水泥共處置

1、水泥行業(yè)污染物排放核算中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院何 捷 13911708925 13911708925@139.com,主要內(nèi)容Main Contents,一、水泥行業(yè)概況二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié)三、生產(chǎn)線(xiàn)主要污染物核算,產(chǎn)量大 水泥產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，自1986年以來(lái)始終位居世界第一，2010年全國(guó)規(guī)模以上水泥企業(yè)總產(chǎn)量18.8億噸。2011年達(dá)到20.6億噸。,一、水泥行業(yè)概況,

2、企業(yè)眾多、分散近5000家（有生產(chǎn)許可證）新型干法生產(chǎn)線(xiàn) 1300多條立窯2000多臺(tái)其它窯約400臺(tái)規(guī)模以上企業(yè)3077家水泥粉磨站1800多家,一、水泥行業(yè)概況,工藝以新型干法窯外分解窯為主，立窯為輔,能源消耗以煤為主，占全國(guó)能耗7%左右，年消耗原煤1.5億噸,一、水泥行業(yè)概況,不同窯型能耗水平存在顯著差異,一、水泥行業(yè)概況,行業(yè)集中度明顯提高（前十位產(chǎn)量> 40%）,主要內(nèi)容,一、水泥行業(yè)概況二、主流生產(chǎn)

3、工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié)三、生產(chǎn)線(xiàn)主要污染物核算,二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié),新型干法立窯,原材料的采運(yùn)原材料（能源）的貯存和制備熟料煅燒水泥粉磨和貯存包裝和發(fā)送,水泥生產(chǎn)線(xiàn)示意圖,二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié),,,,以CaCO3為主要成分的原料，如石灰石、石灰質(zhì)泥灰?guī)r、白堊。石灰質(zhì)原料是水泥熟料中CaO的主要來(lái)源，它是水泥生產(chǎn)中使用最多的一種原料，在生料中約占80%，一般生產(chǎn)1噸熟料約需1.3-1.5噸石灰質(zhì)原料。,主要原材

4、料,,,,二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié),石灰質(zhì)原料,粘土質(zhì)原料,輔助原料三類(lèi),黏土質(zhì)原料主要化學(xué)成分是SiO2，其次為Al2O3，還有少量Fe2O3，主要是供給熟料所需要的各種氧化物。一般生產(chǎn)一噸熟料約用0.3到0.4噸黏土質(zhì)原料。,用量較少，配料需要，對(duì)保證正常生產(chǎn)、提高質(zhì)量、改善操作條件等起著良好的作用或?yàn)榱吮Ｗo(hù)環(huán)境而搭配利用的廢料。常用的有鐵質(zhì)校正原料、鋁質(zhì)校正原料、硅質(zhì)校正原料、綜合利用的廢料等。,二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié),

5、主要產(chǎn)品 按用途和性能劃分包括通用水泥、專(zhuān)用水泥、特性水泥,通用水泥分類(lèi),二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié),專(zhuān)用水泥：具有專(zhuān)門(mén)用途的水泥。如冠以不同型號(hào)的油井水泥，道路硅酸鹽水泥等。特性水泥：指具有某種比較突出性能的水泥。如快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥。,,顆粒物 NOx CO2 SO2 氟化物 噪聲,水泥工業(yè)

6、主要污染物,顆粒物排放量26.7萬(wàn)噸CO2直接排放量9.3億噸 NOx排放總量為131萬(wàn)噸,二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié),,二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié),顆粒物 NOx CO2 SO2,主要內(nèi)容,一、水泥行業(yè)概況二、主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)排污環(huán)節(jié)三、生產(chǎn)線(xiàn)主要污染物核算,,三、主要污染物核算-廢水,廢水,生產(chǎn)廢水：主要含不同粒徑的細(xì)小顆粒，有機(jī)物含量低，由于水泥生產(chǎn)對(duì)用水水質(zhì)要求不高，進(jìn)行相

7、對(duì)簡(jiǎn)單處理即可回用。好的企業(yè)循環(huán)水利用率能夠達(dá)到95%以上，基本能夠?qū)崿F(xiàn)零排放。,生活廢水 廠(chǎng)區(qū)生活用水量，30～50Ｌ／(人?班) 廠(chǎng)區(qū)淋浴用水量，40～60Ｌ／(人?班) 澆灑道路和場(chǎng)地用水量，2.0～3.0Ｌ/(m2?d)綠化用水量，1.0～3.0Ｌ/(m2?d),,三、主要污染物核算-廢水,廢水,,,三、主要污染物核算-廢水,廢水,,水泥行業(yè)采用排污系數(shù)方法或監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)方法

