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水泥脱硝义不容辞 企业企盼三大支撑

发布日期:2012-07-18 11:59 发布者:admin

作者:马泽民 (中国水泥协会副会长,重庆水泥协会秘书长)

(来源:数字水泥网) 

    国发[2011]26号文件即《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》明确指出:“十二五”期间,全国氮氧化物排放量比“十五”削减10%,其总量控制目标已下达各省、自治区、直辖市。众所周知,在水泥熟料生产排放的烟气中,含有大量的氮氧化物(NOx)。它是继火电烟气、机动车尾气之后的第三大排放源。水泥脱硝义不容辞,刻不容缓。

一、 我国水泥脱硝现状

(一)  探索示范阶段

    2011年底,我国在役新型干法水泥生产线1513条。到今年5月底,安装建设有水泥脱硝设施的仅为6条(详见表1)。

表1:

 

 企业名称 规模(t/d) 投运时间
北京金隅集团新北水泥有限公司 3000 2007年
广东台泥(英德)水泥有限公司 6000 2008年
湖南中材湘潭水泥有限公司 5000 2011年
四川成都都江堰拉法基瑞安有限公司 3500 2011年12月初
陕西声威建材集团有限公司 2500 2012年4月
广西南雁西普水泥公司 1500 2012年4月

 

    5年左右时间,才建成6条线,它们各条线的投资、运行情况,脱硝效率、真实的成本和运行费用如何?尚不清楚。

(二) 方兴未艾阶段

    1、 今年五月底止,在我国西部12个省(区、市)中,83.3%在行动

     重庆市:2012年2月21日,重庆市发出了渝委办[2012]16号文件,要求9个企业18条新型干法水泥生产线,年底建成脱硝装置;目前有6条线处于建设调试阶段,其它处于可研或招标阶段。四川省:2011年11月7日,四川省人民政府办公厅发出了川办函[2011]247号文件,《转发环境保护厅关于“十二五”降氮脱硝工作意见的通知》,“十二五”期间完不成的,将停止对该水泥企业的供电。云南省:环保厅约谈远东水泥有限公司,安排脱硝工程建设。贵州省:省环保厅向全省9个市(州)发函,要求火电、水泥行业须建脱硝设施:4000t/d以上及2000t/d以下的生产线综合脱硝效率要求达到75%以上,2000t/d至4000t/d的生产线综合脱硝效率要求达到40%以上,省政府每季度进行普查。宁夏:5月2日下午,召开了2012年全区主要污染物减排工作会议,今年全面启动水泥企业的低氮燃烧工程;平罗恒达水泥公司2500t/d生产线脱硝项目已签约。新疆:在“十二五”工程减排措施中,新增烟气脱硝工程(水泥熟料生产线脱硝工程)。陕西:2011年陕西省环保厅、咸阳市政府相继发出有关文件,要求水泥企业开展脱硝工程建设。青海:环保厅确定“42321”目标,抓紧盐湖海纳、互助金圆、湟中祁连山等水泥企业脱硝工程建设。内蒙古:今年3月21日,烟气脱硝和烟尘控制技术交流会在盐城召开。广西:广西西普南雁水泥有限公司脱硝示范2000t/d生产线,2012年4月25日已投入运行。

    2、 今年五月底止,在我国中部6个省中,100%在行动

    河南:河南省新乡市强制当地水泥企业脱硝改造。新乡市共有新型干法生产线18条以上,2012年底以前开工建设水泥脱硝,2013年前必须完成。湖南:水泥行业脱硝进入倒计时。2013年前,全省2000t/d以上生产线全部实施低氮燃烧技术改造,脱硝率达到30%以上;4000t/d以上生产线必须配备SNCR设施,脱硝效率60%以上;已脱硝企业擅自停运、逾期未建企业一律停产。江西:4月6日,江西环保厅召开2012年脱硫脱硝建设项目座谈会,江西南方等8家水泥企业分别介绍了脱硝项目建设进度。湖北:黄石市环保局对全市7家水泥生产厂提出了减排要求,加快对现役生产线进行低氮燃烧技术改造,3月底各企业提出具体方案,对“十二五”不安装脱硝设施的水泥企业将足额征收NOx排污费。安徽省:采取多项措施加快推进水泥行业减排,今年水泥行业实施低氮燃烧改造技术项目15个。省里正在研究出台相关政策,从资金、技术等方面给减排企业以支持。山西:3月16日,山西省环保厅强势推进水泥行业脱硝。新建或改扩水泥熟料线一律按《水泥行业准入条件》执行综合脱硝率不低于60%;所有现役新型干法水泥生产线今年全部完成低氮燃烧技术改造,脱硝率不低于30%,4000t/d及以上生产线,2013年底建成投入运行。其他线,2014年6月底全部建成。

