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水泥工业减少大气颗粒物排放的思考

发布日期 2013/7/3 3:38:27 来源:中国环境报

 

  一、我国的环境现状

  由于我国工业的快速发展,工业烟尘中的超细粒子已成为影响我国区域大气质量、空气能见度的主要污染物。近年来,由于超细粒子的危害,我国产生雾霾天气的频率越来越高,程度越来越重,几乎覆盖我国大部分区域,其对全球环境及公众健康可能产生的影响已引起全球的严重关注。

  水泥是国民经济建设的重要材料,水泥工业也是国民经济的重要的基础产业。水泥工业的快速发展有力地支撑了国家经济、社会的建设。然而,作为传统的工业部门,水泥工业有着明显的高排放、高能耗、资源依赖型的生产工艺特性。水泥工业传统的发展和生产模式,使得资源、能源都难以为续,对生态环境带来沉重的压力。

  尽管我国水泥行业经过多年努力,也实行了(50mg/Nm3) 烟尘排放标准,颗粒物排放得到基本控制,但是每年烟粉尘排放总量仍多达1000万吨以上,水泥行业、燃煤电站、钢铁冶金仍是我国三大重污染行业。我国颗粒物排放控制已进入到大力消减PM10、PM2.5的时代,若不能有效消减超细颗粒物,“美丽中国”和大气污染控制目标不可能实现。换句话说,要想进一步控制烟粉尘的排放,PM2.5捕集将是重点。

  2012年,世界水泥产销量约39亿吨,我国水泥产销量21.84亿吨,占世界总量的55%。到年底,全国共有熟料生产线1637条,其中日产2000吨以上的熟料生产线有1257条。我国单位国土面积排放的水泥烟(粉)尘量是世界平均值的8.45倍,重点区域内会更严重,其原因是:

  1、长期执行宽松的环保标准;

  我国现行的许多行业工业污染物排放标准与发达国家有相当大的差距;有的还不如许多发展中国家;如水泥行业现行的《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2004)就过于宽松。

  2、疏于监管 执法不严;

  政府只重经济发展、轻环境保护的观念没有改变,减排工作责任不落实、激励约束机制不健全、基础工作薄弱、能力建设滞后的问题。在“权”与“法”的矛盾中往往“法”不敌“权”;在眼前利益与长远利益的权衡中,往往取前者而舍后者。其结果,我国环境污染状况是:“局部有所改善,整体仍在恶化”。

  3、政府花的精力只在临时性措施和命令;

  根据《关于北京市空气重污染日应急方案》 在今年的雾霾事件中北京58家企业停产;41家企业减产 实现30%以上的污染减排;强联水泥、平谷水泥二厂全部停产,北京水泥厂停一条线,其它水泥企业也实现了30%以上的减排。这些措施是临时性的,治标不治本。

  4、“解决雾霾的根本之道”——“减少污染源,削减大气污染物”必须进一步严格大气排放标准;在最近几年国家两次修订大气污染物排放标准,排放限值有降低,但与控制PM2.5微细颗粒物的要求差距甚远。

  5、我们排放世界最多的大气污染物,但我们却不具有世界最大的容纳空间,世界有人居住陆地总面积为1.35亿平方千米;我国国土只占7.1%;若我国大气污染物排放限值与其他国家相同,单位面积燃煤烟尘将是世界均值的6.48倍;在我国的局部区域,单位国土面积污染物的平均数量将更高。

  6、我国京津冀、长三角、珠三角三个区域,国土面积仅占我国国土面积的8%左右,消耗全国42%的煤炭;52%的汽、柴油;生产了55%的钢铁;40%的水泥;SO2、NOX和烟尘排放量均占全国的30%;单位平方公里的污染物排放量5倍于其他地区;加剧了PM2.5的排放,更加重了霾的形成。这些地区每年出现霾的天数在100天以上;个别城市甚至超过200天。

  7、严重的雾霾给社会经济造成的巨大损失远远大于污染治理所需的费用,为了应对严重污染事件而强制企业停产,一条5000吨/日的熟料生产线停产一天,减少水泥产量6000吨;经济损失也很可观。

