爐法炭黑清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)設(shè)置探析

宋鵬飛

（上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200240）

炭黑是一種用途廣泛的化工原材料，主要用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑。除大量應(yīng)用于輪胎和其他汽車橡膠制品如門窗密封條、雨刷、空調(diào)用膠管、油封、傳動帶、密封圈等生產(chǎn)外，還可應(yīng)用于塑料、化纖、涂料、油墨、墨粉、墨水工業(yè)，用作著色劑、導(dǎo)電劑、紫外光屏蔽劑、抗靜電劑等。作為功能材料，炭黑在許多領(lǐng)域有著不可替代的作用，因此炭黑生產(chǎn)是化工工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分。自20世紀(jì)初炭黑被用于橡膠生產(chǎn)中以來，炭黑工業(yè)已經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展。2000—2010年世界炭黑年產(chǎn)能由920萬t逐步增長到1 380萬t，年均增長率約4%[1]。伴隨著汽車工業(yè)的高速增長，炭黑生產(chǎn)在我國也得到了快速的發(fā)展。2010年我國炭黑產(chǎn)量已達(dá)337.5萬t，占世界炭黑產(chǎn)量的30%，并已超過美、日、歐等發(fā)達(dá)國家，連續(xù)五年位居世界第一[2]。然而與我國炭黑行業(yè)快速發(fā)展不相適應(yīng)的是，至今國家尚未建立炭黑行業(yè)的清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系。文中根據(jù)清潔生產(chǎn)的原則要求，從工藝、設(shè)備、能源消耗等方面進(jìn)行分析，提出炭黑清潔生產(chǎn)指標(biāo)設(shè)置的基本思路和原則要求，為炭黑行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考和借鑒。

1 適用范圍

炭黑生產(chǎn)的典型工藝方法是在可控條件下碳?xì)浠衔锏牟煌耆紵煌耆紵ǎ涣硪环N方法是氣態(tài)烴在沒有氧氣情況下，發(fā)生的熱分解反應(yīng)——熱解法。熱解法中碳的來源是天然氣或者乙炔，在當(dāng)前能源價格形勢下其生產(chǎn)成本較高。因此出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，采用熱解法進(jìn)行炭黑生產(chǎn)的工廠數(shù)量較少。在不完全燃燒法中，炭黑生產(chǎn)工藝也經(jīng)歷了從古老的燈煙法、槽法到爐法的發(fā)展過程，同時從早期的間歇式生產(chǎn)工藝發(fā)展到今天的連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)。目前爐法工藝是全球炭黑生產(chǎn)中的主流工藝，占比超過95%[3]，甚至可達(dá)98%[4]。

雖然自20世紀(jì)60年代起，就有許多國家的研究人員在使用等離子體法制備炭黑的生產(chǎn)工藝方面開展了大量研究，但目前將等離子體或伽馬射線等新工藝用于炭黑的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)仍有一些需要解決的問題[5]。

根據(jù)目前炭黑行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)工藝路線的應(yīng)用情況，選擇針對爐法炭黑工藝設(shè)置清潔生產(chǎn)指標(biāo)具有該行業(yè)的代表性。

2 爐法炭黑的生產(chǎn)工藝

爐法炭黑生產(chǎn)工藝是20世紀(jì)20年代在美國開發(fā)出來的，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前爐法工藝已經(jīng)成為各原料在密閉的反應(yīng)爐內(nèi)、在精確控制條件下進(jìn)行的連續(xù)快速反應(yīng)。

爐法工藝的核心部件是反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，高速噴入霧化的原料油在1 200～1 900℃高溫下不完全燃燒裂解生成炭黑。反應(yīng)所需的溫度是由二次燃料（如天然氣或燃料油）燃燒所提供。反應(yīng)通過噴水冷卻及時終止。反應(yīng)產(chǎn)物炭黑及炭黑尾氣經(jīng)換熱冷卻后送入過濾系統(tǒng)將炭黑與尾氣分離。由于分離出的粉狀炭黑堆積密度很低（20～60 g/L），不利于運(yùn)輸供給下游客戶，通常需對其造粒加以壓實。

