吳善淦:水泥工業(yè)綠色發(fā)展及超低排放若干技術(shù)問(wèn)題
近年來(lái),我國(guó)水泥行業(yè)積極踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念,水泥企業(yè)在污染物治理、環(huán)保改造、固危廢消納、減污降碳等方面都有了顯著改觀,水泥行業(yè)正朝著綠色高質(zhì)量發(fā)展的方向不斷邁進(jìn)。
看到眼前一亮的水泥企業(yè)現(xiàn)狀,合肥水泥研究設(shè)計(jì)院教授級(jí)高工、原袋委會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)吳善淦在“中國(guó)水泥行業(yè)綠色發(fā)展高峰論壇暨超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)”上作了《水泥工業(yè)綠色發(fā)展及超低排放若干技術(shù)問(wèn)題》為主題的精彩演講,分享了自己對(duì)于中國(guó)水泥工業(yè)綠色發(fā)展及超低排放的看法。
1、從綠色發(fā)展和超低排放看水泥工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步
水泥工業(yè)的綠色發(fā)展是社會(huì)發(fā)展的需要。國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)政策法規(guī),如工信部、生態(tài)環(huán)境部等連續(xù)發(fā)布《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》、《減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案》等多項(xiàng)政策法規(guī),明確到2025年,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型要取得顯著成效,綠色低碳技術(shù)裝備普遍應(yīng)用,能源資源利用水平穩(wěn)步提升,碳排放以人為本污染物排放強(qiáng)度進(jìn)一步降低等目標(biāo)。
1.1水泥工業(yè)環(huán)境保護(hù)的技術(shù)進(jìn)步
改革開(kāi)放幾十年,我們都見(jiàn)證了水泥工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,水泥排放強(qiáng)度是持續(xù)降低的,1996年以前水泥行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn),顆粒物排放是150~600mg/Nm3 ,對(duì)SOx和NOx沒(méi)有排放要求?,F(xiàn)在的超低排放要求顆粒物、SOx和NOx要求是10mg/Nm3、35mg/Nm3和50mg/Nm3。
1.2水泥大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的變化
(GB4915)各版本顆粒物排放限值的變化(單位:mg/Nm3)
排放標(biāo)準(zhǔn)(GB4915)修訂根據(jù)版本的變化的預(yù)測(cè):
版本修訂時(shí)間:2023年左右;
顆粒物:≤5~10mg/Nm3;NOx:≤50mg/Nm3;SOx:≤35mg/Nm3。
1.3關(guān)于碳排放問(wèn)題
水泥行業(yè)每年到底排了多少碳?
生態(tài)環(huán)境部評(píng)估中心2021年的數(shù)據(jù):1010家水泥熟料企業(yè)能源消費(fèi)總量約1.87億噸標(biāo)煤,經(jīng)核查二氧化碳排放量達(dá)12.82億噸,這數(shù)據(jù)值是否準(zhǔn)確?
吳善淦認(rèn)為,按國(guó)家能源局,二氧化碳排放系數(shù)(t/tce)每公斤標(biāo)煤排放0.67公斤(日本為0.68公斤,美國(guó)為0.69公斤);每消耗1度電排放0.272公斤。如果按2021年度18.43億噸熟料產(chǎn)量計(jì)算,水泥行業(yè)碳排放總量與生態(tài)環(huán)境部評(píng)估中心的數(shù)據(jù)差別太大,要解決碳排放問(wèn)題,數(shù)據(jù)應(yīng)該力求準(zhǔn)確。
2、關(guān)于水泥行業(yè)的綠色發(fā)展問(wèn)題
綠色工業(yè)要以人為本、生態(tài)化、節(jié)約化、高效化、低碳化和高科技化,能夠提高其原材料投入過(guò)程中的資源利用效率、降低排放過(guò)程中的污染物排放量,生產(chǎn)出符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
水泥生產(chǎn)過(guò)程就是綠色工業(yè)的一部分。鋼鐵、電力等行業(yè)大量固體廢棄物問(wèn)題得到解決,現(xiàn)在水泥行業(yè)還在開(kāi)發(fā)利用廢棄物替代原燃料的研究。
2.1水泥窯協(xié)同處置固廢問(wèn)題
水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物是水泥工業(yè)綠色發(fā)展的內(nèi)容之一,但固廢的種類很多。固體廢棄物的分類有:
