是有效去除 NOx 的环保措施。(1)清洁生产工艺 新型干法水泥生产用燃料分别从窑头和分解炉喷入，窑头煤粉燃烧最高温度可达1600以上，且烧成废气在高温区停留时间较长；煤粉在分解炉处于无焰燃烧状态，燃烧温度为 900左右。由于 60%的燃烧料在分解炉内燃烧，燃烧温度低，在此几乎没有热力型 NOx 生成，只产生燃料型 NOx，因此与普通回转窑(2.4kgNOx/t 熟料)相比，削减了 1/3 的 NOx 排放，可使新型干法工艺 NOx 排放量控制在 1.6kgNOx/t 熟料。(2)工艺控制措施 工艺控制措施主要是应用低 NOx 燃烧器、分解炉分级燃烧，以及保证水泥窑的均衡稳定运行。低 NOx 燃烧器具有多通道设计，一般为三、四通道，分为内风、煤风、外风，各有不同的风速和风向（轴向、径向），在出口汇合形成同轴旋转的复杂射流。操作时通过调整内、外风速和风量比例，可以灵活调节火焰形状和燃烧强度，使煤粉分级燃烧，减少在高温区的停留时间，相应减少了 NOx 产生量。分解炉分级燃烧包括空气分级和燃料分级两种，都是通过对燃烧过程的控制，在分解炉内产生局部还原性气氛，使生成的 NOx 被部分还原，从而实现水泥窑系统 NOx减排。工艺波动会造成水泥窑 NOx 浓度的剧烈变化（NOx 浓度可以作为水泥窑工艺控制-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-参数），需要保持水泥窑系统的均衡稳定运行。通过保持适宜的火焰形状和温度，减少过剩空气量，确保喂料量和喂煤量准确均匀稳定，可有效降低 NOx 排放。上述工艺控制措施综合使用，大约可降低 3070%的 NOx 排放量，相应 NOx 排放浓度可控制在 300-600mg/m3，相当于末端治理前初始浓度在 300-600mg/m3。(3)末端治理措施 目前应用较多、相对成熟的末端治理措施是选择性非催化还原技术（SNCR），选择性催化还原技术（SCR）还在进一步示范完善中。SNCR 是以分解炉膛为反应器，通过向高温烟气（850-1100）中喷入还原剂（常用液氮、氨水和尿素），将烟气中的 NOx 还原成氮气和水。该技术系统简单，NOx 去除效率约 60-70%，排放浓度可控制在 100-240mg/m3。工艺过程控制（低氮燃烧+分解炉分级燃烧）+末端治理 SNCR，排放浓度可控制在 100-240mg/m3。SCR 是在水泥窑预热器出口处安装催化反应器，在反应器前喷入还原剂(如氨水或尿素)，在适当的温度(300-400)和催化剂作用下，将烟气中的 NOx 还原成氮气和水。该技术 NOx 去除效率可达 85-90%，排放浓度可控制在 100mg/m3左右。从目前 SCR 技术的发展情况来看，有两种选择：一是将 SCR 设备安装在除尘器之前，这时烟气温度较高，可满足催化还原反应要求，但由于粉尘浓度过高，会造成催化剂磨损和堵塞。另一种选择是将 SCR 设备安装在除尘器之后，这时粉尘浓度非常低，没有了催化剂堵塞问题，但由于温度下降较多，催化还原反应温度不够。目前大多数专家倾向于将 SCR 设备安装在除尘器之后，希望通过加温的方式将烟气温度提高，从而满足 SCR 的催化还原反应温度要求。SCR 技术一次投资较大，运行成本主要取决于催化剂的寿命。由于水泥窑尾废气粉尘浓度高，且含有碱金属，易使催化剂磨损、堵塞和中毒，需要采用可靠的清灰技术和合适的催化剂。要稳定达到本标准提出的排放限值，企业需进一步进行技术改造。一是采用 SCR 脱硝工艺。SCR 脱硝效率高，脱除率可达到 90%以上，应用后可稳定达到标准限值。目前,清华大学 SCR 选择性催化还原脱硝技术已有研究成果，金隅冀东水泥、中建材等行业集团也在进行深入技改试验。二是在企业目前采取的“低氮燃烧+分解炉分级燃烧+SNCR”联合脱硝工艺基础上深度技改。包括对脱硝设施的各个分块系统深入技改、分级燃烧系统升级改造、在氨逃逸不超标的前提下，增加氨使用量，提高氮氧化物脱除率等措施，也可将氮氧化物-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-的排放限值降低到排放限值，但 SNCR 脱硝效率最佳 70%，一般情况脱硝效率在60%-70%之间，且脱硝效率受窑皮的掉落、来料波动、窑内烧成气氛等工艺状况影响较大，脱硝稳定性较差。4.3 其他污染物 水泥窑的高温、长停留时间、氧化气氛、碱性条件，有利于酸性气体(HCL、SO2)、有机物的去除，重金属（Hg 除外）固结在水泥熟料中，因此其他大气污染物排放量很少,SO2能控制在 50mg/m3以内。4.4 无组织排放控制 水泥工业的粉尘无组织排放是一个突出的环境问题，2016 年发布实施的煤场、料场、渣场扬尘污染控制技术规范（DB13/2352-2016）针对水泥行业物料运输、装卸、存储提出了具体的污染控制技术要求，可有效降低粉尘无组织排放。