吳善淦：水泥工業(yè)細(xì)顆粒物污染現(xiàn)狀與控制

　　11月23日，由中國水泥網(wǎng)主辦、北京金隅股份有限公司特別主辦、江蘇科行環(huán)保集團特別協(xié)辦的“2013第六屆中國水泥環(huán)保大會”在北京市江西大酒店拉開帷幕。本次會議以“為祖國的藍(lán)天白云，構(gòu)筑水泥工業(yè)環(huán)保系統(tǒng)”為主題。會上，中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會秘書長吳善淦做了題為《水泥工業(yè)細(xì)顆粒物污染現(xiàn)狀與控制》的主題演講。

中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會秘書長吳善淦

　　一、水泥工業(yè)顆粒物污染現(xiàn)狀及原因

　　1、水泥工業(yè)顆粒物污染現(xiàn)狀

　　2012年世界水泥總產(chǎn)量約39億噸，我國水泥產(chǎn)銷量21.84億噸，占世界總量的55%。到去年底，全國共有熟料生產(chǎn)線1637條，其中日產(chǎn)2000噸以上的熟料生產(chǎn)線有1257條。我國單位國土面積排放的水泥煙（粉）塵量是世界平均值的8.45倍，約數(shù)百萬噸，占全國工業(yè)粉塵排放總量的39%，高居工業(yè)行業(yè)排塵之首。

水泥工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與顆粒物污染

　　據(jù)測算，我國水泥工業(yè)顆粒物排放占工業(yè)煙塵排放39%；SO₂排放占3%~4%；NO_x排放占10%~12%；這些數(shù)據(jù)表明，我國的水泥工業(yè)屬于重點污染行業(yè)！

2012年水泥十強企業(yè)

　　上圖來源于中國水泥網(wǎng)，從表上的數(shù)據(jù)來看，中國建材其產(chǎn)能總量已經(jīng)超億噸，這些數(shù)據(jù)確實讓人高興。但是這些產(chǎn)能的背后卻伴隨著大量的顆粒污染物排放。

水泥工業(yè)污染物排放現(xiàn)狀

水泥工業(yè)細(xì)顆粒物污染

　　2、水泥工業(yè)顆粒物污染的原因

　　2000年至今施行的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》過于寬松，而2012年的新修訂版本還未正式實施。雖然現(xiàn)在水泥行業(yè)和熱力行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)從50mg/Nm³降到30mg/Nm³、通風(fēng)設(shè)備由原來的的30mg/Nm³降到20mg/Nm³，但是相較于工信部核定的排放標(biāo)準(zhǔn)--在2009年排放量的基礎(chǔ)上降低1/2來說，還是有很大差距的。

　　現(xiàn)在水泥工業(yè)排放的顆粒物中pm2.5和pm10的比例究竟有多大？經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，水泥顆粒排放物中小于pm10的粉塵數(shù)額很大。不久前，合肥水泥研究設(shè)計院副院長、總工程師包瑋在歐洲考察流期間也和國外的水泥企業(yè)就PM2.5在粉塵排量中所占的比例進行了交流。據(jù)包瑋講，國外企業(yè)認(rèn)為電除塵不經(jīng)濟的原因是，如果將排放標(biāo)準(zhǔn)定為10mg/Nm³,那么Pm2.5的含量占85%。所以，就歐洲水泥企業(yè)的技術(shù)方案而言，電除塵理論上是可以達標(biāo)的，但是投入大、且持續(xù)達標(biāo)可能性不大。

　　研究結(jié)果表明造成水泥工業(yè)顆粒物污染的原因主要由以下幾點：

　?。?）長期執(zhí)行寬松的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2004）過于寬松。

　?。?）企業(yè)缺乏責(zé)任感，政府疏于監(jiān)管、執(zhí)法不嚴(yán)。企業(yè)缺乏社會責(zé)任感和環(huán)保意識，企業(yè)主更不愿承擔(dān)治污的責(zé)任，減排措施不落實，激勵機制不健全、基礎(chǔ)工作薄弱，設(shè)施建設(shè)滯后，處罰力度不夠，違法成本過低。

　?。?）監(jiān)管不力和缺乏延續(xù)性?！蛾P(guān)于北京市空氣重污染日應(yīng)急方案》在今年的霧霾天氣最嚴(yán)重的時侯58家企業(yè)停產(chǎn)，其中就有幾家水泥企業(yè)停產(chǎn)。但是，政府的監(jiān)管只起到一時的控制作用，時間一過企業(yè)照常生產(chǎn)，污染依舊，沒有從根本上解決污染治理和監(jiān)管問題。