干法造粒工序較簡單，主要通過轉(zhuǎn)筒將粉狀炭黑機(jī)械碾壓成為球狀的炭黑小顆粒，以便后續(xù)運(yùn)輸。

濕法造粒則需通過將水、炭黑和少量粘結(jié)劑混合在一起，加入造粒機(jī)進(jìn)行造粒。濕法造粒后的炭黑顆粒仍含有約50%左右的水分，需進(jìn)一步干燥處理后才能成為成品。

爐法炭黑生產(chǎn)的主要工藝流程圖如圖1所示。

3 生產(chǎn)工藝與裝備清潔生產(chǎn)指標(biāo)設(shè)置

3.1 主要生產(chǎn)工藝選擇

爐法炭黑生產(chǎn)的主要工藝流程大致相同，生產(chǎn)工藝路線的選擇主要集中在造粒工序。

干法造粒工序簡單，同時不需要額外加水而后干燥，因此能耗較低。但干法造粒設(shè)備能力低，單個粒子強(qiáng)度差，在后續(xù)包裝運(yùn)輸過程中易破碎散失，從而造成環(huán)境的二次污染。因此2002年我國《淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄》中規(guī)定，炭黑行業(yè)應(yīng)在2003年淘汰生產(chǎn)能力小于或等于1萬t/a的落后干法造粒炭黑裝置。到2009年，我國濕法造粒炭黑生產(chǎn)能力已達(dá)到了炭黑生產(chǎn)能力的94%[6]，新工藝濕法造粒炭黑已基本取代了干法造粒炭黑。因此，采用濕法造粒工藝應(yīng)是對爐法炭黑清潔生產(chǎn)工藝的基本要求。文中對爐法炭黑清潔生產(chǎn)指標(biāo)設(shè)置的建議也是基于濕法造粒工藝路線考慮。

3.2 單爐生產(chǎn)規(guī)模

炭黑反應(yīng)爐是炭黑生產(chǎn)裝置的核心設(shè)備。反應(yīng)爐的大型化不僅可以降低熱損失，減少原料和燃料消耗，還可以攤薄設(shè)備投資。在當(dāng)前世界爐法炭黑生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備漸漸趨同的情況下，反應(yīng)爐大型化的同時，也代表著炭黑生產(chǎn)向低碳、節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展。

過去由于受到生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備設(shè)計和制造等多方面的制約，我國炭黑反應(yīng)爐規(guī)模較小。近年來隨著設(shè)計、制造水平的不斷提高，我國單爐生產(chǎn)能力已由原來的2萬t提高到4萬t，而從全球角度看，新建裝置單爐產(chǎn)能大多為4～5萬t，最大的年產(chǎn)能可達(dá)8萬t。

因此，建議爐法炭黑清潔生產(chǎn)指標(biāo)中考慮設(shè)置單爐生產(chǎn)規(guī)模5萬t以上為國際先進(jìn)水平，2萬t以上為國內(nèi)先進(jìn)水平，2萬t以下設(shè)置為國內(nèi)基本水平。

3.3 全廠生產(chǎn)規(guī)模

除單爐規(guī)模外，炭黑生產(chǎn)廠也需要達(dá)到一定的生產(chǎn)規(guī)模才能將單位產(chǎn)能投資控制在合理水平，同時保證資源的合理配置，達(dá)到單位產(chǎn)品能耗、物耗的最優(yōu)化。目前國外炭黑生產(chǎn)廠的規(guī)模一般在7～19萬t/a，我國的炭黑生產(chǎn)企業(yè)年生產(chǎn)規(guī)模能力基本上也都已經(jīng)達(dá)到“萬噸”級[7]。因此結(jié)合單爐生產(chǎn)規(guī)模的清潔生產(chǎn)指標(biāo)設(shè)置情況，建議將全廠生產(chǎn)規(guī)模5萬t以上設(shè)置為爐法炭黑生產(chǎn)的國內(nèi)先進(jìn)水平，10萬t以上設(shè)置為國際先進(jìn)水平。

