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水泥脫硝義不容辭 企業企盼三大支撐

發布日期:2012-07-18 11:59 發布者:admin

作者:馬澤民 (中國水泥協會副會長,重慶水泥協會秘書長)

(來源:數字水泥網) 

    國發[2011]26號文件即《國務院關于印發“十二五”節能減排綜合性工作方案的通知》明確指出:“十二五”期間,全國氮氧化物排放量比“十五”削減10%,其總量控制目標已下達各省、自治區、直轄市。眾所周知,在水泥熟料生產排放的煙氣中,含有大量的氮氧化物(NOx)。它是繼火電煙氣、機動車尾氣之后的第三大排放源。水泥脫硝義不容辭,刻不容緩。

一、 我國水泥脫硝現狀

(一)  探索示范階段

    2011年底,我國在役新型干法水泥生產線1513條。到今年5月底,安裝建設有水泥脫硝設施的僅為6條(詳見表1)。

表1:

 

 企業名稱 規模(t/d) 投運時間
北京金隅集團新北水泥有限公司 3000 2007年
廣東臺泥(英德)水泥有限公司 6000 2008年
湖南中材湘潭水泥有限公司 5000 2011年
四川成都都江堰拉法基瑞安有限公司 3500 2011年12月初
陜西聲威建材集團有限公司 2500 2012年4月
廣西南雁西普水泥公司 1500 2012年4月

 

    5年左右時間,才建成6條線,它們各條線的投資、運行情況,脫硝效率、真實的成本和運行費用如何?尚不清楚。

(二) 方興未艾階段

    1、 今年五月底止,在我國西部12個省(區、市)中,83.3%在行動

     重慶市:2012年2月21日,重慶市發出了渝委辦[2012]16號文件,要求9個企業18條新型干法水泥生產線,年底建成脫硝裝置;目前有6條線處于建設調試階段,其它處于可研或招標階段。四川省:2011年11月7日,四川省人民政府辦公廳發出了川辦函[2011]247號文件,《轉發環境保護廳關于“十二五”降氮脫硝工作意見的通知》,“十二五”期間完不成的,將停止對該水泥企業的供電。云南省:環保廳約談遠東水泥有限公司,安排脫硝工程建設。貴州省:省環保廳向全省9個市(州)發函,要求火電、水泥行業須建脫硝設施:4000t/d以上及2000t/d以下的生產線綜合脫硝效率要求達到75%以上,2000t/d至4000t/d的生產線綜合脫硝效率要求達到40%以上,省政府每季度進行普查。寧夏:5月2日下午,召開了2012年全區主要污染物減排工作會議,今年全面啟動水泥企業的低氮燃燒工程;平羅恒達水泥公司2500t/d生產線脫硝項目已簽約。新疆:在“十二五”工程減排措施中,新增煙氣脫硝工程(水泥熟料生產線脫硝工程)。陜西:2011年陜西省環保廳、咸陽市政府相繼發出有關文件,要求水泥企業開展脫硝工程建設。青海:環保廳確定“42321”目標,抓緊鹽湖海納、互助金圓、湟中祁連山等水泥企業脫硝工程建設。內蒙古:今年3月21日,煙氣脫硝和煙塵控制技術交流會在鹽城召開。廣西:廣西西普南雁水泥有限公司脫硝示范2000t/d生產線,2012年4月25日已投入運行。