　?。?）解決水泥行業(yè)顆粒物污染之路?！皽p少污染源，削減大氣污染物”必須進一步嚴(yán)格大氣排放標(biāo)準(zhǔn)；雖然水泥行業(yè)三次修訂大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，排放濃度從150mg/Nm³降到30mg/Nm³，但與現(xiàn)在的灰霾現(xiàn)狀和控制PM2.5的要求差距甚遠(yuǎn)。

　?。?）經(jīng)濟損失。嚴(yán)重的霧霾給社會和經(jīng)濟都造成的巨大損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于污染治理所需的費用，為了應(yīng)對嚴(yán)重污染事件而強制企業(yè)停產(chǎn)，經(jīng)濟損失是很可觀的。例如之前中國水泥網(wǎng)消息：“京津冀地區(qū)為治理大氣污染，對水泥企業(yè)實施大面積停產(chǎn)。河北石家莊市鹿泉地區(qū)水泥企業(yè)被要求從2013年10月15日停產(chǎn)到2014年3月15日（共停產(chǎn)5個月）。此外保定地區(qū)下發(fā)治理停產(chǎn)通知，30%產(chǎn)能將停產(chǎn)與石家莊同步進行。據(jù)悉，如果政府治理大氣污染決心很大，水泥停產(chǎn)區(qū)域可能擴大。 ”如此大規(guī)模停窯造成的經(jīng)濟損失是巨大的。

　　二、水泥工業(yè)必須在減少顆粒物排放方面有所作為

水泥工業(yè)對粉塵排放、PM2.5和氮氧化物等污染物排放現(xiàn)狀測試和統(tǒng)計

　　從上圖可見，水泥行業(yè)主要污染物的檢測包括顆粒物的監(jiān)測、PM2.5的檢測以及NOx的檢測。其中顆粒物的排放主要源自窯頭和窯尾，其所占整條水泥生產(chǎn)線對外排放污染物的比例約為80%。

　　目前，很少有水泥企業(yè)對PM2.5的的排放進行監(jiān)測，只有一些除塵企業(yè)或者環(huán)保企業(yè)出于開發(fā)產(chǎn)品的目的而做了一些檢測，從這一層面說水泥企業(yè)并不清楚PM2.5排放量的準(zhǔn)確數(shù)字，這對國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定帶來了一些難度。

　　1.國家“十二五”科技支撐項目：“水泥工業(yè)煙塵PM2.5超細(xì)顆粒物高效控制關(guān)鍵技術(shù)與裝備的開發(fā)研究”要解決的問題：

　?。?）研發(fā)大型水泥窯爐超細(xì)粒子捕集與多污染物協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)與裝備，優(yōu)化除塵器低阻均布流場結(jié)構(gòu)，開發(fā)超細(xì)粒子高效節(jié)能清灰技術(shù)。

　?。?）采用最嚴(yán)格環(huán)保要求建設(shè)5000t/d工藝示范線，煙（粉）塵排放濃度小于10mg/Nm³；無組織排放（既崗位粉塵）濃度達到2mg/Nm³；PM2.5超細(xì)粉塵去除率達到80%以上，為全國水泥企業(yè)起示范作用。

　?。?）5000t/d大型水泥窯汞及重金屬的捕集與多污染物協(xié)同控制尾氣凈化示范工藝線，采用適合水泥窯爐高溫?zé)煔庥卸居泻怏w的吸附劑及處理技術(shù)。

　?。?）袋式除塵節(jié)能清灰技術(shù)和吸附裝備。

　?。?）結(jié)合水泥示范工藝線，監(jiān)測水泥工業(yè)生產(chǎn)過程PM2.5排放特征和系統(tǒng)評估各種PM2.5超細(xì)粒子控制技術(shù)。

　?。?）通過示范線建設(shè)和運行，完善和再修訂《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》提供支撐依據(jù)。

　?。?）研究水泥工業(yè)煙塵排放中的汞及其它重金屬的排放特征，結(jié)合袋式 除塵，提高汞及重金屬的去除效率。

　　2.《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》和《大氣污染防治行動計劃》中，重點區(qū)域在規(guī)劃期內(nèi)必須完成一大批重點工程項目名單中，水泥窯除塵設(shè)施改造項目涉及181條水泥窯生產(chǎn)線除塵器的改造。盡快減少水泥工業(yè)顆粒物排放應(yīng)列為第一要務(wù)，為在全社會消除霧霾的行動中作出應(yīng)有的貢獻：