3.4 反應(yīng)爐溫度

炭黑反應(yīng)爐溫的控制對于生產(chǎn)效率具有重要意義。原則上爐溫越高，反應(yīng)效率越高，炭黑的收率也相應(yīng)提高，單位產(chǎn)品的能耗則相應(yīng)下降。一方面爐溫升高意味著一次燃燒過程中過量空氣的減少，即對燃料和原料油的節(jié)約；另一方面，爐溫的提高可以使得原料油噴入反應(yīng)室的汽化速度更快，形成更多核心，從而提高炭黑的收率。因此反應(yīng)爐溫度的控制水平不僅可以體現(xiàn)出炭黑生產(chǎn)企業(yè)的裝備水平，也可以體現(xiàn)能源利用的清潔生產(chǎn)水平。

目前具備國際先進(jìn)水平的炭黑生產(chǎn)企業(yè)的爐溫可高達(dá)2 000℃，國內(nèi)先進(jìn)水平也可達(dá)到1 600～1 900℃。

3.5 空氣預(yù)熱器溫度

炭黑反應(yīng)爐后的熱交換器——空氣預(yù)熱器，是爐法炭黑生產(chǎn)中的另一個重要設(shè)備?？諝忸A(yù)熱器的作用一方面體現(xiàn)為對反應(yīng)爐中產(chǎn)生的含炭黑產(chǎn)品尾氣進(jìn)行冷卻，以便下一步過濾收集產(chǎn)品；另一方面可以對反應(yīng)所需的助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，節(jié)約為維持反應(yīng)溫度消耗的燃料。因此從能源利用角度，空氣預(yù)熱溫度越高，相應(yīng)的能耗越低?？諝忸A(yù)熱器溫度的高低一定程度上可以反映出炭黑生產(chǎn)裝置能源利用的清潔生產(chǎn)水平。由于受到設(shè)備材質(zhì)的制約，通常空氣預(yù)熱器進(jìn)口炭黑煙氣溫度為700～1 000℃，預(yù)熱后的過程空氣溫度在400～900℃。根據(jù)目前超高溫空氣預(yù)熱器的發(fā)展情況，建議設(shè)置空氣預(yù)熱溫度900℃為國際先進(jìn)水平，800℃為國內(nèi)先進(jìn)水平，650℃為國內(nèi)基本水平。

3.6 余熱利用

爐法炭黑生產(chǎn)的核心反應(yīng)是原料油在1 200～1 900℃高溫下的不完全燃燒。后續(xù)產(chǎn)品造粒、干燥處理工序中也要通過燃料燃燒提供熱源。生產(chǎn)系統(tǒng)余熱的利用程度也可以體現(xiàn)出炭黑生產(chǎn)裝置能源利用的清潔生產(chǎn)水平。

目前國際先進(jìn)水平的炭黑生產(chǎn)企業(yè)不僅實現(xiàn)了對炭黑產(chǎn)品干燥爐尾氣余熱的利用，同時通過在反應(yīng)爐后設(shè)置在線急冷鍋爐，實現(xiàn)了對含炭黑產(chǎn)品尾氣余熱的進(jìn)一步利用。根據(jù)目前對急冷鍋爐的試用情況，其煙氣顯熱回收率提高了15%[8]，且仍有進(jìn)一步改善的空間。國內(nèi)先進(jìn)水平的炭黑企業(yè)應(yīng)能對炭黑產(chǎn)品干燥爐尾氣的余熱加以利用。

3.7 炭黑尾氣的綜合利用

炭黑生產(chǎn)產(chǎn)生的尾氣中含有原料油不完全燃燒裂解產(chǎn)生的氫氣和一氧化碳，還有未完全反應(yīng)的烴類物質(zhì)如甲烷、乙炔等，因此具有一定的熱值。炭黑尾氣的低位發(fā)熱量一般為1.7～3.8 MJ/m3。此外還含有不完全燃燒產(chǎn)生的硫化氫、二氧化硫、二硫化碳、氰化氫等其他有毒有害化學(xué)物質(zhì)。若不能對炭黑尾氣進(jìn)行有效地綜合利用，一方面是對能源的浪費(fèi)，同時還會產(chǎn)生潛在的環(huán)保問題[9]。因此對炭黑尾氣全部進(jìn)行綜合利用應(yīng)是炭黑行業(yè)清潔生產(chǎn)的基本要求。