    2、 今年五月底止,在我國中部6個省中,100%在行動

    河南:河南省新鄉市強制當地水泥企業脫硝改造。新鄉市共有新型干法生產線18條以上,2012年底以前開工建設水泥脫硝,2013年前必須完成。湖南:水泥行業脫硝進入倒計時。2013年前,全省2000t/d以上生產線全部實施低氮燃燒技術改造,脫硝率達到30%以上;4000t/d以上生產線必須配備SNCR設施,脫硝效率60%以上;已脫硝企業擅自停運、逾期未建企業一律停產。江西:4月6日,江西環保廳召開2012年脫硫脫硝建設項目座談會,江西南方等8家水泥企業分別介紹了脫硝項目建設進度。湖北:黃石市環保局對全市7家水泥生產廠提出了減排要求,加快對現役生產線進行低氮燃燒技術改造,3月底各企業提出具體方案,對“十二五”不安裝脫硝設施的水泥企業將足額征收NOx排污費。安徽省:采取多項措施加快推進水泥行業減排,今年水泥行業實施低氮燃燒改造技術項目15個。省里正在研究出臺相關政策,從資金、技術等方面給減排企業以支持。山西:3月16日,山西省環保廳強勢推進水泥行業脫硝。新建或改擴水泥熟料線一律按《水泥行業準入條件》執行綜合脫硝率不低于60%;所有現役新型干法水泥生產線今年全部完成低氮燃燒技術改造,脫硝率不低于30%,4000t/d及以上生產線,2013年底建成投入運行。其他線,2014年6月底全部建成。

    3、 今年五月底止,在我國東部10個省(市)中,70%在行動

    北京、天津、上海三個直轄市,起步早。河北:臨城奎山冀東水泥脫硝工程開工,擬6月底建成。廣東:水泥企業實施廣東地方新標準。從今年1月1日起,廣東、珠三角大部分地區開始執行廣東省《水泥工業大氣污染物排放標準》,NOx排放濃度限定值550mg/Nm3,余下區域自2014年執行;今年廣東抓17條示范線,且廣東環保廳明確補貼政策:2012年和2013年脫硝的水泥企業,按每條線300萬元和150萬元的標準補貼,2014年上脫硝裝置的企業不補貼。浙江:杭州先行先試NOx排放濃度的政策規定最牛。杭州市主要污染物減排工作領導小組辦公室,以杭減辦[2011]30號文件提出:2012年9月底前完成現役12家水泥企業16條熟料生產線脫硝工程,水泥企業煙氣脫硝率保證達到85%以上(NOx排放濃度≤150mg/Nm3),脫硝裝置保證運轉率95%以上,脫硝設備靠引進壽命15年以上,脫硝不得造成二次污染,即SCR和SNCR-SCR氨逃逸控制在8mg/m3(干基、標準狀態)以下。失效催化劑應優先進行再生處理,無法再生的應進行無害化處理。其脫硝資金由市財政按項目總投資的30%補貼,其中,4000-5000t/d的生產線最高補貼690萬元/條,2500t/d的生產線最高補貼480萬元/條,各區、縣(市)配套補貼不少于40%,其余企業自籌。山東:現役水泥企業>2000t/d的生產線,必經進行低氮燃燒技術改造,并配套煙氣脫硝設施。福建:現役2000t/d的水泥生產線,兩年內完成脫硝改造。2012年底前,對≥4000t/d的生產線實行低氮燃燒器改造,并建成脫硝裝置,綜合脫硝率達到60%以上;2013年底前,對≥2000t/d<4000t/d的水泥生產線,進行低氮燃燒器改造,并建成脫硝裝置,綜合脫硝率50%以上;對于<2000t/d以下的生產線,脫硝率達到30%以上。

    4、 今年五月底止,在我國東北3個省中,67%在行動             

    黑龍江:脫硫脫硝納入重點監管,19家水泥企業年內完成低氮燃燒改造工程。吉林省:全面開展水泥行業氮氧化物減排攻堅戰。一是2012年7月底,現役10條4000t/d及以上生產線全部配備脫硝設施;二是2013年7月底,10條2000t/d熟料線全部完成低氮燃燒技術改造工程;三是新建、改造、擴建的生產線按《水泥行業準入條件》驗收,綜合脫硝率不低于60%;四是加大監管NOx征收力度和超排處罰力度。今年全省將安排2000萬元資金補貼水泥企業脫硝。綜上所述,全國4/5以上的省、自治區、直轄市都在轟轟烈烈地開展水泥脫硝工作。

