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150、100、50 !NOx减排哪个更适合水泥行业现状?

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政府持续加大生态文明建设力度,环保早已成为各行业敏感词。特别是针对一些高能耗、高污染的传统产业如钢铁、煤炭等都面临着产业转型、环保升级,水泥行业也不例外。

当前,水泥行业施行的是GB 4915-2013大气污染物排放标准,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物三项污染物排放指标分别为30mg/m³、200mg/m³和400mg/m³,重点区域执行20mg/m³、100mg/m³和320mg/m³标准。

而2018年以来,随着环保和错峰生产力度的不断加码,“超低排放”概念植入水泥行业,多省市连续出台水泥工业大气污染物特别排放值实施计划,积极要求1-2年内水泥行业全部完成超低排放改造,多数地区要求颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度要分别不高于10mg/m³、50mg/m³、100mg/m³。

部分省市水泥水泥工业大气污染物排放标准

据不完全统计,目前已经出台水泥工业大气污染物特别排放值实施计划或提出特别排放值的省市已经达到两位数。

2017年5月,江苏省环保厅印发关于开展全省非电行业氮氧化物深度减排的通知,其中水泥行业2019年6月1日前氮氧化物排放不高于100 mg/m3。与原标准GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》中特别排放限值为320mg/m3相比,此次收严幅度最大。2019年8月1日前,南京、无锡、常州、苏州、南通、扬州、镇江、泰州等沿江八市现有企业仍按《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》(环境保护部公告2013年第14号)中的有关要求执行。

2018年2月,河南省提出了水泥行业超低排放限值,2018年10月底前,鼓励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10mg/m³、50mg/m³、150mg/m³。随后,洛阳、开封、许昌、信阳、郑州等市相继出台地方推进计划。

2018年4月,河北省出台水泥工业大气污染物排放标准,要求水泥窑的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m³、50mg/m³、150mg/m³。现有企业2019年12月31日前仍执行DB13/2167-2015,自2020年1月1日起执行上述标准,新建企业自标准制定之日起执行。

2018年12月,四川印发关于做好2019-2020年水泥行业错峰生产工作的通知。通知要求四川水泥企业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放达到10 mg/m³、50 mg/m³、50 mg/m³才能免于错峰生产;颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放达到10 mg/m³、50 mg/m³、100 mg/m³的可享受不低于错峰生产基准天数的80%;颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放达到10 mg/m³、50 mg/m³、150 mg/m³可享受不低于错峰生产基准天数的90%。

四川省绵阳市出台相关文件,制定了污染物浓度执行标准:在基准氧含量10%的环境下,颗粒物排、二氧化硫、氮氧化物放要小于10 mg/m³、50 mg/m³、150 mg/m³。

更有甚者,据“2019唐山市重点行业深度治理科技成果转化对接会”上传来消息,河北省唐山市水泥企业需要在2019年9月底前将粉尘、二氧化硫、氮氧化物分别控制到不高于10mg/m³、30mg/m³、50mg/ m³。

此外,浙江、广东、湖北、内蒙古、陕西、山西等省市也都出台了相应指示,要求实现水泥行业特别排放值。

从以上省市出台的排放标准来看,颗粒物与二氧化硫的排放值要求基本相差不大,主要是氮氧化物不同,主要为150 mg/m³、100 mg/m³、50 mg/m³三个层级。据业内人士表示,当前水泥行业颗粒物与硫的排放基本能够满足超低排放的要求,实现氮氧化物的超低排放是最困难的。

目前水泥行业常用的脱氮技术

当前关于水泥厂脱氮技术主要有SNCR(非选择性催化还原)与SCR(选择性催化还原技术),两种技术各有利弊。

SNCR(非选择性催化还原)由于其成本相对较低得以在行业中广泛使用,可其技术的弊端就是通常脱硝率在40%-60%之间,若要进一步提升效率需要对烧成系统以及SNCR脱硝系统进行深度改造(不是所有水泥厂都具备改造条件),或者直接加喷氨水。如果过量的使用氨水就会造成氨逃逸问题与二次污染,况且据资料显示氨也是形成雾霾的重要元素,这就意味着在实现超低排放的过程中,现有水泥企业的SNCR装置可能存在力不从心的情况。