燃燒并回收熱能是對炭黑尾氣的典型利用方式。但由于炭黑尾氣的含水量較高（29.6%～50%），而發(fā)熱值較低，一定程度上限制了炭黑尾氣綜合利用的范圍。目前已有國際先進(jìn)的炭黑生產(chǎn)企業(yè)成功將炭黑尾氣回用作炭黑反應(yīng)爐的燃料，開拓了炭黑尾氣綜合利用的新篇章。

3.8 生產(chǎn)工藝領(lǐng)域的其他新探索

目前國際先進(jìn)的炭黑生產(chǎn)企業(yè)仍在進(jìn)行一些炭黑生產(chǎn)節(jié)能減排新技術(shù)、新設(shè)備的探索，包括：炭黑反應(yīng)爐內(nèi)富氧燃燒，城市煤氣等其他燃料氣用作反應(yīng)爐二次燃料，進(jìn)一步提高原料油預(yù)熱溫度，炭黑干燥爐采用分段式燃燒等。這些新技術(shù)、設(shè)備的成功實施也將進(jìn)一步推動炭黑行業(yè)清潔生產(chǎn)水平的提高，因此應(yīng)當(dāng)引起國內(nèi)炭黑生產(chǎn)企業(yè)的足夠重視。

4 資源能源利用清潔生產(chǎn)指標(biāo)設(shè)置

4.1 炭黑產(chǎn)品收率

對于任何生產(chǎn)性工業(yè)企業(yè)，主要產(chǎn)品的收率都是表征生產(chǎn)效率的關(guān)鍵指標(biāo)。炭黑生產(chǎn)也是如此。實際生產(chǎn)過程中，炭黑產(chǎn)品的收率在使用不同類型、質(zhì)量的原料油，生產(chǎn)不同牌號的產(chǎn)品時有所不同，一般在40%～65%（即消耗1 t原料得到的炭黑產(chǎn)品率）。相對而言，高比表面積型號的炭黑，其粒徑較小，產(chǎn)品收率也相應(yīng)較低。

為便于對比不同企業(yè)生產(chǎn)不同牌號產(chǎn)品時的產(chǎn)品收率，可以考慮通過利用“相對當(dāng)量”，將不同牌號的產(chǎn)品換算成標(biāo)準(zhǔn)牌號產(chǎn)品下的產(chǎn)量，然后再加以對比。這種方法在中橡集團(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計院起草的《炭黑單位產(chǎn)品能耗限額（征求意見稿）》已經(jīng)得到了應(yīng)用。

以N330為例，經(jīng)參考有關(guān)資料，建議對于炭黑產(chǎn)品收率設(shè)置為：國際先進(jìn)水平＞60%，國內(nèi)先進(jìn)水平55%～60%，國內(nèi)基本水平＞45%。

4.2 炭黑生產(chǎn)的綜合能耗

鑒于炭黑生產(chǎn)高能耗的特點，各地已經(jīng)陸續(xù)出臺了一些關(guān)于炭黑生產(chǎn)能耗的限額標(biāo)準(zhǔn)。如：DB37/752-2007山東省地方標(biāo)準(zhǔn)——橡膠用炭黑產(chǎn)品能耗限額；DB12/046.37-2011天津市地方標(biāo)準(zhǔn)——產(chǎn)品單位產(chǎn)量綜合能耗計算方法及限額：第37部分-炭黑。國標(biāo)委也早在2008年即制定計劃，組織編制炭黑單位產(chǎn)品能耗限額的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。

參考對比以上3個文件中關(guān)于炭黑產(chǎn)品能耗的限定值，以N330牌號炭黑為例，建議能耗標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為：國際先進(jìn)水平為＜2.15 t標(biāo)準(zhǔn)煤/t炭黑，國內(nèi)先進(jìn)水平＜2.25 t標(biāo)準(zhǔn)煤/t炭黑，國內(nèi)基本水平為＜2.5 t標(biāo)準(zhǔn)煤/t炭黑。