①按其危險(xiǎn)狀況可分為有害廢物和一般廢物;
②按其形狀可分為固體的塊狀廢物、粒狀廢物、粉狀廢物和泥狀的污泥;
③按其化學(xué)性質(zhì)可分為有機(jī)廢物和無(wú)機(jī)廢物;
④按其管理可分為:工業(yè)固體廢物、城市固體廢物(城市垃圾)和危險(xiǎn)固體廢物(有害固體廢物)三大類;
⑤按其來(lái)源可分為工業(yè)固體廢物、礦業(yè)固體廢物、城市固體廢物(城市垃圾)、農(nóng)業(yè)固體廢物和放射性固體廢物等五類。
水泥工業(yè)處置廢棄物應(yīng)根據(jù)自身工藝特點(diǎn)確定處理哪些種類,對(duì)水泥產(chǎn)品、混凝土的耐久性和工藝會(huì)有什么影響。
吳善淦認(rèn)為,現(xiàn)在很多企業(yè)的水泥窯協(xié)同處置城市固體廢棄物需要考慮以下問(wèn)題:
①VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)問(wèn)題也就是惡臭問(wèn)題:城市固廢的惡臭主要來(lái)源于廚余垃圾的有機(jī)物質(zhì),對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),能否達(dá)到《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB37822-2019);
②HCl問(wèn)題:由于我國(guó)飲食習(xí)慣,我國(guó)城市固廢中氯離子偏高,焚燒廢氣中HCl最高達(dá)到1600 mg/Nm3,危廢焚燒處置中此數(shù)值可高達(dá)3000 mg/Nm3以上。這需要引起我們水泥工業(yè)足夠的重視;
③處置的成本問(wèn)題:垃圾焚燒廠在處理生活垃圾有垃圾處理費(fèi)和上網(wǎng)電費(fèi)(國(guó)網(wǎng)和地方)的補(bǔ)助來(lái)維持正常生產(chǎn);水泥窯協(xié)同處置城市固體廢棄物也是需要建設(shè)輔助設(shè)施等相關(guān)投資的,垃圾處理費(fèi)應(yīng)該是可以跟市政部門(mén)結(jié)算,但電費(fèi)補(bǔ)助如何爭(zhēng)取國(guó)家政策,結(jié)算的政策是否能夠落實(shí)。
吳善淦還指出,危險(xiǎn)廢物共八大類460多種,不是所有的危廢都適合采用水泥窯協(xié)同處置。危廢除了焚燒外,有的還應(yīng)采取高壓滅菌、化學(xué)處理、微波輻射等多種無(wú)害化處理措施,建議水泥行業(yè)制定相關(guān)的技術(shù)政策,確定哪些危廢是適合水泥窯協(xié)同處置,且不會(huì)對(duì)水泥和混凝土產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響。
同時(shí),危廢的運(yùn)輸和儲(chǔ)存都需要專用的配套設(shè)施;如果用水泥窯協(xié)同處置醫(yī)療廢物,就應(yīng)采用不會(huì)造成對(duì)人類和動(dòng)物感染的運(yùn)輸和儲(chǔ)存專用設(shè)備,如最近幾年對(duì)新冠感染時(shí)期醫(yī)療廢棄物的處置。
3、超低排放治理技術(shù)中的問(wèn)題探討
3.1政策背景及要求
生態(tài)環(huán)保部2023年8號(hào)文件《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施水泥行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》,全面啟動(dòng)水泥行業(yè)超低排放改造,促進(jìn)環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善,進(jìn)一步推進(jìn)水泥行業(yè)綠色升級(jí)已經(jīng)形成趨勢(shì)。
推進(jìn)水泥行業(yè)全流程、系統(tǒng)化環(huán)境治理,提升精細(xì)化環(huán)境管理水平,堅(jiān)持源頭防控、過(guò)程管控、末端治理全面發(fā)力,協(xié)同推進(jìn)減污降碳,明確了有效提高水泥行業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益的工作目標(biāo),2025年前要完成水泥行業(yè)超低排放改造,增加了無(wú)組織排放、監(jiān)測(cè)要求和氨逃逸問(wèn)題。
表1、水泥行業(yè)有組織超低排放限值
表2、水泥行業(yè)無(wú)組織超低排放措施
表3、水泥行業(yè)超低排放監(jiān)測(cè)監(jiān)控點(diǎn)位
3.2水泥工業(yè)顆粒物超潔凈排放
水泥行業(yè)顆粒物的治理應(yīng)有合理的排放要求。當(dāng)下節(jié)能要考慮系統(tǒng)阻力、耗材要考慮濾袋使用壽命,減少濾袋使用量就是降低資源的利用和廢氣的排放,如果水泥生產(chǎn)要做到超潔凈排放就要執(zhí)行空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn),不建議水泥行業(yè)提超潔凈排放。
3.3水泥工業(yè)NOx超低排放
