吳善淦：水泥工業(yè)綠色發(fā)展及超低排放若干技術(shù)問題

近年來，我國水泥行業(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)院教授級高工、原袋委會秘書長吳善淦在“中國水泥行業(yè)綠色發(fā)展高峰論壇暨超潔凈排放技術(shù)交流大會”上作了《水泥工業(yè)綠色發(fā)展及超低排放若干技術(shù)問題》為主題的精彩演講，分享了自己對于中國水泥工業(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)展是社會發(fā)展的需要。國家已經(jīng)出臺了相關(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

改革開放幾十年，我們都見證了水泥工業(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SO_x和NO_x沒有排放要求?，F(xiàn)在的超低排放要求顆粒物、SO_x和NO_x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：

版本修訂時間：2023年左右；

顆粒物：≤5~10mg/Nm3；NO_x:≤50mg/Nm3；SO_x:≤35mg/Nm3。

1.3關(guān)于碳排放問題

水泥行業(yè)每年到底排了多少碳？

生態(tài)環(huán)境部評估中心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)境部評估中心的數(shù)據(jù)差別太大，要解決碳排放問題，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程中的資源利用效率、降低排放過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)大量固體廢棄物問題得到解決，現(xiàn)在水泥行業(yè)還在開發(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）和危險固體廢物（有害固體廢物）三大類；

⑤按其來源可分為工業(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，對水泥產(chǎn)品、混凝土的耐久性和工藝會有什么影響。

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題：

①VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）問題也就是惡臭問題：城市固廢的惡臭主要來源于廚余垃圾的有機(jī)物質(zhì)，對水泥生產(chǎn)企業(yè)來說，能否達(dá)到《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB37822-2019）；

②HCl問題：由于我國飲食習(xí)慣，我國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)（國網(wǎng)和地方）的補(bǔ)助來維持正常生產(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結(jié)算，但電費(fèi)補(bǔ)助如何爭取國家政策，結(jié)算的政策是否能夠落實(shí)。

吳善淦還指出，危險廢物共八大類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，且不會對水泥和混凝土產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響。

同時，危廢的運(yùn)輸和儲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)采用不會造成對人類和動物感染的運(yùn)輸和儲存專用設(shè)備，如最近幾年對新冠感染時期醫(yī)療廢棄物的處置。

3、超低排放治理技術(shù)中的問題探討

3.1政策背景及要求

生態(tài)環(huán)保部2023年8號文件《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施水泥行業(yè)超低排放的意見》，全面啟動水泥行業(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)綠色升級已經(jīng)形成趨勢。

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，增加了無組織排放、監(jiān)測要求和氨逃逸問題。

表1、水泥行業(yè)有組織超低排放限值

表2、水泥行業(yè)無組織超低排放措施

表3、水泥行業(yè)超低排放監(jiān)測監(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)NO_x超低排放

超低排放政策要求NO_x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)，有的工藝過程的氨逃逸控制在8mg/Nm3以下也不簡單。

超低排放走在前面的電力行業(yè)有過測試，氨逃逸會造成袋式除塵系統(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月阻力就升高至1500Pa以上，這需要引起整個行業(yè)的重視。

3.4水泥工業(yè)SO_x超低排放

SO_x是從原材料和煤煅燒過程中產(chǎn)生的。我國各地的煤種品種多、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SO_x排放量了。

當(dāng)窯尾煙氣SO_x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，但濕法脫硫有沒有的污水排放問題，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

國內(nèi)水泥行業(yè)的智能化生產(chǎn)過程已經(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)場運(yùn)行狀況的監(jiān)測、設(shè)備運(yùn)維提醒、設(shè)備檢修提醒。

治污設(shè)備大型化，帶來的運(yùn)維管理問題：

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，需要有針對性地制定運(yùn)維規(guī)劃等。

應(yīng)對措施：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)時數(shù)據(jù)管理延伸到具體的管理者的終端設(shè)備中，隨時隨地都能確知運(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，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。