我國(guó)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(shí)就提出了“四零一負(fù)”的理念，其中關(guān)于水泥工業(yè)要實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guān)水泥工業(yè)進(jìn)一步削減NO_X 排放措施——SNCR 和SCR 脫硝技術(shù)的文章。但是我們主張要用科學(xué)的態(tài)度和方法，結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)保形勢(shì)、水泥工業(yè)和有關(guān)工業(yè)的具體國(guó)情，研討協(xié)調(diào)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(guó)標(biāo)。為此，我國(guó)首先必須搞清楚現(xiàn)今水泥工業(yè)實(shí)際NO_X 排放量是多少?這是修訂新國(guó)標(biāo)最根本的基礎(chǔ)。

　　近一年來，我國(guó)水泥工業(yè)的NO_X 排放問題已成為國(guó)家環(huán)保部門和媒體關(guān)注的熱點(diǎn)，各種數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、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(guó)家環(huán)保形勢(shì)的發(fā)展，現(xiàn)行水泥工業(yè)NO_X 排放800mg/m³(標(biāo))的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該修訂。

　　我國(guó)水泥工業(yè)NO_X 排放量究竟是多少?

　　根據(jù)中國(guó)水泥年鑒所載，2006～2008 年我國(guó)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(jù)悉這些數(shù)據(jù)均來自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和環(huán)保部門的公報(bào)。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(rèn)，故從2009 年開始筆者就再也沒有找到國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)公布的水泥工業(yè)NO_X 排放量的數(shù)據(jù)。但從國(guó)家環(huán)保部公布的數(shù)據(jù)得知，我國(guó)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(shí)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(xiàn)今我國(guó)水泥工業(yè)NO_X 排放超過220 萬噸的結(jié)果，因此必須大幅削減。

　　查閱2006～2008 年全國(guó)工業(yè)NO_X 排放的數(shù)據(jù)，那些年我國(guó)水泥工業(yè)NO_X 排放約為全國(guó)工業(yè)總排放的5%。而如今我國(guó)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(guó)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(guó)建材科研總院和合肥水泥研究設(shè)計(jì)院共同對(duì)我國(guó)具有代表性的9 條1500t/d～5000t/d 新型干法水泥窯進(jìn)行了NO_X 排放檢測(cè)。結(jié)果表明，≥5000t/d、≥2500t/d 和≤1500t/d 窯的NOx 排放分別平均為600mg/m³(標(biāo))、1100mg/m³(標(biāo))和1600mg/m³(標(biāo))。此外已知水泥立窯的NO_X 排放一般為360mg/m³(標(biāo))，即噸熟料排放NO_X 為0.58kg。加權(quán)計(jì)算可得水泥工業(yè)2009 年NO_X 排放總平均值約為700mg/m³(標(biāo))，如噸熟料廢氣量按1600m³(標(biāo))～2000m³(標(biāo))計(jì)，則噸熟料NOx排放為1.12kg～1.40kg。2009 年熟料產(chǎn)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(qiáng)還能說得過去。

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

　　我國(guó)水泥工業(yè)NO_X 排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)怎樣修訂?

　　我們主張?jiān)趪?guó)家經(jīng)濟(jì)和環(huán)保發(fā)展需要的宏觀前提下，結(jié)合水泥工業(yè)與其他重化工業(yè)的國(guó)情,適當(dāng)考慮不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)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(xué)綜合的方法，各有關(guān)領(lǐng)域充分研討協(xié)調(diào)，尋求最佳的可操作的分階段實(shí)施方案，建立在線檢測(cè)、第三者核查、獎(jiǎng)懲分明的長(zhǎng)效機(jī)制。顯然，這是一項(xiàng)涉及社會(huì)各方面因素的較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要精心的組織和領(lǐng)導(dǎo)，更需要決策層的視野和智慧。

　　開題之前，肯定會(huì)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(bào)道時(shí)請(qǐng)不要超越事實(shí)的底線。例如說我國(guó)水泥廠的環(huán)保排放全都不合格，而事實(shí)上我國(guó)新型干法水泥廠絕大多數(shù)均已全面符合現(xiàn)行的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。只不過是，假設(shè)將現(xiàn)行的NO_X 排放標(biāo)準(zhǔn)由800mg/m³(標(biāo))改為300mg/m³(標(biāo))的話，那么現(xiàn)在的水泥廠在這一指標(biāo)上就可能全都不合格了。很顯然國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)也不是僅僅只有NO_X 一項(xiàng)指標(biāo)，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(guó)標(biāo)，聲稱所有水泥廠的環(huán)保排放都不合格呢?

