河北省水泥行業(yè)脫硝現(xiàn)狀、存在問題及運行管理建議

  水泥行業(yè)的NOx排放是繼火電、機動車之后的第三大污染源，河北省面對嚴峻的環(huán)保形勢，積極推動水泥行業(yè)脫硝工作。本文介紹了河北省水泥行業(yè)政策背景和環(huán)保標準執(zhí)行情況，重點介紹了河北省水泥行業(yè)脫硝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，脫硝過程中存在的問題，并提出相應(yīng)建議，以期為其他地區(qū)提供參考。

  1、河北省水泥行業(yè)相關(guān)政策

  根據(jù)環(huán)境保護部2014年7月25日印發(fā)的《京津冀及周邊地區(qū)重點行業(yè)大氣污染限期治理方案》要求，決定在京津冀及周邊地區(qū)開展電力、鋼鐵、水泥、平板玻璃行業(yè)大氣污染限期治理行動。據(jù)統(tǒng)計，此方案中涉及的企業(yè)共215家，其中河北省企業(yè)數(shù)量達到82家。

  河北省政府積極響應(yīng)國家政策，于2015年2月15日發(fā)布了地方標準DB13/2167—2015《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》，考慮河北省行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和減排的需要，分時段對新舊企業(yè)提出了比GB4915—2007特別排放限值還要嚴格的要求。標準規(guī)定，自2015年7月1日起，現(xiàn)有和新建企業(yè)NOx最高允許排放濃度為260mg/Nm³?！逗颖笔′撹F水泥電力玻璃行業(yè)大氣污染治理攻堅行動方案》（冀政函[2013]154號）要求水泥行業(yè)完成43條水泥生產(chǎn)線脫硝工程和11項余熱利用項目，水泥行業(yè)脫硝效率達到70%以上。到2015年6月底，“四個行業(yè)”NOx排放總量削減31.69萬噸。“十二五”以來，河北省已淘汰壓減水泥產(chǎn)能10996萬噸，占全國計劃淘汰任務(wù)總量的30%，2016年將壓減水泥產(chǎn)能150萬噸。以上政策標準主要是針對產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整、壓縮產(chǎn)能、NOx的濃度控制等，對后期運行情況、脫硝效率穩(wěn)定性、水泥企業(yè)脫硝設(shè)施的維護、補助、管理水平的要求等均沒有明確的規(guī)定，致使企業(yè)缺乏可靠的運行管理指導性文件。

  2、河北省水泥行業(yè)及脫硝工作現(xiàn)狀

  據(jù)統(tǒng)計，到2013年底，河北省共有水泥企業(yè)378家，主要分布在唐山、石家莊、邢臺、邯鄲等地，其熟料產(chǎn)能占全省總量的80%左右，保定、秦皇島、張家口、承德、廊坊五市有一定的熟料和粉磨產(chǎn)能，但總量相對較?。粶嬷?、衡水兩市水泥企業(yè)以水泥粉磨站為主。全省共有熟料生產(chǎn)企業(yè)93家，2000t/d以上新型干法熟料生產(chǎn)線79條，熟料總產(chǎn)能9215萬噸。新型干法熟料產(chǎn)能8650萬噸，非新型干法熟料產(chǎn)能395萬噸，特種水泥熟料產(chǎn)能170萬噸。全省共有水泥磨機627臺，產(chǎn)能2.75億噸。截至2015年11月底，河北共淘汰壓減水泥620萬噸，已完成該年年度任務(wù)目標。河北省水泥企業(yè)及熟料生產(chǎn)線分布情況見圖1，各地熟料和水泥產(chǎn)能分布情況見圖2。

  由圖1可見，河北省水泥企業(yè)數(shù)量由多到少按次序主要分布在唐山、石家莊、保定、邯鄲、邢臺五大地區(qū)，前三名分別占比28%、22%、12%，占河北省水泥企業(yè)數(shù)量62%以上；其次為邯鄲和邢臺，分別占比11%和8%。熟料生產(chǎn)線條數(shù)主要分布在唐山、石家莊、邯鄲、邢臺、保定，分別占比24%、21%、15%、10%、9%，前三名占比60%以上，是水泥行業(yè)NOx排放的主要區(qū)域，減排潛力巨大。由圖2可見，河北省水泥行業(yè)熟料產(chǎn)能主要集中在唐山、石家莊、邯鄲、保定、邢臺等地，其中唐山、石家莊和保定占比較大，分別為29%、23%、12%，累計占熟料產(chǎn)能64%。水泥產(chǎn)能分布與熟料產(chǎn)能相似，也集中于這五大地區(qū)，可見這五大地區(qū)是水泥行業(yè)NOx減排的重點區(qū)域。