    3、 今年五月底止,在我国东部10个省(市)中,70%在行动

    北京、天津、上海三个直辖市,起步早。河北:临城奎山冀东水泥脱硝工程开工,拟6月底建成。广东:水泥企业实施广东地方新标准。从今年1月1日起,广东、珠三角大部分地区开始执行广东省《水泥工业大气污染物排放标准》,NOx排放浓度限定值550mg/Nm3,余下区域自2014年执行;今年广东抓17条示范线,且广东环保厅明确补贴政策:2012年和2013年脱硝的水泥企业,按每条线300万元和150万元的标准补贴,2014年上脱硝装置的企业不补贴。浙江:杭州先行先试NOx排放浓度的政策规定最牛。杭州市主要污染物减排工作领导小组办公室,以杭减办[2011]30号文件提出:2012年9月底前完成现役12家水泥企业16条熟料生产线脱硝工程,水泥企业烟气脱硝率保证达到85%以上(NOx排放浓度≤150mg/Nm3),脱硝装置保证运转率95%以上,脱硝设备靠引进寿命15年以上,脱硝不得造成二次污染,即SCR和SNCR-SCR氨逃逸控制在8mg/m3(干基、标准状态)以下。失效催化剂应优先进行再生处理,无法再生的应进行无害化处理。其脱硝资金由市财政按项目总投资的30%补贴,其中,4000-5000t/d的生产线最高补贴690万元/条,2500t/d的生产线最高补贴480万元/条,各区、县(市)配套补贴不少于40%,其余企业自筹。山东:现役水泥企业>2000t/d的生产线,必经进行低氮燃烧技术改造,并配套烟气脱硝设施。福建:现役2000t/d的水泥生产线,两年内完成脱硝改造。2012年底前,对≥4000t/d的生产线实行低氮燃烧器改造,并建成脱硝装置,综合脱硝率达到60%以上;2013年底前,对≥2000t/d<4000t/d的水泥生产线,进行低氮燃烧器改造,并建成脱硝装置,综合脱硝率50%以上;对于<2000t/d以下的生产线,脱硝率达到30%以上。

    4、 今年五月底止,在我国东北3个省中,67%在行动             

    黑龙江:脱硫脱硝纳入重点监管,19家水泥企业年内完成低氮燃烧改造工程。吉林省:全面开展水泥行业氮氧化物减排攻坚战。一是2012年7月底,现役10条4000t/d及以上生产线全部配备脱硝设施;二是2013年7月底,10条2000t/d熟料线全部完成低氮燃烧技术改造工程;三是新建、改造、扩建的生产线按《水泥行业准入条件》验收,综合脱硝率不低于60%;四是加大监管NOx征收力度和超排处罚力度。今年全省将安排2000万元资金补贴水泥企业脱硝。综上所述,全国4/5以上的省、自治区、直辖市都在轰轰烈烈地开展水泥脱硝工作。

二、水泥脱硝技术综述

    根据水泥窑氮氧化物的形成机理,水泥窑降氮减排的技术措施有两大类:

     一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施:①采用低氮燃烧器;②分解炉和管道内的分段燃烧,控制燃烧温度;③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。

    另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx,其技术措施:①“分级燃烧+SNCR”,国内已有试点;②选择性非催化还原法(SNCR),国内已有试点;③选择性催化还原法(SCR),目前欧洲只有三条线实验;③SNCR/SCR联合脱硝技术,国内水泥脱硝还没有成功经验;④生物脱硝技术(正处于研发阶段)。

    总之,国内开展水泥脱硝,尚属探索示范阶段,还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行可靠?脱硝效率、运行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。

     笔者认为:水泥工业环境治理和保护,已经从治理粉尘为重心正向治理三大废气(SO2、NOx、CO2)转变;污染物排放治理发展趋势将从重末端治理(过渡阶段)逐步转向重源头治理,既实现节能、又达到减排。

三、水泥企业对脱硝的困惑

    水泥脱硝已成必然。环保履责紧抓,企业愿意紧跟,协会鼎力紧推。但是,市水泥协会在调研中也听到企业诸多反映,有必要实话实说与水泥同仁共享:

