基于“第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)”對甘肅省水泥行業(yè)精確產(chǎn)排污系數(shù)的研究

韋性庫

（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅 蘭州 730000）

“第二次全國污染源普查”(以下簡稱“二污普”)工作是我國的重大國情調(diào)查措施，是我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)性工作之一。“二污普”工作是我國的一項(xiàng)重大的政治任務(wù),普查結(jié)果將為打好打勝污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)、補(bǔ)齊生態(tài)環(huán)境保護(hù)短板、全面建成小康社會、建設(shè)美麗中國提供翔實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料和強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。甘肅省第二次全國污染源普查從2017 年開展，歷時(shí)三年多，圓滿完成了各項(xiàng)預(yù)定任務(wù)，獲得大量翔實(shí)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為全面判斷甘肅省環(huán)境形勢、提高環(huán)保監(jiān)管水平打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)要開發(fā)應(yīng)用好普查成果，進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和污染治理工作，探索走出一條代價(jià)小、效益好、排放低、可持續(xù)的環(huán)境保護(hù)新道路，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

1 研究內(nèi)容

本研究利用數(shù)據(jù)調(diào)查法對甘肅省水泥制造行業(yè)日產(chǎn)熟料大于2000t 的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)排污系數(shù)核算，因新型干法水泥熟料工藝廢氣污染物二氧化硫、氮氧化物主要產(chǎn)生于窯尾廢氣排放口，且水泥熟料煅燒基本為堿性燃燒環(huán)境，絕大部分二氧化硫被原料吸收進(jìn)入產(chǎn)品，水泥行業(yè)窯尾排放口監(jiān)測數(shù)值基本未檢出，因此僅選擇氮氧化物參與產(chǎn)排污系數(shù)核算。

水泥行業(yè)環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測數(shù)據(jù)是在最大生產(chǎn)負(fù)荷下對企業(yè)產(chǎn)排污狀況的一次全面測試，具有很強(qiáng)的代表性，因此我們選擇環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測數(shù)據(jù)來進(jìn)行產(chǎn)排污系數(shù)核算。對不同區(qū)域污染物排放情況進(jìn)行比較，為甘肅省水泥制造行業(yè)提供更精確的排污總量核算參考，并將本研究計(jì)算出的產(chǎn)排污系數(shù)與二污普《系數(shù)手冊》給出的產(chǎn)排污系數(shù)進(jìn)行比較分析。

2 水泥行業(yè)主要工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié)分析

水泥生產(chǎn)過程可概括為三個(gè)階段：生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨。生料制備是將生產(chǎn)水泥的石灰質(zhì)原料、硅質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后，按一定配比、磨細(xì)為成分適宜、質(zhì)量均勻的生料粉(干法)的生產(chǎn)過程；熟料煅燒是將生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融得到以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料；水泥粉磨是將熟料配以一定比例的混合材、緩凝劑共同磨細(xì)為水泥產(chǎn)品。

水泥行業(yè)中的氮氧化物主要是熟料煅燒工段的回轉(zhuǎn)窯窯尾產(chǎn)生，煙氣脫硝主要采用低氮燃燒＋選擇性非催化還原法（SNCR），SNCR 技術(shù)在旋窯水泥廠脫硝系統(tǒng)上廣泛運(yùn)用。該法將氨水（質(zhì)量濃度20%～25%）或尿素溶液（質(zhì)量濃度30%～50%）通過霧化噴射系統(tǒng)直接噴入分解爐合適溫度區(qū)域（850～1050℃）霧化后的氨與N0X進(jìn)行選擇性非催化還原反應(yīng)，將N0X轉(zhuǎn)化成無污染的N2。當(dāng)反應(yīng)溫度過低時(shí)，反應(yīng)效率會降低；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度過高時(shí)，氨會直接氧化成N2和N0。SNCR 法的脫硝效率為40%～80%，低于選擇性催化還原法（SCR）的脫硝效率（80%～90%）而SNCR 法的費(fèi)用只有SCR 法的1/5左右。SNCR 法脫硝的主要工藝流程為：還原劑氨水通過車輛運(yùn)輸裝載入氨水儲存罐，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)和系統(tǒng)反饋的信號，氨水經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入噴射系統(tǒng)，在噴嘴內(nèi)和壓縮空氣混合，霧化后噴入分解爐，使之與煙氣中的N0X化合。

3 研究樣本的選取及數(shù)據(jù)的收集

3.1 甘肅省水泥行業(yè)樣本選取

本研究選取甘肅省不同區(qū)域各規(guī)模、工藝具有代表性的水泥企業(yè)進(jìn)行研究，共計(jì)選取2000t 以上水泥生產(chǎn)企業(yè)15 家19 條生產(chǎn)線，占甘肅省2000t以上的水泥熟料生產(chǎn)線總數(shù)的50%。