  8、企业缺乏社会责任感,在国外,水泥企业已经形成固定的环保意识,治理环境污染成为企业的责任和义务,而在我国,企业主动承担的治污责任甚少。

  二、水泥工业必须在减少颗粒物排放方面有所作为

  目前我国水泥行业必须要有一系列新措施,在治理大气污染物方面必须下“猛...”,严格环境准入、加快和加大落后产能淘汰,必须明确淘汰全部水泥立窑,严格控制污染物新增排放量,实施特别排放限值,开展水泥行业无组织污染源的防治,加强扬尘控制、深化面源污染管理。去年由环保部会同国家发改委、财政部制定,经国务院批复同意,我国首部大气污染防治国家级规划《重点区域大气污染防治“十二五”规划》发布,重点区域在规划期内必须完成一大批重点工程项目名单,其中水泥行业氮氧化物治理项目涉及204条熟料生产线、水泥窑除尘设施改造项目涉及181条水泥窑生产线,约300多台套除尘设备的改造。

  根据环保部门数据,我国在传统煤烟型污染尚未得到控制的情况下,以臭氧、细颗粒物(PM2.5)和酸雨为特征的区域性复合型大气污染日益突出,区域内空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多。大气污染物排放量巨大,2010年二氧化硫、氮氧化物排放总量分别为2267.8万吨、2273.6万吨,位居世界第一,烟粉尘排放量为1446.1万吨,远超出环境承载能力。占全国14%的国土面积京津冀、长三角、珠三角地区,以及辽宁中部、山东、武汉及其周边、长株潭、成渝、海峡西岸、山西中北部、陕西关中、甘宁、新疆乌鲁木齐城市群等13个重点区域产生了71%的经济总量,消费了52%的煤炭,排放了48%的二氧化硫、51%的氮氧化物、42%的烟粉尘和约50%的挥发性有机物,单位面积污染物排放强度是全国平均水平的2.9至3.6倍。现有污染治理力度已经难以满足改善环境空气质量的迫切要求。为切实改善大气环境质量,解决我国的灰霾天气,必须采取更加严格的污染控制措施,在消化巨大新增量的基础上,水泥工业大幅削减污染物排放总量,污染防治任务还是十分艰巨的。

  解决工业烟粉尘PM2.5和灰霾污染问题,必须彻底转变传统的大气污染治理思路,实施多污染物协同控制。2011年,我国GDP占全球的10.48%,然而却消耗了世界60%的水泥、49%的钢铁和20.3%的能源,而这些行业又大多集中在东部地区。粗放的经济发展方式、不合理的产业布局,产生了大量的大气污染排放物。

  根据《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,到2015年,重点区域的二氧化硫、氮氧化物、工业烟粉尘排放量要分别下降12%、13%、 10%。在京津冀、长三角、珠三角,细颗粒物的年均浓度须下降6%;水泥工业必须在减少颗粒物排放方面有所作为。

  三、水泥工业袋式除尘技术的发展与运营管理

  水泥工业作为是我国大气粉尘的排放第一大户,如何控制和进一步减少粉尘的排放一直是水泥工业减排的重点。

  为了实现到“十二五”末,我国水泥工业颗粒物排放在2009年基础上降低50%的目标,《关于水泥工业节能减排的指导意见》明确要求2011-2015年现有水泥窑电除尘器改为袋式除尘器(低压脉冲除尘器),对水泥企业来说,必须通过电改袋等多种技术的应用,以达到国家要求。因此,合理地选择除尘设备,降低滤袋消耗,提升除尘效果,仍然是今后一段时期内水泥企业最为关注的。

  随着中国水泥产业政策的调整,水泥生产工艺线的大型化,这些大型水泥生产线,每条线都有大量的除尘器,窑头、窑尾除尘是水泥行业粉尘排放的关键所在。大型水泥厂的窑尾除尘,过去大多采用电除尘器,其烟尘排放浓度较高。随着环保标准的严格实施,窑头、窑尾烟尘排放都必须达到30mg/Nm3,从排放总量来说,重点区域要求窑头、窑尾烟尘排放浓度应该小于20mg/Nm3,甚至于10mg/Nm3以下,电除尘器改为袋式除尘器应该是目前窑头、窑尾除尘唯一之道,应采用正规厂家生产的优质过滤材料

  水泥工业要进一步控制烟、粉尘的排放,PM2.5捕集将是重点,在技术方面,国外发达国家也积极开发新技术和新设备并应用于重污染行业,使颗粒物排放浓度逐年降低。袋式除尘器是控制颗粒物尤其是PM2.5超细粒子最有效的设备,过滤材料是其核心。针对水泥行业烟尘的特性,在工程与装备上采取定制化设计方案,进行优化设计和配套技术应用,才能使水泥行业总体颗粒物排放量明显降低。

