水泥排放标准解读.ppt

GB4915-2013水泥工业大气污染物排放标准解 读,张国宁2014-02-25,2,编制单位,中国环境科学研究院环境标准研究所大气污染控制技术研究中心合肥水泥研究设计院,3,目录,1.修订背景与过程2.标准内容说明3.限值确定依据-水泥窑4.正确理解标准5.实施成本与效益,4,1.0标准沿革,GB4915-1985水泥工业污染物排放标准（国家环境保护局，由城乡建设环境保护部代管）GB4915-1996水泥厂大气污染物排放标准（国家环境保护局）GB4915-2004水泥工业大气污染物排放标准（国家环境保护总局）GB4915-2013水泥工业大气污染物排放标准（环境保护部）,5,1.1水泥相关政策标准体系,6,1.2水泥行业污染,NOx,SO2,PM,7,1.3水泥行业污染物排放量统计,颗粒物200250万吨（占全国1520）工业行业第一位NOx190220万吨（占全国810%）工业行业第二位SO280100万吨（占全国34）,8,1.4污染控制现状,水泥工业执行GB4915-2004水泥工业大气污染物排放标准，主要控制的污染物项目是颗粒物，各种通风生产设备及作业点需要采取高效静电或布袋除尘技术。其他如SO2、NOx、氟化物等，在原燃料品质较好（如S含量不特别高、不人为添加萤石等矿化剂）、运行工况稳定条件下基本可达标排放。,GB4915-2004,9,1.5生产工艺现状,采用清洁的生产工艺技术和高效的污染治理技术是水泥工业污染控制的关键。新型干法工艺的能源消耗、污染排放（特别是SO2、NOx）显著降低，我国近十年来大力发展新型干法水泥，产量占比从2000年的10%提高到目前的90%以上，为我国水泥工业提高环保要求创造了良好条件。,10,1.6水泥窑类型,淘汰工艺：窑径2.5m以下干法中空窑 立波尔窑 湿法回转窑 窑径3.0m以下机械化立窑 普通立窑,11,1.7新型干法的环保优势,降低烧成热耗PM控制规模效益NOx（2.41.6）SO2水泥窑高温、长停留时间、氧化气氛、碱性条件以及固化反应，有利于控制酸性气体（HCl、HF等）、有机物、重金属（Hg除外）等,12,1.8“十二五”相关文件,国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知（国发201126号）国务院关于印发国家环境保护“十二五”规划的通知（国发201142号）国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知（国发201240号）重点区域大气污染防治“十二五”规划（环发2012130号）关于执行大气污染物特别排放限值的公告（环境保护部公告 2013年第14号）,13,1.9环境管理要求,NOx成为总量控制污染物，要求2015年水泥行业NOx排放量控制在150万吨，淘汰水泥落后产能3.7亿吨；对新型干法窑降氮脱硝，新、改、扩建水泥生产线综合脱硝效率不低于60%；在大气污染联防联控重点地区，对包括水泥在内的六大行业以及燃煤锅炉项目实施更加严格的特别排放限值。,14,1.10排放标准的作用,控制污染、减排总量调整结构、优化布局国务院大气污染防治行动计划要求通过制定、修订重点行业排放标准“倒逼”产业转型升级促进生产工艺和污染治理技术进步是环境管理的主要工具（污染源管理、环境质量管理）,15,1.11工作程序,2012年度计划（环办函2012503号）开题论证（）草案编制（）征求意见稿讨论（）全国征求意见（环办函20121270号）意见汇总处理，形成送审稿（）,标准预审会（）标准审议会（）司务会审查（）部长专题会审查（）部常务会审查（）环保部批准（）国家质检总局编号发布（）,16,1.12抽样调查,17,1.13现场调研,都江堰拉法基重庆拉法基陕西声威中材湘潭铜陵海螺武穴华新福建龙麟,18,2.0标准主要内容,前言1 适用范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 大气污染物排放控制要求5 污染物监测要求6 实施与监督,19,2.1前言,制订目的修订的主要内容适用范围增加散装水泥中转站；调整现有企业、新建企业大气污染物排放限值，增加适用于重点地区的大气污染物特别排放限值；取消水泥窑焚烧危险废物的相关规定。执行日期（新建、现有）使用说明（基本要求、地方标准、环评文件）,20,2.2适用范围,水泥制造企业（含独立粉磨站）水泥原料矿山散装水泥中转站水泥制品企业本标准适用于法律允许的污染物排放行为。（选址、列入淘汰目录的、计划关停的、未批先建的）,21,2.3与协同处置标准的关系,利用水泥窑协同处置固体废物，除执行本标准外，还应执行国家相应的污染控制标准的规定。水泥窑协同处置固体废物具有突出的环保优势；弥补生活垃圾、污泥处置能力不足；应急处理突发事件废物规范管理、严控风险（重金属、二恶英等）配套水泥窑协同处置固体废物污染控制标准（GB 30485-2013）和水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范（HJ 662-2013）全过程污染控制：水泥窑的性能及配套设施（贮存设施、投加设施、预处理设施等）、入窑废物特性、运行技术要求、污染物排放限值（颗粒物、SO2、NOx、NH3除外）、水泥产品品质等,22,2.4控制要求与指标,有组织排放限值（排气筒）4.1条水泥窑及窑尾余热利用系统：PM、SO2、NOx、氟化物，如采用SNCR、SCR等喷氨控制NOx措施，还包括NH3项目。