水泥研發(fā)新型脫硝技術降低氮氧化物排放

　　我國在“十二五”規(guī)劃中新增了氨氮（NH3）和氮氧化物（NOX）排放的兩項大氣污染物的約束性指標。然而，2011年上半年的核查結(jié)果顯示，NH3和NOX的減排形勢不容樂觀，壓力很大。究其原因，環(huán)保部認為主要是能源總消耗和工藝生產(chǎn)排放的NOX增加過快，燃煤電廠和水泥廠等脫硝工程尚未大規(guī)模開展，淘汰落后產(chǎn)能的規(guī)模和力度減弱等原因所致。

　　因為水泥窯是典型的高溫裝備，加之過去半個多世紀以來，我國落后水泥（立窯為主）給人們留下的污染印象很深刻，所以現(xiàn)今的水泥行業(yè)很自然被認為是工業(yè)NOX排放的主要污染源之一。有人說水泥行業(yè)NOX排放高達總量的一半，也有人說僅次于燃煤電廠和汽車尾氣，排名第三，占總量的20%等。

　　隨著近10多年來新型干法水泥大規(guī)模淘汰取代落后水泥的巨大技術進步，我國新型干法水泥熟料在總產(chǎn)量的占比由6%上升到85%以上，水泥工業(yè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，總體已達到了國際先進水平。我國的水泥技術與成套裝備在國際市場上已占有40%的份額，成為國際水泥行業(yè)迅速崛起的新引擎。可以說，如今我國水泥工業(yè)的人才、技術、裝備、管理、環(huán)保和創(chuàng)新等綜合水平與幾十年前有了天壤之別。但是我國水泥工業(yè)在公眾腦海里的污染印象尚未消除。我國水泥工業(yè)環(huán)保新形象要樹立，尚需時日，對此我們不僅應予以理解，更要從中吸取教訓。

　　對于我國水泥工業(yè)粉塵（固體顆粒物）、SO2、NOX、F和CO2歷年的排放量，國家統(tǒng)計局（全國工業(yè)排放）和中國水泥年鑒（水泥工業(yè)排放）的數(shù)據(jù)比較準確。2009年，我國工業(yè)NOX排放約1530萬噸，其中水泥工業(yè)為87萬噸，占總量的6%，相當于每噸熟料排放0.83kgNOX。環(huán)保部規(guī)劃研究院的資料顯示，2010年全國工業(yè)NOX排放總量為1700萬噸，比2009年增長10%，其中火力發(fā)電占40%，固定源工業(yè)燃燒（工業(yè)鍋爐、窯爐、燒結(jié)機、水泥窯等）占30%，移動源汽車尾氣等占30%。

　　根據(jù)中國建材科研總院和合肥水泥研究設計院2009年對我國9條2500~5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線NOX排放的實測數(shù)據(jù)顯示，其最低的是377mg/m3（標），最高的是1620mg/m3（標）。綜合分析的初步結(jié)論是現(xiàn)今我國≥5000t/d、2500t/d和≤1500t/d新型干法水泥窯的NOX排放分別為600mg/m3（標）、1100mg/m3（標）和1600mg/m3（標），全國加權平均值不超過800mg/m3（標）。

　　因為新型干法水泥窯的熟料熱耗比落后窯節(jié)省了30%~60%，單位熟料的廢氣量相應減少，加之又有約60%左右的煤改在溫度較低的分解爐中燃燒，只有40%的煤在窯頭高溫燃燒，因而使NOX的生成量又有較大幅度的下降，最終導致單位熟料的NOX排放大幅減少。