  目前河北省水泥行業(yè)主要采用的脫硝技術(shù)有低氮燃燒技術(shù)和SNCR技術(shù)，未采取控制措施的仍占一定比例，分別占比45%，14%，21%。其中79條新型干法生產(chǎn)線均安裝了脫硝裝置。在采取低氮燃燒技術(shù)的情況下NOx排放濃度大多在500～800mg/m3，經(jīng)綜合采取低氮燃燒、分解爐分級燃燒、SNCR脫硝后NOx排放濃度在56～360mg/m3，達標率為82%。目前河北省水泥生產(chǎn)企業(yè)NOx排放濃度按200mg/m3左右計算，NOx能夠進一步削減75%，即全省水泥生產(chǎn)企業(yè)NOx排放總量將由87216.52噸/年降低至21804.13噸/年，減排潛力巨大。

  3、河北省水泥行業(yè)脫硝存在的主要問題

  3.1技術(shù)方面

  1）脫硝技術(shù)單一

  從以上數(shù)據(jù)不難看出，河北省SNCR技術(shù)推廣應(yīng)用并不廣泛，只有14%，目前廣泛應(yīng)用的是脫硝效率不高的低氮燃燒技術(shù)，而空氣分級燃燒技術(shù)并未得到切實地應(yīng)用?？諝夥旨壢紵夹g(shù)脫硝效率較低氮燃燒技術(shù)更高，改造簡單，對原燃燒制度影響較小，理論脫硝效率較穩(wěn)定。空氣分級燃燒技術(shù)與SNCR聯(lián)合脫硝技術(shù)應(yīng)用時，空氣分級燃燒技術(shù)初始投資按50萬元來算，半年即可收回投資成本，應(yīng)該廣泛推廣示范并應(yīng)用。河北省脫硝技術(shù)主要從國外引進，國外SNCR脫硝設(shè)施較國內(nèi)水泥脫硝設(shè)施初始投資高200~350萬，致使本就薄利的水泥減排成本更大。而國內(nèi)脫硝技術(shù)還有待優(yōu)化。

  2）脫硝效率不穩(wěn)定

  在調(diào)研過程中，排除監(jiān)測儀器儀表失靈，發(fā)現(xiàn)企業(yè)的脫硝系統(tǒng)存在的問題主要有：①噴霧系統(tǒng)。當前大多數(shù)企業(yè)脫硝設(shè)施的噴槍選擇雙流體噴槍，脫硝系統(tǒng)粉塵濃度高、風速快，注重噴槍霧化程度、忽視穿透能力，霧化能力強可以保證氨水與煙氣充分接觸，而強調(diào)噴槍霧化能力的同時往往降低噴槍穿透力，造成管道內(nèi)還原劑不均勻，反應(yīng)不充分，不但導致脫硝效率低還會引起氨逃逸率高，影響環(huán)境。另外，宜選用檢修拆卸方便的噴槍，噴槍長期與還原劑接觸，易腐蝕、堵塞，導致氨水無法噴出，應(yīng)經(jīng)常檢查。因此，除考慮噴霧系統(tǒng)中噴槍的分布位置等因素外還應(yīng)選擇檢修方便的噴槍。②儲罐系統(tǒng)。企業(yè)為了減少運行成本會選擇容量小的儲罐，這其實并不合理。氨的儲罐應(yīng)根據(jù)NOx排放濃度和排放目標選擇儲備7~10天的量，合理計算容量，這樣可以保證氨水科學合理的供應(yīng)。③卸氨系統(tǒng)。卸氨時，管道內(nèi)往往殘留少量氨水，這時需要用清水沖洗，所以應(yīng)有消防管道的設(shè)計，在用氨水作還原劑時企業(yè)往往忽略這一點。④氨逃逸監(jiān)測儀。水泥行業(yè)標準要求氨逃逸率低，對儀器的靈敏度要求高，但是水泥行業(yè)粉塵濃度高、煙氣成分復雜。企業(yè)實際氨逃逸率經(jīng)常高于環(huán)保標準，水泥原料氨含量與還原劑氨含量都會被氨逃逸監(jiān)測儀檢驗，難以區(qū)分兩者含量所占比例[1-2]。[Page]

  3.2脫硝成本高

  1）氨水費用

  SNCR成本主要包括初始投資成本和運行成本，初始投資成本主要包括設(shè)備購置費、安裝費、改造費；運行費用主要包括還原劑耗費、水、電、氣耗費和設(shè)備運行維護費用，其中氨水消耗費用占到95%，運行過程中，氨水屬于持續(xù)性消費物品。而玻璃和火電等相關(guān)行業(yè)的脫硝也增大了對氨水的需求，可能造成氨水價格上漲[3]。

  2）維護費用

  所有與脫硝還原劑接觸的部位都容易被腐蝕，導致系統(tǒng)壽命縮短。隨著系統(tǒng)的運行，腐蝕問題凸顯，企業(yè)需要支出更多的維護費用。

  3）土建費用

  SNCR布設(shè)簡單，完全可以在原有建筑的基礎(chǔ)上進行改造，土建工程占總投資的10%左右。合理利用原有建筑進行改造和管道布設(shè)往往可以減少總投資。此外，由于脫硝設(shè)施運行費用高，企業(yè)噸水泥利潤低，往往超標生產(chǎn)，增大脫硝設(shè)施負荷，致使脫硝設(shè)施在高壓下運行，污染物排放加劇，脫硝設(shè)施運行不穩(wěn)定。

