基于生態(tài)文明視角下水泥行業(yè)氮氧化物排放績效標準研究——以浙江省為例

文/俞麗麗> 陳 微 謝 曄

引言

闡述了浙江省水泥的產(chǎn)量、氮氧化物排放現(xiàn)狀及存在的問題，指出水泥行業(yè)氮氧化物排放績效標準的基本概念及主要技術(shù)；基于生態(tài)文明的視角下，制定出浙江省水泥行業(yè)氮氧化物排放績效標準，并對其所產(chǎn)生的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益進行深入分析，為浙江省水泥行業(yè)氮氧化物排放績效標準的貫徹和實施奠定基礎，同時為生態(tài)、循環(huán)、可持續(xù)水泥發(fā)展產(chǎn)業(yè)化道路的實現(xiàn)提供借鑒。

水泥工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)建設和人民生活不可缺少的基礎原材料工業(yè)。但同時水泥工業(yè)也是對礦物原料進行加工處理的高耗能重污染工業(yè)，采用的生產(chǎn)設備多為大型重型設備，是污染大氣環(huán)境最為嚴重的行業(yè)之一，在能源消耗和污染排放中占有突出地位。其排出氣溶膠污染物和氣體污染物（各種含塵氣體和二氧化硫、氮氧化物等）對人體、動植物、氣象和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品都會造成很大的危害。

就浙江省而言，作為水泥生產(chǎn)大省，2009年水泥產(chǎn)量達到10797萬噸，居于全國第四位。根據(jù)污染源普查動態(tài)更新數(shù)據(jù)，2010年水泥行業(yè)是浙江省除電力行業(yè)以外NOx排放量最大的行業(yè)（排放量為9.30萬噸，NOx的處理效率處于比較低的水平，其排放量占到全省工業(yè)企業(yè)NOx排放總量（69.41萬噸）的13.4%，是浙江省NOX排放總量居高不下的重要原因。

在此背景下，迫切需要對水泥行業(yè)生產(chǎn)進行現(xiàn)狀調(diào)查與評估，與國內(nèi)外水泥行業(yè)工藝、技術(shù)裝備比較，對氮氧化物產(chǎn)生水平和典型治理技術(shù)進行評價，制定適應于浙江省的水泥工業(yè)主要大氣污染物排放績效標準，以反映近年來浙江水泥工業(yè)先進技術(shù)的發(fā)展和指導未來的發(fā)展趨勢，推動浙江省水泥行業(yè)的加速發(fā)展，為浙江省實現(xiàn)污染物總量控制和排污權(quán)交易提供基礎依據(jù)。

氮氧化物排放績效標準基本概念及其技術(shù)治理思路

所謂環(huán)境排放績效標準（GPS），是指根據(jù)生產(chǎn)單位產(chǎn)品產(chǎn)量所允許排放污染物的量，是一項能綜合反映工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中能源利用效率和污染物排放情況的重要指標，綜合反映了工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)效率、燃料質(zhì)量、污染治理狀況與排放量等因素，已經(jīng)被普遍論證為最為公平、科學的方法。

就水泥行業(yè)而言，氮氧化物排放績效標準是以水泥企業(yè)單位產(chǎn)品產(chǎn)量（主要為水泥熟料）所排放的氮氧化物的排放量作為基準的新的污染物排放標準（通常以千克/噸形式表示）。作為一項政策性和技術(shù)性都很強的工作，不但要滿足國家主要污染物排放總量控制目標，而且還要考慮水泥行業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平、污染治理技術(shù)水平以及標準實施操作等問題。其制定的基本思路包括以下幾點。

一是通過對調(diào)查、監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，全面調(diào)查水泥行業(yè)各污染源的實際狀況，包括企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)效率、污染治理狀況與污染物排放量等內(nèi)容，準確評估浙江省水泥行業(yè)NOx的排放績效現(xiàn)狀，為績效標準體系設計提供基礎。二是結(jié)合全省水泥行業(yè)NOx排放績效現(xiàn)狀評估結(jié)果，通過對國內(nèi)外水泥行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢研究，清潔生產(chǎn)控制要求、典型治理技術(shù)的探討、氮氧化物產(chǎn)生排放濃度及排放水平等內(nèi)容，結(jié)合水泥行業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)規(guī)模、污染物處理技術(shù)等，提出浙江省水泥行業(yè)NOx排放績效標準體系。三是深入分析工藝技術(shù)因素對排放績效指標體系的影響，對國內(nèi)外廣泛應用的減排技術(shù)進行應用潛力及減排能力評估，結(jié)合浙江環(huán)境管理的要求，如區(qū)域環(huán)境質(zhì)量要求、污染物排放標準、總量控制目標等進行綜合分析，進行浙江省水泥行業(yè)NOx削減技術(shù)及應用潛力評價，綜合以上分析評價結(jié)果確定浙江省水泥行業(yè)NOx排污績效標準參考值、注意事項等。