二、水泥脫硝技術綜述

    根據水泥窯氮氧化物的形成機理,水泥窯降氮減排的技術措施有兩大類:

     一類是從源頭上治理。控制煅燒中生成NOx。其技術措施:①采用低氮燃燒器;②分解爐和管道內的分段燃燒,控制燃燒溫度;③改變配料方案,采用礦化劑,降低熟料燒成溫度。

    另一類是從末端治理。控制煙氣中排放的NOx,其技術措施:①“分級燃燒+SNCR”,國內已有試點;②選擇性非催化還原法(SNCR),國內已有試點;③選擇性催化還原法(SCR),目前歐洲只有三條線實驗;③SNCR/SCR聯合脫硝技術,國內水泥脫硝還沒有成功經驗;④生物脫硝技術(正處于研發階段)。

    總之,國內開展水泥脫硝,尚屬探索示范階段,還未進行科學總結。各種設計工藝技術路線和裝備設施是否科學合理、運行可靠?脫硝效率、運行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都將經受實踐的檢驗。

     筆者認為:水泥工業環境治理和保護,已經從治理粉塵為重心正向治理三大廢氣(SO2、NOx、CO2)轉變;污染物排放治理發展趨勢將從重末端治理(過渡階段)逐步轉向重源頭治理,既實現節能、又達到減排。

三、水泥企業對脫硝的困惑

    水泥脫硝已成必然。環保履責緊抓,企業愿意緊跟,協會鼎力緊推。但是,市水泥協會在調研中也聽到企業諸多反映,有必要實話實說與水泥同仁共享:

    1、脫硝市場有四多,亟待整頓

    ①設計施工單位多。誰都有資質,天天打電話,企業有點煩。

    ②項目報價離譜多。相同規模的生產線脫硝裝置報價高、低相差3~4倍,使人費解。

    ③脫硝效率吹的多。設計施工單位完全按政策規定說話,理想化多,不管企業運行成本,說達到什么濃度排放就可達到什么濃度排放,使人迷惘。

    ④財政補貼隨意多。國家對火電脫硝明確了電價補貼標準,但水泥脫硝至今沒有說法,水泥脫硝補貼難免因企而異,有失公允。

    2、脫硝企業疑問多,亟待消除

    ①水泥脫硝,按不同生產線規模、不同工況、不同熟料產量、在NOx排放濃度本底值不清楚的情況下,要達到相同的脫硝效率,合理的噸投資大致是多少?企業心中無底。

    ②國內現采用的工藝技術路線,國產設備是否成熟?企業心中無數。

    ③為保證公平競爭, 使遵章守法的企業不吃虧,如何加強監管監測?企業心中打鼓。

    ④氮氧化物排放濃度的新標準何時公布、實施?企業特別企盼。

    ⑤調動水泥企業脫硝積極性政策何時出臺?企業特別企盼。

   ⑥國家標準與政策規定如何銜接?例如:工信部第[2012]582號文件提出,到“十二五”末,NOx在2009年基礎上降低25%;工信部《水泥工業“十二五”規劃》明確提出:NOx排放總量降低10%:;工信部工原[2012]第127號和國家制定的國民經濟和社會發展的“十二五”《規劃》都明確指出:新建或改造、擴建水泥熟料生產線安裝效率不低于60%的煙氣脫硝裝置;但現在執行的GB4915-2004《水泥工業大氣污染物排放標準》中明確規定:氮氧化物排放濃度為800mg/m3,單位產品排放量為2.4Kg。客觀存在國家標準的指標與國家政策規定的氮氧化物排放濃度指標如何銜接?