8、進(jìn)行核算，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確,日產(chǎn)5000噸熟料新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)，年產(chǎn)量150萬(wàn)噸熟料,工業(yè)廢水量=產(chǎn)量×產(chǎn)排污系數(shù)=0.003 ×1500000=4500噸,化學(xué)需癢量=產(chǎn)量×產(chǎn)排污系數(shù)=0.12 ×1500000÷106=0.18噸,三、主要污染物核算-廢氣,廢氣,水泥窯設(shè)計(jì)風(fēng)量,,三、主要污染物核算-廢氣,廢氣,廢氣量產(chǎn)排污系數(shù)表,三、主要污染物核算-粉塵,粉塵,排放點(diǎn)涉及工藝全部

9、過(guò)程，原料庫(kù)、生料磨、熟料庫(kù)、水泥磨、水泥庫(kù)以及所有轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)窯尾、窯頭排放計(jì)入煙塵,,熟料,,原料庫(kù),廢氣,水泥,生料庫(kù),三、主要污染物核算-粉塵,粉塵,不同工藝生產(chǎn)線(xiàn)粉塵排放系數(shù)表（1992年）,不同工藝生產(chǎn)線(xiàn)粉塵排放系數(shù)表（2008年）,水泥窯用布袋收塵和電收塵收塵效率可以達(dá)到99.99%，可以在入口粉塵濃度幾十甚至幾百克的情況下，出口達(dá)到50mg/Nm3以下。,三、主要污染物核算-粉塵,煙塵,不同工藝生產(chǎn)線(xiàn)煙塵排放系數(shù)表（20

10、08年）,三、主要污染物核算-粉塵,粉塵 =水泥產(chǎn)量×粉塵排放系數(shù),排放系數(shù)計(jì)算,直接測(cè)量法計(jì)算,粉塵量=（排放濃度×小時(shí)風(fēng)量÷臺(tái)時(shí)產(chǎn)量） ×總產(chǎn)量,煙塵 =熟料產(chǎn)量×煙塵排放系數(shù),,,,三、主要污染物核算-二氧化硫,來(lái)源：原料、燃料,二氧化硫,特點(diǎn)：煅燒熟料時(shí)產(chǎn)生的SOX，大部分能夠通過(guò)與原料中的CaO 作用生成CaSO4留存在熟料中，少量部分隨廢氣排出。,治理措施：無(wú)專(zhuān)門(mén)

11、脫硫設(shè)施,排放點(diǎn)：窯尾、烘干機(jī),來(lái)源：原料、燃料,三、主要污染物核算-二氧化硫,不同工藝生產(chǎn)線(xiàn)二氧化硫排放系數(shù)表（2008年）,根據(jù)燃燒用煤的全硫含量確定排污系數(shù)，全硫含量小于1%?、?，介于1%-2%?、?，大于2%?、凼炝仙a(chǎn)基地系數(shù)與同等規(guī)模生產(chǎn)線(xiàn)相同,三、主要污染物核算-二氧化硫,排放系數(shù)計(jì)算,確定煅燒用煤全硫量根據(jù)生產(chǎn)線(xiàn)規(guī)模確定排污系數(shù)二氧化硫排放總量=熟料總產(chǎn)量×排污系數(shù),直接測(cè)量法核算,二氧化硫排放

12、量=（排放濃度×小時(shí)風(fēng)量÷臺(tái)時(shí)產(chǎn)量） ×總產(chǎn)量,NOx主要來(lái)源兩部分：,空氣中氮分子在燃燒過(guò)程中被氧化燃料、原料中帶入的氮分子被氧化,四種類(lèi)型,熱力型NOx（Thermal NOx）燃料型NOx（Fuel NOx）快速型NOx（Prompt NOx）加入型NOx（Feed NOx）,燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的 NOx 主要是 NO 和 NO2，其中NO 約占 90%以上，NO2占 5%～10%。,三、主要污染

13、物核算- NOx,GB4915-1985《水泥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB4915-1996《水泥廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB4915-2004 《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),三、主要污染物核算- NOx,廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/818-2010,北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/237-2004,廣東省水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),北京市冶金、建材行業(yè)及其它工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),三、主要污染物核算- NOx,杭州地方標(biāo)準(zhǔn),氮氧

