我國水泥工業(yè)NOX減排的正確步驟和措施

　　早在1996 年，作者在論述水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略時就提出了“四零一負”的理念，其中關于水泥工業(yè)要實現對周圍環(huán)境“零污染”方面就涉及了削減NO_X  的排放問題。之后2006～2009年間，作者又發(fā)表了若干有關水泥工業(yè)進一步削減NO_X 排放措施——SNCR 和SCR 脫硝技術的文章。但是我們主張要用科學的態(tài)度和方法，結合我國經濟發(fā)展、環(huán)保形勢、水泥工業(yè)和有關工業(yè)的具體國情，研討協(xié)調制定各方面共同可持續(xù)發(fā)展的最佳可行方案，以修訂水泥工業(yè)NO_X 排放的新國標。為此，我國首先必須搞清楚現今水泥工業(yè)實際NO_X 排放量是多少?這是修訂新國標最根本的基礎。

　　近一年來，我國水泥工業(yè)的NO_X 排放問題已成為國家環(huán)保部門和媒體關注的熱點，各種數據、觀點、議論、主張屢見于諸多傳媒，敦促或指示水泥工業(yè)必須大幅減排NO_X 的聲音高漲。筆者完全同意隨著國家環(huán)保形勢的發(fā)展，現行水泥工業(yè)NO_X 排放800mg/m³(標)的國家標準應該修訂。

　　我國水泥工業(yè)NO_X 排放量究竟是多少?

　　根據中國水泥年鑒所載，2006～2008 年我國水泥工業(yè)的NO_X 排放量分別為59.84 萬噸、68.48萬噸、.46 萬噸。據悉這些數據均來自國家統(tǒng)計局和環(huán)保部門的公報。2009 年水泥工業(yè)NO_X 排放量曾有過說法87 萬噸，后來一直沒有確認，故從2009 年開始筆者就再也沒有找到國家權威機構公布的水泥工業(yè)NO_X 排放量的數據。但從國家環(huán)保部公布的數據得知，我國2009 年和2010年的NO_X 總排放量分別是1692.7 萬噸和2273.6 萬噸，同時卻提出水泥工業(yè)的NO_X 排放為總量的10%，于是就造成了現今我國水泥工業(yè)NO_X 排放超過220 萬噸的結果，因此必須大幅削減。

　　查閱2006～2008 年全國工業(yè)NO_X 排放的數據，那些年我國水泥工業(yè)NO_X 排放約為全國工業(yè)總排放的5%。而如今我國水泥工業(yè)NO_X 排放突然飆升，總量從76.46 萬噸猛增到220 萬噸以上，占比從工業(yè)排放的5%為全國排放的10%。如此近乎3 倍的翻番，筆者百思不得其解。

　　2009 年中國建材科研總院和合肥水泥研究設計院共同對我國具有代表性的9 條1500t/d～5000t/d 新型干法水泥窯進行了NO_X 排放檢測。結果表明，≥5000t/d、≥2500t/d 和≤1500t/d 窯的NOx 排放分別平均為600mg/m³(標)、1100mg/m³(標)和1600mg/m³(標)。此外已知水泥立窯的NO_X 排放一般為360mg/m³(標)，即噸熟料排放NO_X 為0.58kg。加權計算可得水泥工業(yè)2009 年NO_X 排放總平均值約為700mg/m³(標)，如噸熟料廢氣量按1600m³(標)～2000m³(標)計，則噸熟料NOx排放為1.12kg～1.40kg。2009 年熟料產量10.1 億噸，于是2009 年水泥工業(yè)NO_X 排放量為113 萬噸～141 萬噸，該值與2008 年76.46 萬噸的銜接似乎勉強還能說得過去。

　　2012 年2 月浙江蘭溪市公布了位于其境內的南方水泥、紅獅、金圓、雙獅、虎鷹等水泥公司所屬10 余臺新型干法水泥窯NO_X 排放的檢測數據，其平均值為669mg/m³(標)，即噸熟料NO_X 排放為1.07kg～.34kg，與上述建材總院的數據基本吻合。

　　我國水泥工業(yè)NO_X 排放標準應怎樣修訂?

　　我們主張在國家經濟和環(huán)保發(fā)展需要的宏觀前提下，結合水泥工業(yè)與其他重化工業(yè)的國情,適當考慮不同地區(qū)經濟發(fā)展程度、環(huán)境允許容量和水泥企業(yè)剩余服役期限的差異，通過科學綜合的方法，各有關領域充分研討協(xié)調，尋求最佳的可操作的分階段實施方案，建立在線檢測、第三者核查、獎懲分明的長效機制。顯然，這是一項涉及社會各方面因素的較復雜的系統(tǒng)工程，需要精心的組織和領導，更需要決策層的視野和智慧。

　　開題之前，肯定會有來自各界的各種想法和說法，各抒己見完全正常，只是希望媒體報道時請不要超越事實的底線。例如說我國水泥廠的環(huán)保排放全都不合格，而事實上我國新型干法水泥廠絕大多數均已全面符合現行的國家排放標準。只不過是，假設將現行的NO_X 排放標準由800mg/m³(標)改為300mg/m³(標)的話，那么現在的水泥廠在這一指標上就可能全都不合格了。很顯然國家環(huán)保排放標準也不是僅僅只有NO_X 一項指標，更何妨NO_X 減排到多少為宜，尚未開題研討，怎么就能以此自詡為國標，聲稱所有水泥廠的環(huán)保排放都不合格呢?