  3.3相關(guān)責任主體

  1）脫硝設(shè)施施工方

  企業(yè)投資建設(shè)脫硝設(shè)施，將工程承包給脫硝廠家，脫硝廠家良莠不齊。施工方不負責任，為企業(yè)建設(shè)的脫硝設(shè)施不能達到環(huán)保要求。施工方更注重通過脫硝的設(shè)施建設(shè)滿足自己的利益而不會更多考慮企業(yè)能夠達標、投資運行費用高等問題。

  2）監(jiān)測方

  個別企業(yè)脫硝后濃度反常，不降反升。企業(yè)將煙氣連續(xù)在線監(jiān)測（CEMS）委托第三方，兩者相互推諉，企業(yè)規(guī)避監(jiān)測責任，監(jiān)測方對監(jiān)測數(shù)據(jù)不夠重視，企業(yè)與第三方應(yīng)該重視監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，應(yīng)分析原因，排除故障。

  3）水泥企業(yè)脫硝積極性低

  水泥行業(yè)尚無脫硝補償措施。企業(yè)為了降低成本在脫硝政策過渡期內(nèi)不積極組織環(huán)保驗收，拖延脫硝設(shè)施建設(shè)時間，以減少脫硝設(shè)施運行費用。

  4）環(huán)保部門

  環(huán)保部門發(fā)布標準要求水泥行業(yè)在某一段時間內(nèi)完成脫硝設(shè)施安裝，對脫硝效率也進行了規(guī)定。為了滿足硬性的環(huán)保標準，企業(yè)盲目安裝脫硝設(shè)施后常會留下系統(tǒng)性隱患。環(huán)保部門下達政策缺乏預見性，導致水泥行業(yè)脫硝建設(shè)緩沖期不足。環(huán)保部門對NOx的污染濃度進行了規(guī)定，但是對施工方、監(jiān)測方的關(guān)注較少，脫硝設(shè)施運行過程的規(guī)定涉及較少，導致水泥行業(yè)脫硝市場化不足，監(jiān)測方責任缺失。

  4、相關(guān)建議

  1）技術(shù)方面

  應(yīng)積極研發(fā)新技術(shù)，不斷完善目前使用的脫硝技術(shù)，參考國外技術(shù)彌補當前國內(nèi)脫硝技術(shù)的不足。推廣聯(lián)合脫硝技術(shù)，這樣可以使SNCR初始濃度降低，運行費用大幅減少。優(yōu)化脫硝系統(tǒng)，從脫硝設(shè)施的各個分塊系統(tǒng)開始，系統(tǒng)最優(yōu)才能保證脫硝設(shè)施穩(wěn)定運行。卸氨時，注意氨殘余量污染環(huán)境，配備消防管道，不但可以沖洗管道，而且還可以預防爆炸引起的安全隱患。對氨逃逸的檢測儀器要求較高，在水泥行業(yè)應(yīng)用不多，氨逃逸還容易受原料含量影響，應(yīng)區(qū)別定義，分別檢測，才能得到可靠的氨逃逸數(shù)據(jù)。

  2）成本方面

  氨水需求日益增多，應(yīng)尋找合適的替代品。此外土建費用和維護費用也應(yīng)該合理設(shè)計規(guī)劃，使總成本最低。

  3）相關(guān)主體方面

  政府可根據(jù)建設(shè)時間、脫硝規(guī)模及脫硝設(shè)施的不同差別補助，這樣可以提高企業(yè)脫硝的積極性，還應(yīng)該對運行管理過程、監(jiān)測方、建設(shè)方進行規(guī)定，規(guī)范企業(yè)脫硝設(shè)施，防止偷停、超能生產(chǎn)等現(xiàn)象，使監(jiān)測方落實對煙氣連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的責任，提高脫硝廠家環(huán)評門檻，使資質(zhì)高的廠家進入脫硝市場，建設(shè)達標的脫硝設(shè)施。環(huán)保部門制定政策應(yīng)具備靈敏性和前瞻性，不應(yīng)該等到污染嚴重，水泥行業(yè)成為氮氧化物排放大戶才開始重視，因此對不同行業(yè)的大氣污染因子數(shù)據(jù)應(yīng)提前統(tǒng)計，參考國外相關(guān)經(jīng)驗制定預警值，可以避免政策下達的沖擊性，使得企業(yè)盲目安裝脫硝設(shè)施，留下短期內(nèi)難以發(fā)現(xiàn)的隱患。積極組織企業(yè)進行環(huán)保驗收，對于缺乏社會責任感的企業(yè)應(yīng)有懲治措施。