    1、脱硝市场有四多,亟待整顿

    ①设计施工单位多。谁都有资质,天天打电话,企业有点烦。

    ②项目报价离谱多。相同规模的生产线脱硝装置报价高、低相差3~4倍,使人费解。

    ③脱硝效率吹的多。设计施工单位完全按政策规定说话,理想化多,不管企业运行成本,说达到什么浓度排放就可达到什么浓度排放,使人迷惘。

    ④财政补贴随意多。国家对火电脱硝明确了电价补贴标准,但水泥脱硝至今没有说法,水泥脱硝补贴难免因企而异,有失公允。

    2、脱硝企业疑问多,亟待消除

    ①水泥脱硝,按不同生产线规模、不同工况、不同熟料产量、在NOx排放浓度本底值不清楚的情况下,要达到相同的脱硝效率,合理的吨投资大致是多少?企业心中无底。

    ②国内现采用的工艺技术路线,国产设备是否成熟?企业心中无数。

    ③为保证公平竞争, 使遵章守法的企业不吃亏,如何加强监管监测?企业心中打鼓。

    ④氮氧化物排放浓度的新标准何时公布、实施?企业特别企盼。

    ⑤调动水泥企业脱硝积极性政策何时出台?企业特别企盼。

   ⑥国家标准与政策规定如何衔接?例如:工信部第[2012]582号文件提出,到“十二五”末,NOx在2009年基础上降低25%;工信部《水泥工业“十二五”规划》明确提出:NOx排放总量降低10%:;工信部工原[2012]第127号和国家制定的国民经济和社会发展的“十二五”《规划》都明确指出:新建或改造、扩建水泥熟料生产线安装效率不低于60%的烟气脱硝装置;但现在执行的GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》中明确规定:氮氧化物排放浓度为800mg/m3,单位产品排放量为2.4Kg。客观存在国家标准的指标与国家政策规定的氮氧化物排放浓度指标如何衔接?

四、水泥脱硝是项系统工程

    水泥企业采用“SNCR”方法脱硝,并非水泥企业一家之事。它受到不少制约。不仅涉及生产、流通、分配和消费,而且涉及到工业、农业、商业、交通、公安、能源、物价、环保、安全监管和质检等政府多个部门。

    采用SNCR方法脱硝,还原剂是最大消耗品(但对于SCR脱硝来说催化剂的消费量更多)。水泥脱硝一般选用尿素或氨水(不选择液氨 —— 危险品)作还原剂,但是尿素、氨水又是通过合成氨转换而生产出来的,可是合成氨单位产品综合能耗相当高(详见表2)。

表2:

企业类型 原料类型 单位产品综合能耗限值(kgcet/t)
现役企业 优质无烟煤块 ≤1900
非优质无烟煤块 ≤2200
天然气、焦炉气 ≤1650

新建企业

先进企业

优质无烟煤块 ≤1500
非优质无烟煤块 ≤1800
天然气、焦炉气 ≤1150
说明:现身合成氨生产企业,吨合成氨耗天然气1000m3左右,折标煤1330kg;吨合成氨可产1.7吨尿素,20%浓度和25%浓度的氨水分别可产5吨和4吨。

    

    现以重庆18条2500t/d线脱硝为例, 若NOx排放的本底值为1000mg/Nm3左右,NOx排放要降到500 mg/Nm3以下,年减排NOx为21060吨,则必须采用SNCR脱硝,若选择氨水(浓度25%)作还原剂,则年需耗氨水62280吨。既相当于消耗合成氨15570吨→必然增加化工厂综合能耗25691吨(标煤)→经信委必然增加化工厂天然气用量和用电指标→必然增加化工厂合成氨水污染物排放(化学需氧量23.36吨、氨氮9.3吨、氰化物0.047吨、SS10.90吨、石油类1.56吨、挥发酚0.031吨、硫化物0.156吨、排水量155700吨)→势必涉及到环保部门对合成氨生产企业污染物控制总量指标→涉及物价部门如何确定用于水泥工业脱硝的氨水、尿素价格以及化工厂增用天然气价格如何确定→涉及增加运送氨水、尿素到水泥厂的社会运量及公安交通安全畅通→涉及农业主管部门将尿素、氨水调出农业系统→涉及市政府节能、减排办公室对水泥企业脱硝增加了单位产品能源消耗和废弃物排放量如何考核→涉及国家标准制定部门修改相关标准→涉及质监部门对水泥产品质量标准检验等。

 

    同时,笔者近期还看到有关火电厂《脱硫脱硝经济性分析》的报道:火电厂采用氨法和尿素法脱硫脱硝的运行费用,与采用石灰石、石膏法脱硫-SCR法联合脱硫脱硝进行了比较,其结论是:分别为1/5和1/2左右。由此,我们必然联想:若全国所有火电厂和所有新型干法水泥生产线分别采用“SCR”法和“SNCR”法脱硝,则需消耗氨水、尿素多少万吨?合成氨化工厂需增加天然气多少万立方米?增加用电量多少万千瓦小时?火电厂需增加煤炭消耗多少万吨?增加二氧化碳排放多少万吨?合成氨化工厂又增加水污染物排放量多少万吨?上述等问题都需有答案啊!

