水泥环保标准与国际接轨的技术经济分析


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我国水泥企业经济技术发展现状,需要一部比现行国家标准更加严格的环保标准,来提升全行业环保意识;同时也具备分期、分级实现该
环保标准的经济实力和技术水平。

  建议:尽快建立长期有效的环境体系,在新的环保标准出台后,颁布与之相关的环保管理法规和监控检测条例,变环保管理为水泥企业自己自觉维护遵守的规则。

  我国加入WTO以来,各行各业都加快了与国际接轨的步伐,以求实现与国外同行业的同步发展。水泥工业的产品质量标准,已经与国际接轨;水泥工业环保标准与国际接轨,也是指日可待之事。众所周知,质量法规、环保法规与水泥企业的生存和发展息息相关。在当前市场经济发展的新形势下,环保标准升级能否做到既满足环境质量的要求,又与技术发展水平、经济承受能力相适应,这是一个至关重要的问题。

  一、水泥工业生产过程与污染源现状水泥生产需要消耗大量的矿物资源,同时也产生大量的粉尘、噪音及对环境有害的气体。我国水泥工业的粉尘排放量一般为水泥产量的0.5%~3%,立窑企业与回转窑企业、治理达标与没有达标的企业,差距很大;世界发达国家已将粉尘排放量控制在0.01%以下,成为我们学习的榜样。随着经济不断的发展,即使污染物排放达标,排放总量还是会继续增长。因此,仅仅限制污染物的排放浓度,显然是不够的,还应该对排放总量加以限制。也就是要求水泥企业一定要做到增产不增污,甚至增产减污。改革开放以来,我国水泥工业的环保工作已经取得了很大的成绩,环境质量避免了急剧变化的局面。

  二、水泥生产污染物防治适用技术及设备污染物防治技术实际上包括两个层面:预防(又称工艺治理)和治理(又称设备治理)。工艺治理是指:水泥厂的某些污染物,可以通过科学的工艺设计、先进的技术改造以及合理的设备选型,实现总量减少、部分化解或彻底消灭在萌发之中,也就是多年来政府倡导的“以预防为主”的方针。设备治理是指:当污染物不可避免时,则采用经济、可靠的适用技术和装备,来进行严格治理,使其达到环保标准的排放要求。

  1.粉尘治理大规模新型干法水泥厂,从矿山开采的 石灰石,采用低速、超宽、长距离皮带机输送进厂,既降低了生产成本,又有利于清洁生产;大型预均化设施,既稳定了水泥原料的成分波动,又解决了大宗物料的无组织排放;采用预分解窑的篦冷机余热利用技术,既有效地节约了能源,又有利于篦冷机废气实现零排放、零污染;实施熟料、水泥散装的无尘装车技术,使库底、栈台、货厂、码头改变了粉尘飞扬的面貌。现代立窑企业加强了节能、环保技术改造和科学、严格管理的力度,物料堆取、输送、倒运,做到大库密封、降低落差、负压运行;破碎物料选用机内气流自循环、无尘排放的环保机械设备;库底配料皮带改用箱式结构的FU链式 输送机;立窑车间全面采用新型预加水成球工艺等等。

  许多水泥企业在提升生产技术水平的同时,围绕一些急待解决的环保问题开展研究,依靠科技、标本兼治。配合工艺设备改造,尽可能地减少扬尘点数量及其粉尘排放浓度,不仅节约了资金投入,而且也提升了环保治理水平。

  在国内水泥行业,除尘设备主要选用过滤式除尘设备中的袋收尘器和电除尘设备中的电收尘器。现重点介绍如下:
①袋收尘器:我国许多优秀环保企业制造的袋收尘器,在高浓度或高温多变的恶劣环境下应用,使粉尘排放浓度低于50mg/m3,甚至低于10mg/m3。袋收尘器的不足是:对含尘气体的温度、湿度有限制要求,温度过高,容易烧袋;温度过低,气体结露,容易糊袋。因此,不适宜净化黏性强的粉尘和湿度过大的含尘气体。在净化窑炉、 烘干机等热工设备烟气时,需要生产工艺及除尘系统予以相应配合。
  ②电收尘器:近年来,我国引进、消化、吸收了世界一流的制造技术及设备,目前已经能够配套生产2500~10000t/d新型干法水泥生产线的超大型电收尘器。整机不仅实现了全部国产化,而且各项技术指标,均达到了上世纪90年代中期国际先进水平,价格却远远低于国外产品。