  国内袋式除尘发展相对较晚,但由于市场的需求和竞争推动,技术发展很快;国产纤维和滤料基本上达到了国际同类产品的水平,在各重污染行业的烟尘治理应用中,从除尘器整体设计、设备制造和安装、现场应用与保障技术方面都有所突破,设备大型化、系统可靠性及工程经验都得以快速发展。随着袋式除尘产业的发展,这当中也涌现了一批企业,相比国外进口产品,许多国产除尘设备基本已经能够满足大型水泥生产企业的技术要求。如何管理好和使用好水泥工业除尘设备,专业环保服务公司运行和管理将成为水泥除尘行业需要关注的热点。

  四、水泥工业大气污染物排放达到的目标

  我国排放的工业烟尘中,水泥工业是产生PM2.5颗粒的主要污染源,也是控制的重点行业之一。与普通的粉尘相比,PM2.5超细颗粒由于粒径小,其运动、捕集、附着、清灰、收集等方面都有特殊性,针对TSP大颗粒粉尘捕集的常规过滤材料和除尘技术难以适应超细粒子,采用PM2.5超细粒子高效捕集材料、关键技术与装备迫在眉睫。

  据报道,今年1月14至18日来自超过130个国家、约900名代表团成员在瑞士日内瓦,就联合国汞公约进行最后一轮谈判,试图制定出一个带有法律约束力的全球协议,以此阻止和控制重度毒性重金属汞的全球性污染和排放。

  中国是全世界最大的汞生产、汞消费和汞排放国,面临着越来越大的谈判和履约压力。汞排放主要来自发电厂、冶炼厂、水泥厂、焚烧厂,主要产生于含汞的煤炭、矿石、和垃圾废物的燃烧。我国大气汞含量明显高于欧美同类地区,一些地区居民头发中...汞含量远高于发达国家建议的限值,存在巨大的生态和健康风险。环保部已经就《汞污染防治技术政策》和《砷污染防治技术政策》对外征求意见。利用水泥窑协同处理处置固体废弃物,更需要考虑这些重金属的排放问题。

  中国水泥工业的治污之路,从原先的淘汰落后产能,粉尘治理,到余热发电项目,虽然在过去的“十一五”中国水泥工业的节能减排已经取得了可喜的成绩,而在“十二五”中国水泥工业减排之路要达到的目标:

  1、采用世界最严格环保要求建设一定规模的示范工艺线,全工艺线排放的粉尘达到世界最先进水平,烟、粉尘排放浓度小于10mg/Nm3;无组织排放(既岗位粉尘)排放浓度达到2mg/Nm3以下;PM2.5超细粉尘去除率达到80%以上;整体环保达到国际领先水平,为水泥企业的颗粒物排放起到示范作用。

  2、对于协同处理废弃物的水泥生产工艺线,必须具备吸附重金属和二恶英功能。

  3、优化袋式除尘器的节能清灰技术和有毒有害气体的吸附剂吸附装备。

  4、应用水泥工业烟气PM2.5粒子稀释测试技术,同步实现颗粒物粒数和质量浓度的测试,并同粒径分布测试技术和化学组分测试技术进行集成。监测水泥工业过程PM2.5排放特征和系统评估各种PM2.5超细粒子控制技术。

  5、通过示范线的建设和运行,为进一步完善和修订《水泥工业大气污染物排放标准》提供支撑依据。

  五、结束语

  今后重点污控区的水泥企业将面临更为严格的大气污染物排放标准,将实施大气污染物特别排放限值,严格控制大气污染物新增量,倒逼产业结构升级和企业技术进步,使大气环境质量不断改善。

  《水泥工业大气污染物排放标准》(包含特别排放限值)修订工作已经完成征求意见,即将出台,新修订的排放标准和特别排放限值是基于对企业先进技术和排放量的分析以及国际先进技术使用情况和排放量的分析,并参考其他国家标准制定的;但我国人口密度大,产业过于集中,必须执行世界上最严格的环保标准,水泥企业的社会责任感迫使我们必须认真去努力,减少颗粒物排放,为我们的蓝天做出贡献。

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