浙江省水泥氮氧化物排放現(xiàn)狀及存在的問題

浙江省水泥行業(yè)氮氧化物排放現(xiàn)狀

截至2012年底，浙江省水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)61家，熟料生產(chǎn)線78條（不含已關(guān)?；蛉晡瓷a(chǎn)水泥窯），總設計生產(chǎn)能力196970t/d，熟料產(chǎn)量5662萬噸。全年氮氧化物（NOx）排放量93359噸，占全省工業(yè)排放總量的14.6%。噸熟料NOx排放量1.27千克-1.87千克，平均排放量1.64千克。大部分水泥窯噸熟料NOX排放量在1.8千克以下，僅有2.5%的水泥窯噸熟料NOx排放量略大于1.8千克。

各設區(qū)市中，杭州NOx排放量最大，排放量為23860噸，占全行業(yè)排放總量的25.6%；湖州、衢州的NOx排放量次之，排放量分別為21811噸、19520噸，占比分別為23.4%、20.9%；金華、紹興的NOx排放量再次之，排放量分別為14569噸、8838噸，占比分別為15.6%、9.5%；嘉興、寧波NOx排放量相對較小，排放量為3080噸、1618噸，占比分別為3.3%、1.8%；溫州、舟山、臺州、麗水無熟料生產(chǎn)企業(yè)。

本研究項目共對省35條水泥生產(chǎn)線NOx排放情況進行了調(diào)查，平均排放濃度554mg/m3，最低值117mg/m3（采取SNCR），最高值1246mg/m3。水泥窯的NOx濃度是動態(tài)變化的，這與窯和分解爐的運行控制密切相關(guān)，平均會有20%左右的變化（同一水泥窯長期監(jiān)測結(jié)果），企業(yè)會根據(jù)在線反饋的數(shù)據(jù)及時調(diào)整，保證窯況的均衡穩(wěn)定。

從35條生產(chǎn)線NOx平均排放濃度累計分布看，目前88.6%的水泥窯平均排放濃度在現(xiàn)行標準800mg/m3以下，20.0%的水泥窯平均排放濃度控制在400mg/m3以下。

浙江省水泥行業(yè)發(fā)展存在的主要問題

綜合對近年來浙江省水泥行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及氮氧化物排放情況的分析，主要還存在以下幾方面的問題。

一是水泥行業(yè)總體規(guī)模不大，設計生產(chǎn)能力較小。浙江全省89條熟料生產(chǎn)線的產(chǎn)能合計21.27萬噸/日，折算平均產(chǎn)能2390噸/條·日，低于全國平均水平（全國新型干法水泥生產(chǎn)線1637條，設計熟料產(chǎn)能16億噸，折算平均產(chǎn)能2678噸/條·日）。另外，全省尚有產(chǎn)能小于2000噸/日的熟料生產(chǎn)線30條，合計產(chǎn)能29770噸/日，占到全省總產(chǎn)能的14%，根據(jù)《關(guān)于做好水泥企業(yè)氮氧化物減排工作的通知》（浙環(huán)發(fā)〔2012〕83號），這部分產(chǎn)能均屬于浙江省在十二五期間必須整合、淘汰的范圍，在十二五已經(jīng)過半的情況下，如何整合、產(chǎn)能如何控制的工作壓力較大。

二是區(qū)域發(fā)展不平衡。全省熟料產(chǎn)量主要集中在杭州、湖州、衢州和金華四市，合計4867萬噸，占到全省熟料總產(chǎn)量的85%以上。但全省熟料生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)負荷僅為72.9%，產(chǎn)量最大的杭州和湖州生產(chǎn)負荷均不到70%，且呈現(xiàn)逐年下降的態(tài)勢。而對應的，寧波水泥企業(yè)常年處于超負荷運行狀態(tài)。企業(yè)數(shù)量眾多但規(guī)模小、散，利潤空間小，部分企業(yè)長時間不能穩(wěn)定生產(chǎn)也給污染治理設施的正常運行帶來隱患，帶來的環(huán)境壓力也較大。

三是脫硝設施建設投運有待加快。全省189條熟料生產(chǎn)線中，僅有3條生產(chǎn)線采用了低氮燃燒技術(shù)，僅有9條生產(chǎn)線在2012年末建成投運SNCR、氧化吸收等廢氣脫硝設施，占比不足5%，且設計脫硝效率基本在60%以下。大部分熟料生產(chǎn)企業(yè)尚未形成脫硝規(guī)模，難以滿足氮氧化物總量減排的要求。