SCR(选择性催化还原技术)以氨水或尿素为脱硝剂,在吸收塔内的催化剂作用下作催化选择吸收,脱硝率可达90%以上,但其技术,成本高、风险大。据业内人士表示,虽然河南宏昌水泥利用此技术实现了实现氮氧化物排放量低于50mg/m3,但运行时间还不到一年,尚需考验。

另外,中国水泥网记者在走访河南地区时与当地相关人员进行了交流,据其表示SCR(选择性催化还原技术)系统一旦出现阻塞那么氮氧化物会出现“整体排放”的现象,更让人震惊的是,SCR(选择性催化还原技术)使用的催化剂通常含有某种有毒物质,对人体会造成一定程度上的危害,一些一线人员对操作此系统存在避让情况。

根据现行国家标准,对于水泥行业氮氧化物的排放要求为400 mg/m³,重点区域为320mg/m³,而一些地方政府出台标准要求达到150 mg/m³、100 mg/m³、50 mg/m³,如此低的排放标准水泥企业真的能够达到吗?目前水泥企业又有何脱氮技术能够支撑这些标准呢?就此问题笔者还请教了一些相关专业人士。

对于水泥行业氮氧化物的超低排放不同人士给出了不同看法,其中部分人士认为超低排放是大势所趋,只是需要成熟的脱氮技术来支撑;而另一些人认为水泥行业本身就不应当推进超低排放。

某专业人士认为,中国现在的水泥企业氮氧化物的排放出现两个极端化。据其统计,当前有5%-10%的水泥厂能够实现Nox排放100 mg/m3左右,20%的水泥厂Nox排放值在800 mg/m3左右,其中上下差别显着,一般情况下,大部分水泥厂Nox的排放都在400-600 mg/m3之间。

另外,据此人士表示,从环保部最近公布的大气质量氮氧化物的排放源来看,水泥工业的氮氧化物排放并不占主要因素,占全行业的十分之一左右,移动的交通工具比如汽车汽油的排放的氮氧化物比例最大。所以总的来说此人士认为水泥行业的超低排放并不科学,特别是一些地区要求氮氧化物达到50 mg/m3,这只能加大所谓的氨逃逸问题造成二次污染,并没有实现超级排放的真正意图。

某水泥厂技术总工认为,当下超低排放的趋势是值得肯定的但不应当出现“大跃进”的情况,市场的大力引导必须要有过硬的技术来支撑,而当下总的来看并没有哪一种成熟的脱氮技术能够满足当下氮氧化物的排放要求。在提出一些排放标准时应当全面考虑其是否能够实现以及实现标准会带来的负面作用。当下大多数水泥厂使用的SNCR技术并不能够达到所谓的超低排放,而SCR技术并不成熟并且还存在一定问题如催化剂的中毒现象、粉尘阻塞、成本高。

此人士还认为未来水泥厂实现超低排放要走SCR技术脱氮这条路,但首先要解决SCR当前遇到的问题,研究低温催化剂和隔离催化剂技术。这也为水泥行业提供一个方向就是政府应当大力鼓励支持技术研究,而不是一味的要求水泥厂来拉动超低排放。

也有一些教授认为一些其他国家也特别重视大气保护,而他们对水泥行业氮氧化物要求并没有那么高,普遍排放值为400 mg/m³左右,而我们某些省市却大力推崇超低排放其实就是为了取得错峰生产时期的豁免权,但实际上他们一般都实现不了所说的超低排放,就算有的地方实现超低排放也是通过大量的喷氨水。

中国水泥协会会长乔龙德在2018年水泥行业50强企业论坛上提出了他的看法,他认为水泥企业下一步新的排放标准要朝着氮氧化物排放小于100 mg/m³的方向发展。

总体来看,水泥工业的超低排放是行业面向高质量发展的必然要求,也符合当前生态文明建设方向,但是超低排放应该控制到怎样的水平?怎样整合现有技术实现氮氧化物的有效减?这些问题都值得业内深思。