4.3 單位產(chǎn)品用水量

炭黑產(chǎn)品生產(chǎn)中主要的用水環(huán)節(jié)包括：反應(yīng)爐中使用的急冷水、濕法造粒過程中添加的工藝水、反應(yīng)設(shè)備本身需要的冷卻水、生產(chǎn)區(qū)域地面清洗產(chǎn)生的沖洗水和尾氣洗滌器產(chǎn)生的廢水。其中反應(yīng)爐使用的急冷水和濕法造粒添加水是主要的生產(chǎn)用水環(huán)節(jié)，可占全部生產(chǎn)用水的50%以上，且最終全部以尾氣或廢氣的形式排入大氣環(huán)境。因此，炭黑生產(chǎn)對水資源的消耗也是相當(dāng)可觀的。

我國人均水資源并不豐富，國務(wù)院2012年年初剛剛出臺了關(guān)于實行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見，因此，對于炭黑生產(chǎn)設(shè)置用水量限額是非常必要的。

據(jù)對2008年上半年部分炭黑生產(chǎn)企業(yè)情況的統(tǒng)計，生產(chǎn)每噸炭黑產(chǎn)品（N330）消耗水6.8 t[10]，可以考慮設(shè)置為國內(nèi)清潔生產(chǎn)的基本水平，從而推動炭黑企業(yè)在水資源節(jié)約方面做出更多努力。據(jù)所掌握的資料，單位產(chǎn)品炭黑生產(chǎn)耗水量約3～9 t。其中部分企業(yè)由于通過燃燒炭黑尾氣生產(chǎn)外供蒸汽，相較其他炭黑企業(yè)其單位產(chǎn)品耗水量將有所升高。

值得注意的是，由于炭黑生產(chǎn)過程中有相當(dāng)部分的水資源是用于反應(yīng)爐急冷降溫，實施采用更高效的空氣預(yù)熱器，設(shè)置在線急冷鍋爐等節(jié)能措施也可以一定程度上減少水資源的消耗。

5 炭黑產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)指標(biāo)設(shè)置

國內(nèi)采用爐法炭黑生產(chǎn)的主要原料是煤焦油，其主要組分是多環(huán)芳烴化合物和雜環(huán)化合物，成分非常復(fù)雜。在高溫裂解生產(chǎn)炭黑過程中，不可避免仍會有微量的多環(huán)芳烴（PAHs）或吸附、或結(jié)合在炭黑粒子上，進(jìn)入炭黑產(chǎn)品，并隨著對炭黑產(chǎn)品的應(yīng)用被帶往下游終端用戶。由于PAHs具有致癌、致畸的健康危害性，對于炭黑產(chǎn)品中的PAHs含量也應(yīng)給予足夠的重視?？煽紤]在清潔生產(chǎn)指標(biāo)中對于炭黑產(chǎn)品中的PAHs含量加以關(guān)注。

目前關(guān)于炭黑產(chǎn)品致癌或產(chǎn)品中PAHs含量目前尚無強(qiáng)制性限值要求。對于應(yīng)用炭黑產(chǎn)品較多的輪胎及非輪胎橡膠用炭黑，目前也無PAHs限制法規(guī)要求。但是歐盟及美國食品和藥品管理局對于用作著色劑的特種炭黑中的PAHs已經(jīng)有具體限值的要求。根據(jù)對某國內(nèi)生產(chǎn)的炭黑產(chǎn)品（N330）進(jìn)行的測試，炭黑中苯并（a）芘含量＜0.1×10-6，16 種 PAHs總量為 1 821.6 ×10-6[11]。

6 污染物產(chǎn)生及廢物回收利用清潔生產(chǎn)指標(biāo)設(shè)置

6.1 廢水污染物的產(chǎn)生及利用

爐法炭黑生產(chǎn)中，正常情況下生產(chǎn)工藝本身一般無廢水排放。與生產(chǎn)工藝相關(guān)的排水環(huán)節(jié)主要包括：生產(chǎn)區(qū)域地面、設(shè)備沖洗水，循環(huán)冷卻水排水和開停車等特殊情況下使用尾氣洗滌器時產(chǎn)生的尾氣洗滌廢水。另外，根據(jù)炭黑尾氣綜合利用的方式和尾氣處理方式，可能還會產(chǎn)生鍋爐廢水和脫硫廢水。