　?。?）作為我國大氣煙（粉）塵的排放第一大戶，要實現(xiàn)水泥工業(yè)顆粒物排放在2009年基礎(chǔ)上降低50%的目標(biāo)；

　?。?）《關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見》明確要求2011－2015年現(xiàn)有水泥窯電除塵器改為袋式除塵器（低壓脈沖除塵器），對水泥企業(yè)來說，必須通過電改袋等多種技術(shù)的應(yīng)用，才能達到國家要求。合理地選擇除塵設(shè)備，降低濾袋消耗，提升除塵效果，仍然是今后一段時期內(nèi)水泥企業(yè)最為關(guān)注的。隨著環(huán)保要求提高，水泥行業(yè)煙塵排放都要求達到30mg/Nm³、20mg/Nm³，甚至于10 mg/Nm³以下，電除塵器改為袋式除塵器是水泥行業(yè)除塵改造的唯一之道。水泥工業(yè)要控制煙、粉塵排放，細(xì)顆粒物去除是重點，袋式除塵器是控制顆粒物尤其是PM2.5超細(xì)粒子最有效設(shè)備。

　　（3）針對水泥行業(yè)煙塵的特性，在工程與裝備上采取定制化設(shè)計方案，進行優(yōu)化設(shè)計和配套技術(shù)應(yīng)用，才能使水泥行業(yè)總體顆粒物排放量明顯降低。

　　三、袋式除塵技術(shù)在水泥行業(yè)削減污染物排放的作用

　　顆粒物排放排放和生產(chǎn)成本沒有必然關(guān)系，只是一個技術(shù)選用問題。據(jù)珠江水泥廠4年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，窯頭改用袋除塵器后，排放由100mg/Nm³以上降至現(xiàn)在的10mg/Nm³以下，噸水泥成本只增加0.5元，對企業(yè)經(jīng)濟效益影響微乎其微；采用的就是國產(chǎn)芳綸濾料。因此只要按要求設(shè)計和制造，水泥行業(yè)制定更嚴(yán)、更高的顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)，對水泥工業(yè)來說是可以實現(xiàn)的。

　　水泥行業(yè)在控制PM2.5方面，雖然才開始進行專項研究，但袋式除塵技術(shù)對微細(xì)粒子有很高的捕集效率，超細(xì)面層和覆膜濾料的測試表明：對于0.01～1.0μm微細(xì)粉塵的去除效率都≥97～99%，比一般濾料高一個數(shù)量級。

　　超細(xì)面層濾料對微細(xì)粒子的捕集效果；國內(nèi)自主研發(fā)的賽膜高精濾料；由纖度為0.08旦的超細(xì)纖維針刺而成，并進行特殊的后處理，與纖度2.2旦的普通纖維針剌氈相比，具有更細(xì)、更加均勻的孔隙，有更高的孔隙率，對微細(xì)粒子的捕集效果與覆膜濾料相當(dāng)。

　　新的濾料制造工藝-水刺，水刺氈幾乎沒有針孔，表面更光潔、平整，水刺氈濾料具有更高的過濾精度；對PM2.5能獲得更好的捕集效果。國外采用水刺工藝，將超細(xì)PTFE纖維復(fù)合在各種基材上，開發(fā)成功高性能濾料，已在許多垃圾焚燒爐等工程應(yīng)用，效果良好。

我國燃煤煙塵量與世界平均值之比

　　削減水泥工業(yè)污染物排放是控制PM2.5的根本之道，我國排放世界一半或更多的大氣污染物，但國土只占世界有人居住陸地面積的7.1%，我們需要世界最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，并實行最嚴(yán)格的監(jiān)管。

　　袋除塵為最嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)提供最可靠的技術(shù)支撐，能達到最低的顆粒物排放濃度，是削減大氣污染物排放的主力軍，水泥行業(yè)應(yīng)用的濾料需從粗放向“精細(xì)過濾”發(fā)展，“精細(xì)” 過濾材料。

　　四、水泥工業(yè)大氣污染物排放達到的目標(biāo)

　　中國水泥工業(yè)的治污之路，從原先的淘汰落后產(chǎn)能，粉塵治理，到余熱發(fā)電，在“十一五”期間已經(jīng)取得了可喜的成績，在“十二五”中國水泥工業(yè)減排要達到的目標(biāo)：采用世界最嚴(yán)格環(huán)保要求建設(shè)和改造生產(chǎn)線，就是第二代新型干法技術(shù)；煙（粉）塵達到世界最先進水平，排放濃度小于10mg/Nm³；無組織排放（既崗位粉塵）達到2mg/Nm³以下；PM2.5超細(xì)粉塵去除率達到80%以上。

水泥工業(yè)節(jié)能、減排關(guān)鍵技術(shù)措施

　　我國人口密度大，水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)過于集中，必須執(zhí)行世界上最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，水泥企業(yè)的社會責(zé)任感迫使我們必須認(rèn)真去努力，減少顆粒物排放，為美麗中國的藍(lán)天做出貢獻。