14、化物排放濃度150(mg/m3),美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）2010年9月公布水泥窯NOx控制要求30天平均排放值＜1.5 1b/t（0.68kg/t熟料，濃度約400mg/m3）減排效果：181條生產(chǎn)線(xiàn)，2013年能夠?qū)崿F(xiàn)減排NOx 6600噸減排總量的5%,三、主要污染物核算- NOx,歐盟,平均排放濃度785mg/m3最高2040 mg/m3最低145 mg/m3,歐洲水泥協(xié)會(huì)2006年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),20%生產(chǎn)線(xiàn)排放濃

15、度1200 mg/m3,三、主要污染物核算- NOx,歐盟,Directive 2001/80 不適用于水泥窯,Industrial Emission (IE) Directive2010/75替代原有的Directive 2001/80，名稱(chēng)改為工業(yè)排放指令適用于所有的工業(yè)企業(yè)，電廠(chǎng)、金屬加工、化工、冶金、廢棄物處置新的指令的最終完全生效日在2020年的7月，要求各歐盟國(guó)家于2020年前將其轉(zhuǎn)化為國(guó)家方案，指令中規(guī)定如果達(dá)不

16、到使用最佳可行技術(shù)的企業(yè)應(yīng)當(dāng)于2023年關(guān)閉。,三、主要污染物核算- NOx,,,,,,,,氮氧化物減排技術(shù),燃燒前控制,燃燒后控制,燃燒中控制,燃料的脫氮,工藝改進(jìn),降低燃燒室內(nèi)火焰的峰值溫度減少燃燒器內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)減少著火區(qū)的氧濃度加入 NOx 還原劑等,選擇性非催化還原法 SNCR選擇性催化還原法 SCR,,,,,,,三、主要污染物核算- NOx,,燃燒中控制,分級(jí)燃燒：將燃料，空氣和生料分階段引入,三、主要污染物核算-

17、NOx,,燃燒中控制,分級(jí)燃燒：將燃料，空氣和生料分階段引入,三種方式,分級(jí)空氣燃燒,空氣和燃料分級(jí)燃燒,順序投加與原料分級(jí),三、主要污染物核算- NOx,,燃燒中控制,低氮燃燒器（Low NOx Burner，LNB）技術(shù)途徑：減弱火焰強(qiáng)度，延遲燃料、空氣的混合在初始燃燒時(shí)形成富燃料的還原性氣氛，可降低30%熱力型NOx的形成。第一燃燒區(qū)富燃料缺氧、高溫，第二燃燒區(qū)富氧缺燃料、氧化環(huán)境，低溫；,作用原理與SNCR相近該方法由于

18、可同時(shí)處置生活污泥等含氨基固體廢棄物，實(shí)現(xiàn)協(xié)同處置與污染減排雙重效果,含氨基的替代燃料,三、主要污染物核算- NOx,選擇性催化還原法（Selective Catalytic Reduction，SCR）催化劑最優(yōu)催化溫度300 ℃- 450℃,,燃燒后控制,特點(diǎn)：投資費(fèi)用大運(yùn)行費(fèi)用較大使用了腐蝕性極強(qiáng)的 NH3，所以對(duì)設(shè)備的耐腐蝕性提出了很高的要求NH3的計(jì)量控制加入量易出現(xiàn)誤差，容易造成二次污染催化劑活性、催化劑適用溫

19、度范圍存在局限性,三、主要污染物核算- NOx,選擇性非催化還原法（Selective NonCatalytic Reduction，SNCR）,在高溫（900℃-1100℃）和無(wú)催化劑的條件下，向煙氣中噴射還原劑（氨水和尿素），選擇性地將NOx還原為N2和H2O,,燃燒后控制,特點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用低投資相對(duì)較小還原劑耗量大脫除效率較低（50%？）脫除效率變化大,三、主要污染物核算- NOx,過(guò)程控制脫硝效果估算表 （本底值

20、800-1000 mg/m3）,三、主要污染物核算- NOx,德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境總署脫硝成本核算（3500t/d生產(chǎn)線(xiàn)，NOx減排率從850mg/m3減少到250mg/m3),三、主要污染物核算- NOx,三、主要污染物核算- NOx,核算,分為全口徑核算和行業(yè)宏核算兩種方法，逐步推行全口徑核算方法。,全口徑氮氧化物排放量核算公式：,核算期水泥行業(yè)氮氧化物排放量，噸；,核算期第i個(gè)水泥企業(yè)氮氧化物排放量，噸；,,,核算期水泥企業(yè)總數(shù)，個(gè),,