四、水泥脫硝是項系統工程

    水泥企業采用“SNCR”方法脫硝,并非水泥企業一家之事。它受到不少制約。不僅涉及生產、流通、分配和消費,而且涉及到工業、農業、商業、交通、公安、能源、物價、環保、安全監管和質檢等政府多個部門。

    采用SNCR方法脫硝,還原劑是最大消耗品(但對于SCR脫硝來說催化劑的消費量更多)。水泥脫硝一般選用尿素或氨水(不選擇液氨 —— 危險品)作還原劑,但是尿素、氨水又是通過合成氨轉換而生產出來的,可是合成氨單位產品綜合能耗相當高(詳見表2)。

表2:

企業類型 原料類型 單位產品綜合能耗限值(kgcet/t)
現役企業 優質無煙煤塊 ≤1900
非優質無煙煤塊 ≤2200
天然氣、焦爐氣 ≤1650

新建企業

先進企業

優質無煙煤塊 ≤1500
非優質無煙煤塊 ≤1800
天然氣、焦爐氣 ≤1150
說明:現身合成氨生產企業,噸合成氨耗天然氣1000m3左右,折標煤1330kg;噸合成氨可產1.7噸尿素,20%濃度和25%濃度的氨水分別可產5噸和4噸。

    

    現以重慶18條2500t/d線脫硝為例, 若NOx排放的本底值為1000mg/Nm3左右,NOx排放要降到500 mg/Nm3以下,年減排NOx為21060噸,則必須采用SNCR脫硝,若選擇氨水(濃度25%)作還原劑,則年需耗氨水62280噸。既相當于消耗合成氨15570噸→必然增加化工廠綜合能耗25691噸(標煤)→經信委必然增加化工廠天然氣用量和用電指標→必然增加化工廠合成氨水污染物排放(化學需氧量23.36噸、氨氮9.3噸、氰化物0.047噸、SS10.90噸、石油類1.56噸、揮發酚0.031噸、硫化物0.156噸、排水量155700噸)→勢必涉及到環保部門對合成氨生產企業污染物控制總量指標→涉及物價部門如何確定用于水泥工業脫硝的氨水、尿素價格以及化工廠增用天然氣價格如何確定→涉及增加運送氨水、尿素到水泥廠的社會運量及公安交通安全暢通→涉及農業主管部門將尿素、氨水調出農業系統→涉及市政府節能、減排辦公室對水泥企業脫硝增加了單位產品能源消耗和廢棄物排放量如何考核→涉及國家標準制定部門修改相關標準→涉及質監部門對水泥產品質量標準檢驗等。

 

    同時,筆者近期還看到有關火電廠《脫硫脫硝經濟性分析》的報道:火電廠采用氨法和尿素法脫硫脫硝的運行費用,與采用石灰石、石膏法脫硫-SCR法聯合脫硫脫硝進行了比較,其結論是:分別為1/5和1/2左右。由此,我們必然聯想:若全國所有火電廠和所有新型干法水泥生產線分別采用“SCR”法和“SNCR”法脫硝,則需消耗氨水、尿素多少萬噸?合成氨化工廠需增加天然氣多少萬立方米?增加用電量多少萬千瓦小時?火電廠需增加煤炭消耗多少萬噸?增加二氧化碳排放多少萬噸?合成氨化工廠又增加水污染物排放量多少萬噸?上述等問題都需有答案啊!

五、 水泥企業對脫硝的企盼

    水泥脫硝既然是一個龐大的系統工程,企業企盼國家出臺標準、政策和技術的支撐

    1、水泥脫硝必須要有符合科學的、可行的“標準”支撐

    國家有關文件規定的NOx排放濃度不能替代國家標準,更不能等于國家標準。企業企盼國家出臺新的NOx排放標準,企業才有方向和目標,水泥脫硝心中才踏實。

    ①我國水泥工業氮氧化物排放濃度限定值的演變

    從無到有,從寬到嚴的漸進過程(詳見表3)。

表3:

 

 