　　筆者承認，水泥行業(yè)對突然降臨的所謂“最嚴環(huán)保標準”(正確地說應是“最嚴NO_X 排放標準”)，雖然已在醞釀NO_X 減排問題，但并未料到竟會要求降得這么“狠”。但為了公眾利益付出一定的代價也是履行社會責任而必須承擔的義務，這義不容辭。國家也應像對待火力發(fā)電廠NO_X 減排一樣予以水泥廠適當的脫硝激勵政策，以引導各行業(yè)的共同可持續(xù)發(fā)展。

　　至于我國水泥工業(yè)NO_X 排放標準修訂到多少為宜，建議借鑒參考歐盟和德日美發(fā)達國家和地區(qū)的標準(歐盟500mg/m³(標)～800mg/m³(標)，約噸熟料NO_X 排放0.8kg～1.28kg；德國200mg/m³(標)～400mg/m³(標)，約噸熟料NO_X 排放032kg～0.64kg；日本300mg/m³(標)～600mg/m³(標)，約噸熟料NO_X 排放0.48kg～0.96kg；美國400mg/m³(標)～700mg/m³(標)，約噸熟料NO_X 排放0.64kg～1.12k)酌情而定，分地區(qū)分階段地實施為宜。其實多少mg/m³(標)的限值只是表觀檢測指標，真正具有控制NO_X 排放總量的是噸熟料NO_X 排放多少千克，這項限值才是根本的關鍵所在。

　　水泥企業(yè)減排NO_X 的正確步驟和措施

　　憑借筆者上世紀八九十年代在歐美和中東從事生產管理大型PC 窯水泥廠，包括SNCR 脫硝系統(tǒng)的經驗，真誠地忠告我國現今的水泥企業(yè)，最好先冷靜地面對有關廠商的宣傳和促銷，把主導精力先轉向自己的水泥窯生產系統(tǒng)上來，結合自己原、燃料成分性能的分析，探求窯系統(tǒng)的最佳操作參數，找出問題所在。首先把現有全窯系統(tǒng)調整到穩(wěn)定優(yōu)化狀態(tài)，其NO_X 排放就會有相此兩項先進行升級技改，更新采用高燃燒推動力、低一次風量、低NO_X 的新型燃燒器，分解爐及煤料風管均改造成擁有NO_X 還原區(qū)的階段燃燒型式。經驗表明，僅此兩項措施加之窯系統(tǒng)的穩(wěn)定優(yōu)化操作，可將NO_X 排放削減到500mg/m3(標)左右，而且費用較低，見效快，長期效益較顯著。這就是筆者所推薦的NO_X 減排的第一步驟。事實上，我國許多操作管理良好的大型水泥窯對此都已經踐行了多年，效果顯著。只有在圓滿地完成了第一步驟以后，如果還需要進一步削減NO_X 排放，才可考慮進入第二步驟，即選擇裝設了SNCR 或SCR 脫硝裝置。

　　最后說明兩點:第一，筆者最近調研得知，SNCR 系統(tǒng)自上世紀80 年代末首次應用于水泥廠脫硝以來，至今在全世界水泥窯上正規(guī)投運的約有70 余套，占全球投產水泥窯總數的2%(70/3700)，其中運轉在歐洲的約有60 余套，占歐洲投產水泥窯總數的9.2%(60/650)，在德國的約有28 套，占德國投產水泥窯總數的40%(28/68)，遠非流傳所說“普及率達70%”的情況。至于SCR 系統(tǒng)，第一套工業(yè)規(guī)模試驗裝置2006 年在意大利MonseliCe 水泥廠投試，第二套2011年3 月在德國Rohrddorf 市Siidbayer 水泥廠(SPZ)投產，由于這是一家老廠的全面升級技改工程，該SCR 系統(tǒng)仍處于研究性調試階段。全球水泥企業(yè)已采用SCR 系統(tǒng)的至今僅此兩套。第二，筆者估計，當SNCR 系統(tǒng)操作熟練、運行正常，還原劑和NO_X 克分子濃度比值處于1～1.25 的條件下，其運行成本可以控制在噸熟料10 元左右；否則其還原劑的逃逸率太高，非但不經濟提高成本，而且還會引起氮氫排放污染，純屬非正常操作狀態(tài)，必須盡力避免。此外，根據丹麥史密斯公司FLSmidth 和瑞典PetroMilio 公司20 多年的實踐經驗，SNCR 系統(tǒng)采用氨水為還原劑時，其NO_X 削減率可達80%，氨水消耗的成本約為每噸熟料1.2 歐元，折合成市場水泥售價約增加2.7%;如果采用尿素為還原劑，則SNCR 對NO_X 的削減率將會下降到70%左右，而尿素的成本則提高為每噸熟料2 歐元，水泥售價將增加4.3%。而我國的情況、價格和對氨水的管理能力等與歐洲的差別較大，上述數據僅供參考而已。