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)脫硝技術應用現(xiàn)狀，脫硝過程中存在的問題，并提出相應建議，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)結構調(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。《河北省鋼鐵水泥電力玻璃行業(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?！笆濉币詠?，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)能結構調(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，但總量相對較小；滄州、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有低氮燃燒技術和SNCR技術，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技術方面

  1）脫硝技術單一

  從以上數(shù)據(jù)不難看出，河北省SNCR技術推廣應用并不廣泛，只有14%，目前廣泛應用的是脫硝效率不高的低氮燃燒技術，而空氣分級燃燒技術并未得到切實地應用?？諝夥旨壢紵夹g脫硝效率較低氮燃燒技術更高，改造簡單，對原燃燒制度影響較小，理論脫硝效率較穩(wěn)定?？諝夥旨壢紵夹g與SNCR聯(lián)合脫硝技術應用時，空氣分級燃燒技術初始投資按50萬元來算，半年即可收回投資成本，應該廣泛推廣示范并應用。河北省脫硝技術主要從國外引進，國外SNCR脫硝設施較國內(nèi)水泥脫硝設施初始投資高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。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，所以應有消防管道的設計，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布設簡單，完全可以在原有建筑的基礎上進行改造，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往往可以減少總投資。此外，由于脫硝設施運行費用高，企業(yè)噸水泥利潤低，往往超標生產(chǎn)，增大脫硝設施負荷，致使脫硝設施在高壓下運行，污染物排放加劇，脫硝設施運行不穩(wěn)定。

  3.3相關責任主體

  1）脫硝設施施工方

  企業(yè)投資建設脫硝設施，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)建設的脫硝設施不能達到環(huán)保要求。施工方更注重通過脫硝的設施建設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)與第三方應該重視監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，應分析原因，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，拖延脫硝設施建設時間，以減少脫硝設施運行費用。

  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)測方的關注較少，脫硝設施運行過程的規(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、相關建議

  1）技術方面

  應積極研發(fā)新技術，不斷完善目前使用的脫硝技術，參考國外技術彌補當前國內(nèi)脫硝技術的不足。推廣聯(lián)合脫硝技術，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)，從脫硝設施的各個分塊系統(tǒng)開始，系統(tǒng)最優(yōu)才能保證脫硝設施穩(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)應用不多，氨逃逸還容易受原料含量影響，應區(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，應尋找合適的替代品。此外土建費用和維護費用也應該合理設計規(guī)劃，使總成本最低。

  3）相關主體方面

  政府可根據(jù)建設時間、脫硝規(guī)模及脫硝設施的不同差別補助，這樣可以提高企業(yè)脫硝的積極性，還應該對運行管理過程、監(jiān)測方、建設方進行規(guī)定，規(guī)范企業(yè)脫硝設施，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，建設達標的脫硝設施。環(huán)保部門制定政策應具備靈敏性和前瞻性，不應該等到污染嚴重，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)應提前統(tǒng)計，參考國外相關經(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)應有懲治措施。