5 排放限值的确定 本标准包括使用范围、规范性引用文件、术语和定义、污染物排放控制要求、污染物监测要求、实施与监督共6 章，另有一个规范性附录，标准主要内容及其条款说明如下：5.1 污染源与时段划分 2018 年底前,在水泥熟料企业试点开展超低排放改造。完成超低排放改造后,水泥窑废气在基准氧含量 10%的条件下,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度要分别不高于10 毫克/立方米、50 毫克/立方米、150 毫克/立方米。2019 年推进重点企业开展超低排放改造。2020 年完成超低排放改造。5.2 污染物控制项目 本标准对水泥窑大气污染物中颗粒物、SO2、NOx 提出了更严格的排放限值，其它污染物排放参照现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）。5.3 大气污染物排放限值制订依据 本标准的污染物排放限值包括两类：一是最高允许排放浓度限值，分时段和分工艺进行控制；二是无组织排放监控点浓度限值。5.3.1 最高允许排放浓度限值制订依据（1）颗粒物-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-颗粒物（烟粉尘）是水泥工业排放的最主要大气污染物，几乎全部工艺过程都有颗粒物排放。根据河北省水泥工业企业在线监测数据显示，颗粒物排放浓度均在10mg/m3左右，标准中的颗粒物排放限值是基于现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）的基础上进行调整的 10 mg/m3。（2）二氧化硫 水泥行业的 SO2排放主要集中在窑尾烟气中，与所用原、燃料中的S 含量密切相关。由于水泥窑是碱性环境，因此 SO2排放浓度通常比较低。标准中 2015 年 7 月 1日前执行的 SO2排放限值是基于现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中排放限值（第时段 SO2浓度取值 50mg/m3与之相同），根据河北省水泥工业企业在线监测数据显示，SO2排放浓度均低于 50mg/m3，因此本标准中 SO2排放浓度取值 50mg/m3。（3）氮氧化物 目前已有的 NOx 控制技术有低 NOx 燃烧器、分级燃烧、添加矿化剂、工艺优化控制（系统均衡稳定运行）等工艺控制措施，以及选择性非催化还原技术（SNCR）、选择性催化还原技术（SCR）等末端治理措施。欧洲认为综合使用这些技术措施后（SCR除外），排放控制水平可达到 100-240mg/m3，若使用 SCR 技术，则可进一步控制在100mg/m3.左右，表 10 为水泥窑 NOx 控制措施的效果及大致的排放浓度范围。表 10 水泥窑 NOx 控制措施及效果 措施分类 削减效率（%）排放浓度（mg/m3）工艺控制措施 低 NOx 燃烧 5-30 300-600 分级燃烧 10-30 添加矿化剂 10-15 工艺优化控制 10-20 末端治理措施 SNCR 60-70 100-240 SCR 70-90 100 左右 根据河北省水泥工业企业在线监测数据显示，NOx 排放浓度处于 170mg/m3左右，因此本标准中 NOx 排放浓度取值 150mg/m3。（4）氟化物 由于新增污染控制技术对氟化物影响不大，从近几年河北省水泥生产企业窑头窑尾的监测数据来看，大多都低于 2mg/m3。鉴于上述原因，本标准继续执行现行的3mg/m3，且该限值与现行的国家水泥工业大气污染物排放标准（GB4915-2013）中-WORD 格式-可编辑-专业资料-完整版学习资料分享-对重点地区要求的 3mg/m3一致。(5)氨 河北省目前采用 SNCR 脱硝措施，需要使用尿素、氨水等还原剂，它们喷入适宜温度区间的烟气内与 NOx 反应，会有部分氨逃逸。根据河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中规定氨逃逸浓度应低于 8mg/m3，本标准与其相衔接，取值与之相同。(6)汞及其化合物 现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中汞及其化合物的排放限值均为 0.05mg/m3，本标准与其相衔接，取值与之相同。5.3.2 无组织排放监控点浓度限值制订依据 根据煤场、料场、渣场扬尘污染控制技术规范（DB13/2352-2016）相关要求，本标准对水泥生产无组织排放提出了控制措施。根据水泥生产企业的排放特点，本标准只规定颗粒物和氨的无组织排放监控点浓度限值，均不考虑扣除环境背景值。无组织排放只控制单位周界，颗粒物和氨排放限值与现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中的无组织排放限值相同。5.4 技术与管理要求 5.4.1 排气筒高度 本标准参照现行的国家水泥工业大气污染物排放标准中对排气筒的绝对高度要求：除储库