　　筆者承認(rèn)，水泥行業(yè)對(duì)突然降臨的所謂“最嚴(yán)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”(正確地說應(yīng)是“最嚴(yán)NO_X 排放標(biāo)準(zhǔn)”)，雖然已在醞釀NO_X 減排問題，但并未料到竟會(huì)要求降得這么“狠”。但為了公眾利益付出一定的代價(jià)也是履行社會(huì)責(zé)任而必須承擔(dān)的義務(wù)，這義不容辭。國(guó)家也應(yīng)像對(duì)待火力發(fā)電廠NO_X 減排一樣予以水泥廠適當(dāng)?shù)拿撓跫?lì)政策，以引導(dǎo)各行業(yè)的共同可持續(xù)發(fā)展。

　　至于我國(guó)水泥工業(yè)NO_X 排放標(biāo)準(zhǔn)修訂到多少為宜，建議借鑒參考?xì)W盟和德日美發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)(歐盟500mg/m³(標(biāo))～800mg/m³(標(biāo))，約噸熟料NO_X 排放0.8kg～1.28kg；德國(guó)200mg/m³(標(biāo))～400mg/m³(標(biāo))，約噸熟料NO_X 排放032kg～0.64kg；日本300mg/m³(標(biāo))～600mg/m³(標(biāo))，約噸熟料NO_X 排放0.48kg～0.96kg；美國(guó)400mg/m³(標(biāo))～700mg/m³(標(biāo))，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(shí)施為宜。其實(shí)多少mg/m³(標(biāo))的限值只是表觀檢測(cè)指標(biāo)，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(xiàng)限值才是根本的關(guān)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(jì)八九十年代在歐美和中東從事生產(chǎn)管理大型PC 窯水泥廠，包括SNCR 脫硝系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，真誠(chéng)地忠告我國(guó)現(xiàn)今的水泥企業(yè)，最好先冷靜地面對(duì)有關(guān)廠商的宣傳和促銷，把主導(dǎo)精力先轉(zhuǎn)向自己的水泥窯生產(chǎn)系統(tǒng)上來，結(jié)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(shù)，找出問題所在。首先把現(xiàn)有全窯系統(tǒng)調(diào)整到穩(wěn)定優(yōu)化狀態(tài)，其NO_X 排放就會(huì)有相此兩項(xiàng)先進(jìn)行升級(jí)技改，更新采用高燃燒推動(dòng)力、低一次風(fēng)量、低NO_X 的新型燃燒器，分解爐及煤料風(fēng)管均改造成擁有NO_X 還原區(qū)的階段燃燒型式。經(jīng)驗(yàn)表明，僅此兩項(xiàng)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(biāo))左右，而且費(fèi)用較低，見效快，長(zhǎng)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(shí)上，我國(guó)許多操作管理良好的大型水泥窯對(duì)此都已經(jīng)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(jìn)一步削減NO_X 排放，才可考慮進(jìn)入第二步驟，即選擇裝設(shè)了SNCR 或SCR 脫硝裝置。

　　最后說明兩點(diǎn):第一，筆者最近調(diào)研得知，SNCR 系統(tǒng)自上世紀(jì)80 年代末首次應(yīng)用于水泥廠脫硝以來，至今在全世界水泥窯上正規(guī)投運(yùn)的約有70 余套，占全球投產(chǎn)水泥窯總數(shù)的2%(70/3700)，其中運(yùn)轉(zhuǎn)在歐洲的約有60 余套，占?xì)W洲投產(chǎn)水泥窯總數(shù)的9.2%(60/650)，在德國(guó)的約有28 套，占德國(guó)投產(chǎn)水泥窯總數(shù)的40%(28/68)，遠(yuǎn)非流傳所說“普及率達(dá)70%”的情況。至于SCR 系統(tǒng)，第一套工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)裝置2006 年在意大利MonseliCe 水泥廠投試，第二套2011年3 月在德國(guó)Rohrddorf 市Siidbayer 水泥廠(SPZ)投產(chǎn)，由于這是一家老廠的全面升級(jí)技改工程，該SCR 系統(tǒng)仍處于研究性調(diào)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(jì)，當(dāng)SNCR 系統(tǒng)操作熟練、運(yùn)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(yùn)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(jīng)濟(jì)提高成本，而且還會(huì)引起氮?dú)渑欧盼廴?，純屬非正常操作狀態(tài)，必須盡力避免。此外，根據(jù)丹麥?zhǔn)访芩构綟LSmidth 和瑞典PetroMilio 公司20 多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，SNCR 系統(tǒng)采用氨水為還原劑時(shí)，其NO_X 削減率可達(dá)80%，氨水消耗的成本約為每噸熟料1.2 歐元，折合成市場(chǎng)水泥售價(jià)約增加2.7%;如果采用尿素為還原劑，則SNCR 對(duì)NO_X 的削減率將會(huì)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(jià)將增加4.3%。而我國(guó)的情況、價(jià)格和對(duì)氨水的管理能力等與歐洲的差別較大，上述數(shù)據(jù)僅供參考而已。