此外配套生產(chǎn)部分一般還有實驗室廢水、生活污水和生產(chǎn)區(qū)、儲罐區(qū)初期雨水排放。

地面、設(shè)備沖洗水和尾氣洗滌廢水中的主要特征污染物為洗滌下來的炭黑顆粒，即表征為懸浮物。一般情況下炭黑生產(chǎn)廢水中COD＜300 mg/L，懸浮物SS＜150 mg/L，石油類＜10 mg/L。由于炭黑生產(chǎn)廢水水質(zhì)簡單，而生產(chǎn)普通橡膠炭黑對于反應(yīng)爐中使用的急冷水、濕法造粒用水水質(zhì)要求不高，一般通過對炭黑生產(chǎn)廢水進(jìn)行絮凝沉淀處理即可滿足回用生產(chǎn)的水質(zhì)要求，炭黑生產(chǎn)廢水可以做到“零排放”。根據(jù)筆者掌握的資料，建議設(shè)置國內(nèi)先進(jìn)水平噸炭黑產(chǎn)品化學(xué)需氧量產(chǎn)生指標(biāo)為0.6 kg/t，噸炭黑產(chǎn)品懸浮物產(chǎn)生指標(biāo)為0.3 kg/t，炭黑生產(chǎn)廢水回用率100%。

一些國際先進(jìn)的炭黑生產(chǎn)企業(yè)除了將炭黑生產(chǎn)廢水全部綜合利用外，也可以將生活污水處理后回用于生產(chǎn)，甚至將雨水收集處理后回用，節(jié)約了水資源，減輕了環(huán)境負(fù)擔(dān)。除了一些特種炭黑生產(chǎn)企業(yè)由于產(chǎn)品質(zhì)量限制的原因，廢水回用途徑較少，難以達(dá)到“零排放”的要求。通過優(yōu)化工藝和實現(xiàn)水的梯級利用，其他炭黑生產(chǎn)企業(yè)全面達(dá)到廢水“零排放”也已經(jīng)指日可期。

6.2 炭黑尾氣的產(chǎn)生及利用

因為炭黑尾氣中含有各種有毒有害化學(xué)物質(zhì)，炭黑尾氣是爐法炭黑生產(chǎn)過程中的一個主要廢氣污染源。炭黑生產(chǎn)企業(yè)一般通過鍋爐、干燥爐對炭黑尾氣進(jìn)行燃燒處理，并回收利用其燃燒產(chǎn)生的熱能[12]。盡管通過燃燒，炭黑尾氣中的大部分污染物都得以去除，但其中的硫化物如硫化氫、二硫化碳等則最終轉(zhuǎn)化為二氧化硫，氨、氰化物等則轉(zhuǎn)化為氮氧化物，隨燃燒煙氣排入大氣環(huán)境。因此，在炭黑尾氣得到燃燒綜合利用后，其對環(huán)境的排放主要表現(xiàn)為二氧化硫和氮氧化物這兩項常規(guī)廢氣污染物。

炭黑尾氣中的硫元素成分主要來源于炭黑生產(chǎn)所使用的原料油，且最終幾乎全部轉(zhuǎn)換為二氧化硫排入大氣，因此理論上通過以下3個基本數(shù)據(jù)就可以計算得到通過炭黑尾氣排放的二氧化硫。（1）原料油中的含硫量；（2）炭黑產(chǎn)品的收率；（3）炭黑產(chǎn)品的含硫量。