超低排放政策要求NOx排放達(dá)到50mg/Nm3,且要求氨逃逸控制在8mg/Nm3以下。要達(dá)到這個(gè)要求只采用SNCR脫硝技術(shù)困難較大,即使采用SCR脫硝技術(shù),有的工藝過(guò)程的氨逃逸控制在8mg/Nm3以下也不簡(jiǎn)單。
超低排放走在前面的電力行業(yè)有過(guò)測(cè)試,氨逃逸會(huì)造成袋式除塵系統(tǒng)中濾袋阻力的升高和袋式除塵器本體及排風(fēng)管道的腐蝕,在濾袋的基布層檢測(cè)出硝酸銨和硫酸銨成分,從化學(xué)組份分析這是不難理解的,這幾年水泥行業(yè)已有多家企業(yè)的窯尾袋式除塵器在更換濾袋后幾個(gè)月阻力就升高至1500Pa以上,這需要引起整個(gè)行業(yè)的重視。
3.4水泥工業(yè)SOx超低排放
SOx是從原材料和煤煅燒過(guò)程中產(chǎn)生的。我國(guó)各地的煤種品種多、區(qū)別大,這幾年水泥行業(yè)也在用含硫3%以上的高硫煤。GB 16780-2021《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》標(biāo)準(zhǔn)確定1級(jí)指標(biāo)為水泥熟料產(chǎn)品綜合能耗為≤100kgce/(t熟料),據(jù)此就可以計(jì)算出SOx排放量了。
當(dāng)窯尾煙氣SOx濃度大于800mg/Nm3,為達(dá)到超低排放要求,通常需要采用末端治理技術(shù),包括煙氣濕法脫硫工藝技術(shù)等,但濕法脫硫有沒(méi)有的污水排放問(wèn)題,需要引起重視。
4、水泥行業(yè)污染物治理設(shè)施的智能化運(yùn)維管理
國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)的智能化生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)做了大量工作,也改建了一批示范生產(chǎn)線,環(huán)保設(shè)施的智能化運(yùn)維對(duì)水泥行業(yè)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是極為重要的,尤其是煤磨制備系統(tǒng)的巡檢和安全運(yùn)維;國(guó)內(nèi)環(huán)保企業(yè)已經(jīng)在鋼鐵、電力、石化和垃圾焚燒行業(yè)都有推廣應(yīng)用,而在水泥行業(yè)推廣應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
水泥行業(yè)污染物治理設(shè)施的智能化改造,需要現(xiàn)場(chǎng)安裝智能終端設(shè)備和邊緣設(shè)備才能完成運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、傳輸,數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心,可以在用戶達(dá)到終端設(shè)備上實(shí)現(xiàn)治污設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)維提醒、設(shè)備檢修提醒。
治污設(shè)備大型化,帶來(lái)的運(yùn)維管理問(wèn)題:
運(yùn)行參數(shù)控制復(fù)雜:不同的應(yīng)用工藝、煙氣參數(shù)、設(shè)備故障等,要求有個(gè)性化的運(yùn)行控制;零部件品種、數(shù)量多,生命周期各不相同,需要有針對(duì)性地制定運(yùn)維規(guī)劃等。
應(yīng)對(duì)措施:在治污應(yīng)用系統(tǒng)中引入物聯(lián)網(wǎng)管理,實(shí)現(xiàn)運(yùn)維控制的數(shù)字化;運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理延伸到具體的管理者的終端設(shè)備中,隨時(shí)隨地都能確知運(yùn)維數(shù)據(jù)。
目的:節(jié)能降耗;減少運(yùn)維人力物力投入。
水泥行業(yè)污染物治理設(shè)施的智能化改造,需要現(xiàn)場(chǎng)安裝智能終端設(shè)備和邊緣設(shè)備完成運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、傳輸,數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心,企業(yè)在制定排放技術(shù)方案時(shí),應(yīng)因地制宜考慮達(dá)到更高的治污效率、更低的系統(tǒng)阻力、更可靠穩(wěn)定的設(shè)備性能、更智能化的運(yùn)維管理和更低廉的運(yùn)行維護(hù)成本。
水泥工業(yè)綠色發(fā)展的技術(shù)進(jìn)步永無(wú)止境。水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物的VOCs的排放、水泥行業(yè)的噪聲和汞的治理問(wèn)題,需要水泥企業(yè)在綠色發(fā)展的道路上擔(dān)負(fù)起更多責(zé)任。
編輯:李曉東
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