　　如果我們選取全國水泥窯NOX實際排放濃度加權平均為700mg/m3（標），單位水泥熟料的廢氣量為1800m3（標）/t熟料，計算可得單位熟料的實際NOX排放為1.26kg/t熟料。2009年，我國水泥熟料產(chǎn)量是10.1億噸，即水泥工業(yè)NOX排放量為127萬噸。然而實際的統(tǒng)計數(shù)據(jù)是87萬噸，造成這樣差別可能有兩個原因，一是統(tǒng)計不完全，漏報或少報；二是選取的加權平均值700mg/m3（標）偏大，實際情況或許小于700mg/m3（標）。所以如果有人質(zhì)疑水泥工業(yè)2009年NOX排放量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)87萬噸偏少的話，那么其調(diào)整后可能的最大值也不會超過127萬噸。

　　我國現(xiàn)行的水泥工業(yè)環(huán)保標準（GB4915-2004）對NOX排放限值是800mg/m3（標），即2.4kg/t熟料，尚未實施的HJ/TXX《清潔生產(chǎn)標準水泥行業(yè)》（草案）中規(guī)定，一、二、三級分別是0.8kg、2.0kg、3.0kgNOX/t熟料，相當于240mg/m3（標）、600mg/m3（標）、900mg/m3（標）。顯然新型干法水泥熟料生產(chǎn)線現(xiàn)在多數(shù)已接近或低于800mg/m3（標）的規(guī)定，只是某些早年建設的1500t/d以下的新型干法水泥窯的NOX排放會高達1400mg/m3（標）左右，而這類窯本身已屬待改造或淘汰之列。

　　此外，如果按2.4kg/tNOX熟料計，因新型干法水泥窯的熟料單位廢氣排放量已由原先制定GB4915-2004標準時所采用的3000m3（標）/t熟料大幅降低到了1800~2000m3（標）/t熟料，即使在800mg/m3（標）的條件下，其實際的NOX排放相應地已降到1.6kg/t熟料左右，可以滿足2.4kg/t熟料的現(xiàn)行環(huán)保限額。所以在繼續(xù)實施GB4915-2004環(huán)保標準的情況下，很難想象有多少水泥企業(yè)會主動提高排放標準而專門新增脫硝裝備。除非是在一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，因國家區(qū)域性重點硫氮排放控制措施的特殊要求，有些水泥企業(yè)才有可能會考慮增設脫硝設施。

　　自上世紀60年代開始，鑒于當時水泥廠的粉塵污染十分嚴重，有關部門向一些水泥廠每年收取一定的排塵費。然而10多年來新型干法水泥徹底顛覆了立窯水泥的排污形象之后，許多新型干法生產(chǎn)線的粉塵和SO2排放已遠低于國標規(guī)定。但由于歷史和現(xiàn)實的各種因素及長期養(yǎng)成的收交排塵費的“習慣”，許多水泥廠出于各種考慮，始終繼續(xù)交納“排污費”。如此這般，許多運營管理和排放都不錯的新型干法水泥企業(yè)依然按慣例交費，這無形中成為其NOX超標排放的“口實”。

　　2010年年底，工業(yè)和信息化部《關于水泥產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的指導意見》中提出，到2015年年底，全國水泥工業(yè)的NOX排放量要比2009年減少25%，顆粒物排放要減少50%。按照該指導意見及我國水泥生產(chǎn)發(fā)展趨勢的預測，2015年水泥工業(yè)的顆粒物排放將由2009年的358萬噸降到179萬噸，相當于0.75~0.82kg/t水泥或1.15~1.26kg/t熟料或576~629mg/m3（標）。

　　至于2015年水泥工業(yè)NOX排放要由2009年的87萬噸減少到65萬噸，相當于0.42~0.45kg/t熟料或233~255mg/m3（標）的問題。根據(jù)現(xiàn)已掌握的各種脫硝技術，NOX排放5年之內(nèi)要從現(xiàn)今的全國平均700mg/m3（標）降到250mg/m3（標），時間緊迫，這就需要水泥行業(yè)立刻修訂現(xiàn)有的NOX排放標準；加緊研發(fā)效率高又經(jīng)濟實用的新型脫硝技術等。這其中許多基礎性的工作是不能“跨越”的，必須扎實地做好才能保障目標實現(xiàn)。