  应用效果良好,粉尘排放浓度能够满足国家环保标准要求。电收尘器的不足是:在粉尘比电阻或粉尘浓度过高时,收尘效率会降低。需要高压变电及硅整流等制造和安装质量要求较高的配套设备,使安全操作及维护技术难度增加。处理新型干法窑的含尘气体,要配套降低烟气温度和粉尘比电阻的增湿塔。含尘气体应先进入增湿塔调质之后,再到电收尘器内净化,这样才能达到较高的除尘效率。

  2.有害气体污染治理对于SO2的工艺治理,在回转窑厂,主要是将窑尾废气作为热源,用于生料磨系统粉磨兼烘干用。烟气中的一部分SO2将被生料细粉表面吸附,然后返回回转窑的烧成带,以硫酸盐或亚硫酸盐的形式固化在水泥熟料中。其吸收率一般为40%~50%,随单位生料的SO2含量的增大而减少。另一方面,出窑废气中带有大量CaO粉尘和煅烧过程中挥发出来的K2O和Na2O,废气中的部分SO2的与之反应后,形成的化合物冷凝附着在粉尘上,并被窑尾收尘器收集下来。因此,SO2末端排放浓度小于100mg/m3,符合国家环保标准要求。在立窑企业,料球对SO2的吸收作用稍差,煅烧时K2O和Na2O的挥发也较低,因此,烟气中的SO2含量一般高于回转窑。必须严格禁止高硫煤的使用和尽量减少氟、硫复合矿化剂的用量,或改用其他的矿化剂。

  对于NOx的工艺治理,在回转窑厂,主要使用三风道或四风道喷煤管并将喷煤嘴调到最佳状态,使火焰核心出现局部还原气氛,以减少过剩空气系数,既减少了废气量,也抑制了NOx的生成量。近年来,在新型干法生产中推广的阶段燃烧法效果也十分明显。它是在分解炉下半部通入较少的三次风,控制过剩空气系数小于0.9,在这里形成还原火焰,利用CO将NOx还原成N2;然后在分解炉的上半部分通入较多的、过剩空气系数为1.2的三次风,将剩余CO的全部燃烧成CO2。为了保持一个稳定的还原区,分解炉及窑尾进料点都进行了相应调整。大约有50%的NOx在此消除,因此窑尾末端排放能够维持在一个较低水平。在立窑煅烧中,由于通风量有限,烟气中的过剩空气系数一般在1.1以下,空气在高温带停留时间较短,窑内大部分区域温度在1200℃以下,NOx形成条件与回转窑相差较大,因此,立窑窑烟的NOx末端排放,一般都能达到国家环保标准要求。

  对于氟化物的工艺治理,主要是尽量减少氟硫复合矿化剂的使用量,或者以其他的矿化剂来代替它。如:磷石膏、钡渣、铅锌尾矿、 重晶石尾矿和矾土等。研究结果表明:在生料中加入3%~4%的磷石膏能强化煅烧过程,熟料产量提高10%~15%,熟料强度提高0.05MPa。在生料中加入BaO矿化效果好,熟料3天强度平均提高0.1MPa,28天强度提高0.08MPa。在生料中加入1.5%~3%的铅锌尾矿,熟料强度提高0.1MPa,节煤5%~6%,每吨水泥生产成本降低5~7元。

  在水泥生产过程中,经过增产降污的工艺治理后,仍有一部分有害气体要排出热工设备之外。目前国内比较成熟、有效的治理方法有三种:吸收净化法、吸附净化法和催化净化法。吸收净化法是利用吸收剂将有害气体中的一种或多种组分,进行有选择性的物理吸收或化学反应,使其产生分离的过程;吸附净化法是利用多孔固体吸附剂将有害气体中的一种或多种组分集聚或凝缩在其表面上,达到分离的目的;催化净化法是利用催化剂的催化作用,将有害气体中的有害组分转化为无害物质的净化方法。

  ①SO2的治理:将CaO用压缩空气喷入SO2浓度较高的部位,如:预热器上部的旋风筒及其连结管道处。使SO2与CaO相互作用,形成CaS4进入窑内,最后固化在熟料中。该法一般可以吸收50%~60%的SO2。还可以采用专用的窑尾烟气旁路系统脱硫装置,气体悬浮吸收塔(GSA)。