21、水泥企業(yè)氮氧化物排放量按照新型干法窯和立窯兩種生產(chǎn)工藝進(jìn)行核算,三、主要污染物核算- NOx,全口徑核算,新型干法窯排污系數(shù)法核算公式,,—第i個(gè)水泥企業(yè)第j條新型干法窯生產(chǎn)線(xiàn)水泥熟料產(chǎn)量，萬(wàn)噸；,—第i個(gè)水泥企業(yè)第j條新型干法窯生產(chǎn)線(xiàn)氮氧化物產(chǎn)污系數(shù)，千克/噸熟料。參數(shù)取值見(jiàn)附表5-5-1；,—氮氧化物去除率，%。根據(jù)治理設(shè)施投運(yùn)前后氮氧化物排放濃度比確定，治理設(shè)施包括新建脫硝設(shè)施和進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造；,—第i個(gè)水泥企業(yè)新型干法生產(chǎn)

22、線(xiàn)條數(shù)，條。,三、主要污染物核算- NOx,新型干法窯氮氧化物排放量根據(jù)水泥熟料產(chǎn)量、治理工程建設(shè)和運(yùn)行情況采用排污系數(shù)法進(jìn)行核算。核算應(yīng)分生產(chǎn)線(xiàn)逐一進(jìn)行?，F(xiàn)役水泥窯新建治理工程的，核算期氮氧化物排放量根據(jù)治理設(shè)施投運(yùn)前后水泥熟料產(chǎn)量分段進(jìn)行核算。 對(duì)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定將在線(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位設(shè)置在煙囪上、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)省級(jí)及以上環(huán)保部門(mén)審核合格的水泥窯，可逐步采用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)直接測(cè)量法核算氮氧化物排放量。,特點(diǎn),全口徑核算,三、主要污染物核算

23、- NOx,立窯排污系數(shù)法核算公式,,—第i個(gè)水泥企業(yè)立窯水泥熟料總產(chǎn)量，萬(wàn)噸；,—水泥立窯氮氧化物排污系數(shù)，千克/噸熟料，按0.243千克/噸熟料取值。,全口徑核算,三、主要污染物核算- NOx,排污系數(shù),全口徑核算,三、主要污染物核算- NOx,宏觀核算法,采用宏觀方法核算新增排放量，采用項(xiàng)目累加法核算新增削減量。,,—核算期水泥行業(yè)氮氧化物排放量，噸；,—上年同期水泥行業(yè)氮氧化物排放量，噸；,—核算期水泥行業(yè)氮氧化物新增排放量，噸

24、；,—核算期水泥行業(yè)氮氧化物新增削減量，噸。,三、主要污染物核算- NOx,宏觀核算法,,水泥行業(yè)氮氧化物新增排放量,,—核算期水泥行業(yè)水泥熟料產(chǎn)量增長(zhǎng)量，萬(wàn)噸；,—核算期淘汰落后水泥窯等量替代的水泥熟料產(chǎn)量，噸；,—單位水泥熟料氮氧化物排污系數(shù)，千克/噸熟料，按1.5千克/噸熟料取值。,三、主要污染物核算- NOx,宏觀核算法,,,新增削減量,其中：,三、主要污染物核算- NOx,參數(shù)選取原則：,,,熟料與水泥比為0.64水泥窯低氮

25、燃燒技術(shù)改造的氮氧化物去除率不超過(guò)35%，SNCR脫硝設(shè)施的綜合脫硝效率不超過(guò)55%。 對(duì)于進(jìn)行低氮燃燒改造和采用SNCR脫硝設(shè)施的機(jī)組，必須保存改造前的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)，依此來(lái)核定改造后的氮氧化物去除率。在核算去除率時(shí)，治理措施投運(yùn)前氮氧化物的排放濃度取值原則為：新建水泥窯濃度為800毫克/標(biāo)立方米；現(xiàn)役水泥窯根據(jù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)取值，并根據(jù)監(jiān)督性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，取值不得高于按2010年污普動(dòng)態(tài)更新填報(bào)的排污系數(shù)折算出的氮氧化物