構(gòu)建基于生態(tài)文明視角下浙江省水泥行業(yè)氮氧化物排放績效標準

標準制定依據(jù)

（1）《國務院關(guān)于印發(fā)“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》（國發(fā)〔2011〕26號）；（2）《國務院關(guān)于印發(fā)國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃的通知》（國發(fā)〔2011〕42號）；（3）《水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》（國家發(fā)改委〔2006〕第50號會令）；（4）《水泥行業(yè)準入條件》（工原〔2010〕第127號）；（5）《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB4915-2004）；（6）新《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（征求意見稿）；（7）《水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)標準》（HJ467－2009）；（8）《水泥廠設計規(guī)范規(guī)定》（GB50259-2008）；（9）《浙江省“十二五”主要污染物總量減排目標責任書》；（10）《浙江省節(jié)能減排行動計劃和綜合性工作實施方案》（浙政發(fā)〔2011〕87號）；（11）《關(guān)于做好水泥企業(yè)氮氧化物減排工作的通知》（浙環(huán)發(fā)〔2012〕83號）。

績效標準制定原則

（1）根據(jù)水泥工業(yè)先進生產(chǎn)工藝（新型干法）和可行污染控制技術(shù)，制訂排放績效限值。不區(qū)分工藝（窯型）、規(guī)模的差異，鼓勵采用先進工藝，推動水泥行業(yè)轉(zhuǎn)型升級；（2）不區(qū)分新老污染源，現(xiàn)有和新改建污染源采用統(tǒng)一的績效標準，鼓勵水泥生產(chǎn)企業(yè)提升生產(chǎn)技術(shù)裝備水平，淘汰中小型新型干法水泥熟料生產(chǎn)線；（3）不設過渡期，促使現(xiàn)有企業(yè)盡早完成煙氣脫硝改造，產(chǎn)生減排成效；（4）綜合考慮經(jīng)濟技術(shù)的可行性；（5）符合浙江省各地的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境規(guī)劃的要求和目標；（6）滿足國家和浙江省有關(guān)政策標準要求。

績效標準值制定

（1）浙江省97.5%的水泥窯噸熟料NOx在1.8千克以下，全省平均1.64千克，考慮到現(xiàn)有企業(yè)實際情況，水泥窯NOx初始排放績效值取1.8千克/噸熟料；（2）SNCR脫硝效率與噴氨量密切相關(guān)，一般NH3：NO為1時，效率在60%左右，氨逃逸較少。雖然一些SNCR脫硝效率較高，但考慮到氨逃逸的臭味擾民問題，以及上游合成氨生產(chǎn)的高能耗、增加氨氮排放（同樣是總量控制指標）問題，不宜追求過高脫硝效率，維持55%左右的綜合脫硝效率是合理的；（3）考慮到水泥脫硝剛剛起步，建成運行的脫硝項目均采用SNCR技術(shù)，SCR（選擇性催化還原）技術(shù)在國內(nèi)尚無成功應用案例。國外也是應用SNCR技術(shù)較多，SCR僅有少數(shù)幾套裝置在示范運行。因此“十二五”期間水泥窯NOx限值制訂是基于SNCR技術(shù)。未來，隨著SCR技術(shù)的成熟、可行及環(huán)保要求的進一步提高，可基于SCR技術(shù)、SNCR-SCR復合技術(shù)，實現(xiàn)更嚴格的排放控制要求；（4）滿足國家新標準（現(xiàn)有企業(yè)450mg/m3，新建企業(yè)320mg/m3）的要求，滿足浙江省350mg/m3排放限值及脫硝效率不小于55%的要求；（5）鑒于浙江省整體環(huán)境現(xiàn)狀和水泥行業(yè)整體發(fā)展現(xiàn)狀，排放績效限值達到或嚴于發(fā)達國家水平。

綜合以上考慮，浙江省水泥NOx排放績效限值取0.8千克/噸熟料，換算成濃度約為300mg/m3左右，符合相關(guān)標準。

結(jié)語

對于整個社會，氮氧化物排放績效標準的頒布將促進水泥行業(yè)的清潔生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)升級和可持續(xù)發(fā)展，研究成果的應用可促進行業(yè)、區(qū)域和全國水泥行業(yè)污染排放控制，帶動相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，從而切實改善浙江省大氣污染狀況；制定科學合理的氮氧化物排放績效標準，還可為制定法規(guī)性的技術(shù)指標和準則提供依據(jù)和參考，有助于指導經(jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。