發布年份 標準代號及名稱 Nox限值(mg/Nm3)
1985 GB4915-85《水泥工業污染物排放標準》  
1996 GB4915-1996《水泥工業大氣污染物排放標準》 800
2004 GB4915-2004《水泥工業大氣污染物排放標準》2005年1月1日執行 800
2007 DB11/501-2007《北京大氣污染物綜合排放標準》
其中 I時段:2008年6月1日投產前企業執行 550
II時段:2008年6月1日投產后企業執行 500
2007 DB50/251-2007《重慶市水泥工業大氣污染物綜合排放標準》
其中 I時段:主城區2008.7.1~2011.12.31執行 800
II時段:主城區2012年1月1日起執行 800
2010 DB44/818-2010《廣東水泥工業大氣污染物綜合排放標準》2012年1月1日起執行 550(珠三角大部分地區)

 

    據權威部門調查:我國新型干法水泥NOx的排放濃度,加權平均約為800mg/Nm3。其中≥4000t/d及以上生產線(占全國地區56.87%,860條)加權平均<800mg/Nm3;<4000t/d以下生產線加權平均>800mg/Nm3。由此可見,當前相當多的水泥生產線,NOx排放濃度超過GB4915-2004限定值。

    ②發達國家水泥窯氮氧化物排放標準(詳見表:4)。

表4:

國家 Nox (mg/Nm3) 國家 Nox (mg/Nm3)
美國 900 歐盟

老線<800

新線<500

奧地利 <450 日本 480

 

 

    德國要求更為嚴格,<500mg/Nm3。當使用替代燃料>60%時,則NOx的排放要求小于320 mg/Nm3,當100%使用替代燃料時,則NOx的排放要求小于200 mg/Nm3。且嚴格執行在線監測。

    ③科學修訂相關標準勢在必行

     對水泥企業脫硝,建議國家在開展調查研究,摸清我國水泥工業大氣污染物排放單位產品能源消耗和現行水泥標準執行結果的客觀數據基礎上,結合我國當今的生產力發展水平,科學、合理地修訂GB4915-2004《水泥工業大氣污染物排放標準》,因水泥窯要使用替代燃料、協同處置廢棄物等,故也科學修訂GB16780-2007《水泥單位產品能源消耗限額》、GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》等標準以及相關的檢測方法和檢驗標準。

    2、水泥脫硝必須要有調動企業積極性的“政策”支撐

    水泥脫硝企業是主體,脫硝會增加企業投資、能源消耗、生產運營成本,還可能產生二次污染。當前,在水泥產能過剩、效益下滑之際,企業企盼國家出臺調動水泥脫硝積極性的政策,一切問題才能迎刃而解。現特提出如下政策建議:

   ①水泥脫硝要增加生產成本,建議國家:將電力行業煙氣脫硝的補償機制引入水泥行業;

   ②以尿素和氨水作還原劑的脫硝企業,建議國家:將農用生產資料補貼的價格機制引入水泥行業脫硝;

   ③營造公平競爭環境,確保脫硝企業正常運行。建議國家:對脫硝企業按連續在線監測數據計算且減半征收排污費;對未脫硝企業按物料衡算法3倍標準征收排污費,對不與主機同步運轉且享受國家財政補貼的水泥脫硝企業,按未脫硝企業征收排污費,并限期連本帶息收回財政補貼資金;

   ④對實施脫硝的水泥企業,建議國家:按專家評審的工程項目總投資額度給予三年期的財政貼息補助;

   ⑤為保證水泥脫硝效率,建議國家:制定設計、施工、設備制造、施工監理單位等準入水泥脫硝市場的條件。

    3、水泥脫硝必須要有成熟的“工藝技術”支撐

    為保證水泥脫硝效果,企業企盼國家對已實施水泥脫硝企業進行調研總結,推廣成熟的工藝技術路線及關鍵設備,實現“低投資、國產化、低成本、零排放(無二次污染物排放)、運行好、效果好”的脫硝目標。
                                         
參考文獻:
1、《能源研究與利用》雜志:史古飛、熊源泉、印建樸,
《脫硫脫硝經濟性分析》,文章編號:1001-5523[2010]02-0048-0049
2、GB21344-2004《合成氨單位產品綜合能耗限額》
3、GB13458-2001《合成氨工業水污染物排放標準》

 
 
 

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