3.2 水泥廠數(shù)據(jù)獲取

本研究收集了相關(guān)水泥制造企業(yè)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。因水泥行業(yè)環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測數(shù)據(jù)是在最大生產(chǎn)負(fù)荷下對產(chǎn)排污狀況的一次全面考核，水泥制造企業(yè)環(huán)保設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的代表性，因此選用環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測數(shù)據(jù)來進(jìn)行產(chǎn)排污系統(tǒng)的核算。

4 產(chǎn)排污系數(shù)核算

實(shí)測法產(chǎn)污系數(shù)核算是通過對水泥熟料生產(chǎn)線污染物產(chǎn)生量除以產(chǎn)品產(chǎn)量得到水泥行業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)，污染物排放總量除以其產(chǎn)品產(chǎn)量得到水泥行業(yè)的排污系數(shù)。

P產(chǎn)=G產(chǎn)/M P排=G排/ M

P產(chǎn)：工段某污染物對應(yīng)的產(chǎn)污系數(shù)；

G產(chǎn)：工段某污染物的產(chǎn)生量；

M：工段所使用的原料（燃料）總量；

P排：工段某污染物對應(yīng)的排污系數(shù)；

G產(chǎn)：工段某污染物的排放量。

本研究將選取的甘肅省水泥行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模分為兩個(gè)類別，日產(chǎn)能大于4000t 熟料生產(chǎn)線及日產(chǎn)能大于2000t 而小于4000t 熟料生產(chǎn)線。

經(jīng)樣本企業(yè)數(shù)據(jù)核算，甘肅省水泥行業(yè)日產(chǎn)2000～4000t 熟料生產(chǎn)線氮氧化物產(chǎn)污系數(shù)為1.00～2.12，排污系數(shù)為0.30～0.76。經(jīng)取平均值計(jì)算，甘肅省水泥行業(yè)2000～4000t 熟料生產(chǎn)線其氮氧化物綜合產(chǎn)、排污系數(shù)分別為1.593、0.54。甘肅省水泥行業(yè)日產(chǎn)4000t 以上熟料生產(chǎn)線氮氧化物產(chǎn)污系數(shù)為1.26～2.45，排污系數(shù)為0.50～0.90。經(jīng)取平均值計(jì)算，甘肅省水泥行業(yè)日產(chǎn)4000t 以上熟料生產(chǎn)線其氮氧化物綜合產(chǎn)、排污系數(shù)分別為1.808、0.67。具體產(chǎn)排污系數(shù)見表1-3。

表1 甘肅省水泥行業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)核算結(jié)果一覽表

續(xù)表1

表2 二污普水泥制造行業(yè)排污系數(shù)一覽表

表3 甘肅省水泥制造行業(yè)綜合排污系數(shù)一覽表

5 核算結(jié)果分析

從核算結(jié)果來看甘肅省水泥行業(yè)日產(chǎn)2000～4000t 熟料生產(chǎn)線氮氧化物產(chǎn)污系數(shù)（1.593）與二污普《核算系數(shù)手冊》中數(shù)值（1.571）基本一致，日產(chǎn)4000t 以上熟料生產(chǎn)線綜合產(chǎn)污系數(shù)（1.808）大于二污普核算系數(shù)（1.267）。目前河北、山西等省份陸續(xù)出臺嚴(yán)格的水泥工業(yè)污染物排放地方標(biāo)準(zhǔn)，而甘肅省目前執(zhí)行的 《水泥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013）[2]中規(guī)定，熟料煅燒窯外排廢氣中氮氧化物執(zhí)行400 mg/m3，該標(biāo)準(zhǔn)對于目前甘肅省新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)來說比較容易達(dá)標(biāo)，所以各水泥生產(chǎn)企業(yè)從燃料源頭、工藝控制等過程并未將抑制氮氧化物產(chǎn)生量作為主要考慮因素，造成全省水泥企業(yè)氮氧化物產(chǎn)污系數(shù)要高于二污普 《核算系數(shù)手冊》 中給出的全國平均水平。

6 結(jié)論

本研究利用實(shí)測法計(jì)算得出甘肅省水泥行業(yè)2000～4000t 熟料生產(chǎn)線其氮氧化物綜合產(chǎn)、排污系數(shù)分別為1.593、0.54。日產(chǎn)4000t 以上熟料生產(chǎn)線綜合產(chǎn)、排污系數(shù)分別為1.808、0.67。與二污普《系數(shù)手冊》 相比較可知本研究中日產(chǎn)2000～4000t 熟料生產(chǎn)線氮氧化物產(chǎn)污系數(shù)（1.593）與二污普給出的（1.571）基本一致，日產(chǎn)4000t 以上熟料生產(chǎn)線綜合產(chǎn)污系數(shù)（1.808）大于二污普核算系數(shù)（1.267）。

監(jiān)測數(shù)據(jù)法計(jì)算水泥行業(yè)氮氧化物產(chǎn)排污系數(shù)時(shí)，能精確計(jì)算出水泥行業(yè)的排污系數(shù)，因監(jiān)測過程是一個(gè)動態(tài)的跟蹤過程，能隨時(shí)反映出企業(yè)工藝狀況及污染物治理設(shè)施運(yùn)行變化而產(chǎn)生的污染物排放變化。