五、 水泥企业对脱硝的企盼

    水泥脱硝既然是一个庞大的系统工程,企业企盼国家出台标准、政策和技术的支撑

    1、水泥脱硝必须要有符合科学的、可行的“标准”支撑

    国家有关文件规定的NOx排放浓度不能替代国家标准,更不能等于国家标准。企业企盼国家出台新的NOx排放标准,企业才有方向和目标,水泥脱硝心中才踏实。

    ①我国水泥工业氮氧化物排放浓度限定值的演变

    从无到有,从宽到严的渐进过程(详见表3)。

表3:

 

 

发布年份 标准代号及名称 Nox限值(mg/Nm3)
1985 GB4915-85《水泥工业污染物排放标准》  
1996 GB4915-1996《水泥工业大气污染物排放标准》 800
2004 GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》2005年1月1日执行 800
2007 DB11/501-2007《北京大气污染物综合排放标准》
其中 I时段:2008年6月1日投产前企业执行 550
II时段:2008年6月1日投产后企业执行 500
2007 DB50/251-2007《重庆市水泥工业大气污染物综合排放标准》
其中 I时段:主城区2008.7.1~2011.12.31执行 800
II时段:主城区2012年1月1日起执行 800
2010 DB44/818-2010《广东水泥工业大气污染物综合排放标准》2012年1月1日起执行 550(珠三角大部分地区)

 

    据权威部门调查:我国新型干法水泥NOx的排放浓度,加权平均约为800mg/Nm3。其中≥4000t/d及以上生产线(占全国地区56.87%,860条)加权平均<800mg/Nm3;<4000t/d以下生产线加权平均>800mg/Nm3。由此可见,当前相当多的水泥生产线,NOx排放浓度超过GB4915-2004限定值。

    ②发达国家水泥窑氮氧化物排放标准(详见表:4)。

表4:

国家 Nox (mg/Nm3) 国家 Nox (mg/Nm3)
美国 900 欧盟

老线<800

新线<500

奥地利 <450 日本 480

 

 

    德国要求更为严格,<500mg/Nm3。当使用替代燃料>60%时,则NOx的排放要求小于320 mg/Nm3,当100%使用替代燃料时,则NOx的排放要求小于200 mg/Nm3。且严格执行在线监测。

    ③科学修订相关标准势在必行

     对水泥企业脱硝,建议国家在开展调查研究,摸清我国水泥工业大气污染物排放单位产品能源消耗和现行水泥标准执行结果的客观数据基础上,结合我国当今的生产力发展水平,科学、合理地修订GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》,因水泥窑要使用替代燃料、协同处置废弃物等,故也科学修订GB16780-2007《水泥单位产品能源消耗限额》、GB175-2007《通用硅酸盐水泥》等标准以及相关的检测方法和检验标准。

    2、水泥脱硝必须要有调动企业积极性的“政策”支撑

    水泥脱硝企业是主体,脱硝会增加企业投资、能源消耗、生产运营成本,还可能产生二次污染。当前,在水泥产能过剩、效益下滑之际,企业企盼国家出台调动水泥脱硝积极性的政策,一切问题才能迎刃而解。现特提出如下政策建议:

   ①水泥脱硝要增加生产成本,建议国家:将电力行业烟气脱硝的补偿机制引入水泥行业;

   ②以尿素和氨水作还原剂的脱硝企业,建议国家:将农用生产资料补贴的价格机制引入水泥行业脱硝;

   ③营造公平竞争环境,确保脱硝企业正常运行。建议国家:对脱硝企业按连续在线监测数据计算且减半征收排污费;对未脱硝企业按物料衡算法3倍标准征收排污费,对不与主机同步运转且享受国家财政补贴的水泥脱硝企业,按未脱硝企业征收排污费,并限期连本带息收回财政补贴资金;

   ④对实施脱硝的水泥企业,建议国家:按专家评审的工程项目总投资额度给予三年期的财政贴息补助;

   ⑤为保证水泥脱硝效率,建议国家:制定设计、施工、设备制造、施工监理单位等准入水泥脱硝市场的条件。

    3、水泥脱硝必须要有成熟的“工艺技术”支撑

    为保证水泥脱硝效果,企业企盼国家对已实施水泥脱硝企业进行调研总结,推广成熟的工艺技术路线及关键设备,实现“低投资、国产化、低成本、零排放(无二次污染物排放)、运行好、效果好”的脱硝目标。
                                         
参考文献:
1、《能源研究与利用》杂志:史古飞、熊源泉、印建朴,
《脱硫脱硝经济性分析》,文章编号:1001-5523[2010]02-0048-0049
2、GB21344-2004《合成氨单位产品综合能耗限额》
3、GB13458-2001《合成氨工业水污染物排放标准》

 
 
 

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