以國內(nèi)典型的原料油含硫率0.8%、炭黑產(chǎn)品收率60%、炭黑產(chǎn)品含硫量0.5%計算，生產(chǎn)每噸炭黑產(chǎn)品排放二氧化硫16.7 kg。在我國當(dāng)前仍面臨嚴(yán)峻的二氧化硫減排形勢下，炭黑尾氣燃燒處理應(yīng)強(qiáng)制要求配套相應(yīng)的脫硫設(shè)施。鑒于炭黑尾氣燃燒排放二氧化硫（末端脫硫治理前）的可預(yù)計性，在清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中可不單獨設(shè)置廢氣二氧化硫（末端治理前）排放的定量指標(biāo)，而是結(jié)合脫硫效率設(shè)置二氧化硫最終排放的（末端治理后）定量指標(biāo)，借此推動炭黑生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)選低硫原料，優(yōu)化工藝，加大廢氣治理投入，改善環(huán)境績效表現(xiàn)。

炭黑尾氣燃燒生成氮氧化物的過程較為復(fù)雜，盡管理論上炭黑生產(chǎn)所用的原料油中氮元素含量越低，最終尾氣排放中的氮氧化物濃度也越低。事實上氮氧化物的形成還受到助燃空氣與燃料比、反應(yīng)溫度、燃燒溫度、燃燒停留時間等多種因素的影響。據(jù)了解生產(chǎn)每噸炭黑產(chǎn)品排放的氮氧化物（以NO2計）為6～15 kg，建議設(shè)置噸炭黑產(chǎn)品氮氧化物產(chǎn)生指標(biāo)（末端脫硝治理前）國內(nèi)先進(jìn)水平為10 kg/t，鼓勵炭黑生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)清潔生產(chǎn)原則，優(yōu)先通過采用控制過量助燃空氣、分段式燃燒、低氮燃燒器或優(yōu)先采購低氮原料油等措施，從源頭降低氮氧化物的產(chǎn)生，提高清潔生產(chǎn)水平。

6.3 含炭黑廢氣的產(chǎn)生及利用

炭黑半成品、成品在造粒、干燥、包裝過程中大多都是通過氣力輸送，產(chǎn)生的含炭黑塵廢氣需經(jīng)過處理后排放。對炭黑生產(chǎn)企業(yè)而言，排放到大氣環(huán)境中的炭黑不僅僅是廢氣污染物，更是損失的產(chǎn)品，因此他們都有動力采用更先進(jìn)的處理措施，降低排放量。目前炭黑企業(yè)采用較多的是反吹風(fēng)式或脈沖式布袋過濾器。采用了耐高溫玻璃纖維膜材料濾袋的過濾器對炭黑塵的過濾效率可高達(dá)99.9%以上[13]，可以滿足炭黑塵日常達(dá)標(biāo)排放的要求（GB16297-1996，大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中表2碳黑塵濃度標(biāo)準(zhǔn) 18 mg/m3）。因此筆者認(rèn)為在清潔生產(chǎn)指標(biāo)體系中可暫不考慮設(shè)置噸產(chǎn)品炭黑塵（末端除塵治理前）排放指標(biāo)，而是考慮設(shè)置噸產(chǎn)品炭黑塵排放量指標(biāo)，從而推動炭黑生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)化設(shè)計、升級袋濾器，減少炭黑塵排放量。

6.4 廢物回收利用指標(biāo)

爐法炭黑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物主要包括：等外品炭黑、廢水處理系統(tǒng)收集的污泥、廢棄的包裝材料、生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)泄漏的原料油、維修產(chǎn)生的廢機(jī)油等。等外品炭黑一般可以降級銷售，根據(jù)炭黑的性質(zhì)，炭黑廢水處理污泥一般不作為危險廢物管理，可交由有資質(zhì)的處理單位與其他燃料一起摻燒。廢棄的包裝材料可以回收再利用。各種廢油一般作為危險廢物管理，可交由有資質(zhì)的單位回收綜合利用或焚燒處理，但從控制二次環(huán)境污染角度，不建議對各種廢油進(jìn)行填埋處置。更換產(chǎn)生的廢氣處理濾袋一般作為工業(yè)固體廢物交由有資質(zhì)的單位填埋處理。

由此可見爐法炭黑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物數(shù)量有限，環(huán)境風(fēng)險低，容易處理，可考慮不設(shè)置定量的廢物產(chǎn)生量等清潔生產(chǎn)指標(biāo)，而是將廢物處理作為環(huán)境管理要求的一部分進(jìn)行控制。