  它用石灰溶液做吸收剂,经高压 喷嘴制成雾状Ca(OH)2,悬浮于吸收塔中吸收烟气中的SO2,吸收率可达90%,效率很高。

  ②NOx的治理:通常是将含NH325%的溶液喷入废气温度为900~1100℃的窑尾管道中,使NOx还原成N2和H2O,多余的NH3则被烧掉而分解。

  一般可以降低烟气中的NOx含量80%。该方法称之为:选择性非接触剂型脱氮法(SNCR)。另外一种方法称之为:选择性接触剂型脱氮法(SCR),它是在350℃温度下,使NH3在接触剂表面与NOx发生化学反应。这种方法效果很好,可以降低烟气中的NOx含量90%,但装备比较复杂,费用较高。

  ③氟化物治理:由于氟化物易溶于水和碱性水溶液,因此,去除有害气体中的氟化物,一般都采用湿法治理。有用水吸收后再用石灰乳中和法,回收产物为氟化钙;还有用硫酸钠水溶液为吸收剂的吸收法,回收产物为氟化氢;用氢氧化钠水溶液为吸收剂,回收产物可为冰晶石,它是炼铝不可缺少的原料。在采用湿法治理时,要注意设备装置材料的防腐性能。在有色冶金工业中,也采用干法净化氟化物烟气,它应用固态氧化铝为吸附剂,吸附后含氟化物的氧化铝可以做炼铝的原料。湿法除氟率一般为70%~80%,而干法除氟率可达到90%。

  三、水泥厂大气污染物排放标准实施现状分析我国现行水泥厂大气污染物排放标准(GB4915-1996),是根据《中华人民共和国大气污染防治法》的规定,在原来《水泥工业污染物排放标准》(GB4915-85)的基础上,于1996年修改制定的。它显著的特点就是“三三制”:首先是按《环境空气质量标准》(GB3095-1996),把水泥厂所在地划分为三个不同的区域类别;然后按水泥厂建厂的时间划分为三个不同的阶段;最后是将大气污染物的排放限值划分为三个不同的级别。在不同区域、不同时间建设的水泥厂,执行不同级别的排放限值标准。

  现行国家标准(GB4915-1996)是在我国全面实行市场经济的时期出台的,由于市场本身无法解决污染问题,有时某些市场的价格竞争,还会导致生产企业以牺牲环保来换取“低成本”的错误举措。因此,通过政府的作用,采取强有力的措施,制定产业发展政策和法规,来保护环境,以实现经济建设的可持续发展,是十分必要的。但是,作为排放标准的前瞻性和经济性是否适应市场经济发展的形势?在水泥生产线上的某些直接投资和实现该标准所需代价、对生产成本的增加,企业是否能够承受?都引起各水泥企业的关注和重视。现将收集到的反馈意见归纳如下:(1)标准中“以区域分类来确定排放限值”不适应社会发展要求:改革开放以来,城乡差别、工农差别正在逐步缩小。广大人民群众的环保意识日益增强,要求环境质量的标准越来越高。农民希望工矿企业的发展,必须注重保护环境,还大自然一片净土。

  (2)标准中放宽对“大龄生产线”的排污限值,不利于淘汰落后:发展经济不能以污染环境为代价,这是国家早已确定的大政方针。现在经济已经发达了,水泥企业有义务还清这笔对生态环境欠下的债。建厂时间越长,欠下的债越多,越应该做得更好、更彻底。一味迁就、怜悯落后工艺,这与国家的产业结构调整政策“淘汰落后”是不相容的,也阻碍了社会的进步。因此对建设时间久远的水泥生产线,不应该放宽污染物排放限值。

  (3)实际排放量的监测仪器、方法、质量分析、数据处理等及执法人员资质必须进行认证、规范:前几年,各地要求环保达标的呼声很高,同时也关停了不少污染严重的水泥厂。这是执行环保标准成功的一面,但我们也要看到,有许多市、县出现环保执法人员屈服于当地政府的压力,实施地方保护的迹象。以感情代替政策、以罚款代替治理、漏检、免检,挂牌达标等等,使环保治理工作流于形式,企业并没有改变环境面貌。

  (4)奖惩分明、建立长期有效的环保管理体系:国家“环保法”对那些“综合利用、化害为益”的企业实行奖励,是为了鼓励、调动企业治理污染的积极性,所以对于达标单位的奖励也应该明确。个别地区的排污费收缴,不分“达标”或“不达标”,挫伤了达标企业的积极性。

  今后应该把庞大而又复杂的环保管理重担,分解到具体行业、具体单位和具体责任人身上,形成完善的综合执法环保的体系,调动各种力量自觉保护环境,而不是形成“治”与“被治”的对立局面,变环保管理为水泥企业自己的事。
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