7 環(huán)境管理要求

7.1 環(huán)境管理的常規(guī)要求

在常規(guī)的環(huán)境管理要求方面，炭黑生產(chǎn)企業(yè)與其他企業(yè)并無不同。首先需要符合國家和地方有關(guān)法律、法規(guī)的要求，各項污染物排放達(dá)到國家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)、總量控制和排污許可證的管理要求。應(yīng)該建立健全專門的環(huán)境管理機(jī)構(gòu)，配備具有相應(yīng)知識能力的環(huán)境管理人員。鼓勵按照ISO14001標(biāo)準(zhǔn)、GB/T24001標(biāo)準(zhǔn)建立并有效運(yùn)行環(huán)境管理體系，積極主動組織參與清潔生產(chǎn)審核。對廢氣、廢水等環(huán)保治理設(shè)施建立標(biāo)準(zhǔn)操作流程，建立健全運(yùn)行、監(jiān)控、監(jiān)測體系和文件檔案管理制度，定期組織操作人員培訓(xùn)，確保環(huán)保治理設(shè)施長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行。建立固體廢棄物管理制度，設(shè)立管理臺賬，危險廢物轉(zhuǎn)移、處置計劃符合當(dāng)?shù)毓腆w廢棄物管理部門的要求。定期維護(hù)固體廢棄物臨時儲存、處置場所和設(shè)施，定期對固體廢棄物運(yùn)輸和處理、處置接收單位進(jìn)行核查，確保廢物最終得到安全環(huán)保的處理。

7.2 其他環(huán)境管理要求

根據(jù)炭黑行業(yè)和爐法炭黑生產(chǎn)工藝的特點，建議在環(huán)境管理方面考慮對爐法炭黑生產(chǎn)企業(yè)設(shè)置其他有針對性的要求，如：

（1）定期開展節(jié)能審計，提高能源利用效率；

（2）開展水平衡調(diào)查和節(jié)水審計；

（3）對原料油的含硫率、含氮率指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，設(shè)置目標(biāo)納入日常管理；

（4）定期開展土壤、地下水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，預(yù)防土壤、地下水污染；

（5）脫硫、脫硝設(shè)施設(shè)置在線監(jiān)測，確保重點污染物排放滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和總量控制指標(biāo)要求；

（6）對炭黑塵環(huán)境排放點設(shè)置在線監(jiān)測[14]和預(yù)警體系，確保過濾系統(tǒng)高效運(yùn)行，炭黑塵長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；

（7）編制環(huán)境污染事故應(yīng)急預(yù)案，并定期演練。

8 結(jié)語

清潔生產(chǎn)從源頭入手的理念對于促進(jìn)節(jié)能減排和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式具有重要意義。2012年2月29日，經(jīng)全國人大常委會批準(zhǔn)修訂后的《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》也對企業(yè)清潔生產(chǎn)審核制度進(jìn)行了強(qiáng)化和完善。針對我國炭黑行業(yè)總體產(chǎn)能大和高能耗的特點，炭黑行業(yè)的清潔生產(chǎn)應(yīng)引起環(huán)保部門的重視。建議盡快組織編制炭黑行業(yè)的清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)相關(guān)企業(yè)積極開展清潔生產(chǎn)審核，提高資源、能源利用效率，引導(dǎo)炭黑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

對清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中評價指標(biāo)值的確定，尤其是定量指標(biāo)值的確定，除了應(yīng)通過工藝流程、物料衡算等理論方法進(jìn)行計算外，還需要充分結(jié)合生產(chǎn)實際，對行業(yè)內(nèi)的相關(guān)企業(yè)進(jìn)行廣泛調(diào)查，統(tǒng)計掌握典型數(shù)據(jù)。建議組織中國橡膠工業(yè)協(xié)會炭黑分會等國內(nèi)炭黑生產(chǎn)行業(yè)協(xié)會和卡博特等世界知名跨國炭黑生產(chǎn)企業(yè)開展詳盡調(diào)查、討論，科學(xué)確定合理的清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系。

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