为防范重金属污染风险以及国际履约的需要，增加Hg项目。其他通风生产设备：PM（采用独立热源的烘干设备还控制SO2和NOx）采用排放浓度指标（取消单位产品排放量指标）无组织排放控制（4.2条）无组织排放控制措施（封闭及其他有效抑尘措施）PM、NH3无组织排放限值废气收集、处理与排放（4.3条）废气收集处理要求净化处理装置与生产工艺设备同步运转的要求排气筒高度要求,23,2.5现有与新建企业,现有企业本标准实施之日前已建成投产或环境影响评价文件已通过审批的水泥工业企业或生产设施。考虑到现有企业脱硝和除尘都需要进行改造，实施难度较大，在标准发布后给予一年半的过渡期，过渡期内仍执行GB 4915-2004标准，在2015年7月1日后全面执行更严格的排放控制要求（表1）。新建企业自本标准实施之日起环境影响评价文件通过审批的新、改、扩建水泥工业建设项目。自2014年3月1日起执行表1。弱化了新老污染源差异，强调共同的环境责任,24,25,2.6重点地区企业,重点地区企业执行表2规定的大气污染物特别排放限值。重点地区：根据环境保护工作的要求，在国土开发密度较高，环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区。执行特别排放限值的时间和地域范围由国务院环境保护行政主管部门或省级人民政府规定。地域范围：三区十群的47个地级及以上城市执行时间：环保部公告,26,27,2.7特别排放限值的由来,区域联防联控的提出2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见（国办发201033号）首次提出了需要防控的重点区域（9）、重点污染物（4）和重点行业（6）。重点区域大气污染防治“十二五”规划（环发2012130号）三区十群：京津冀、长三角、珠三角；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涉及19个省（区、市），占国土面积的14%，集中了全国近48%的人口，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。关于执行大气污染物特别排放限值的公告（环境保护部公告 2013年第14号）重点控制区47个地级及以上城市的火电、钢铁、石化、水泥、有色、化工等六大行业以及燃煤锅炉项目执行大气污染物特别排放限值。,28,2.8公告要求,新建水泥项目现有水泥企业（暂未规定）,29,2.9排气筒O2含量校核,采用排放浓度指标，可以反映污染防治技术水平，便于环境执法，但有稀释达标的嫌疑为防止稀释排放，规定烟气中O2含量（水泥窑10%，热风炉8%），有些标准规定了“基准排气量”；其他车间或生产设施排气按实测浓度计算，但不得人为稀释排放。取消单位产品排放量指标（kg/t）。该指标用于评估企业环境绩效，如清洁生产标准，一般不用于执法目的。,30,2.10无组织排放控制要求,无组织排放是水泥工业大气污染物排放的重要形式不合理的设计（如露天堆存）不完善的设备（如设备密封性差，造成跑、冒、漏、撒）不恰当的操作（如过量装载）不严格的管理（如漏料清扫不及时）封闭是控制粉尘逸散的最有效方法标准规定：水泥工业企业的物料处理、输送、装卸、储存过程应当封闭，对块石、粘湿物料、浆料以及车船装卸料过程也可采取其它有效抑尘措施，控制颗粒物无组织排放。对比GB4915-2004标准：2005年1月1日后新建生产线就要求对物料处理、输送、装卸、储存过程进行封闭，之前的现有生产线只要求对“干粉料”封闭。本次标准修订统一要求“封闭”，该规定只对2005年以前的老企业有影响。,31,2.11无组织排放限值,规定厂界无组织排放监控要求，因无组织排放造成的厂界处污染物浓度应达到或接近环境质量标准的要求。注意：根据HJ/T55，低矮排气筒的影响不予扣除。,32,2.12废气收集与处理,条 产生大气污染物的生产工艺和装置必须设立局部或整体气体收集系统和净化处理装置，达标排放。密闭设备、无组织有组织其他排放标准中均有此规定条 净化处理装置应与其对应的生产工艺设备同步运转。（人为因素、客观因素）应保证在生产工艺设备运行波动情况下净化处理装置仍能正常运转，实现达标排放。因净化处理装置故障造成非正常排放，应停止运转对应的生产工艺设备，待检修完毕后共同投入使用。,33,2.13排气筒高度,GB4915-2004及之前的标准对水泥窑及其他主要通风生产设备（烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机）按不同规模规定了排气筒最低允许高度，其目的是保证高烟囱排放的污染物落地浓度符合环境质量要求，原理与大气污染物综合排放标准按烟囱高度规定了排放速率（kg/h）相同。由于目前污染物排放浓度显著降低可能不需要如此高的烟囱，污染物地面浓度也不仅受一根排气筒的影响（原标准制订理论存在缺陷），种种情况很复杂，应根据环境影响评价具体分析确定，因此现在标准大都取消了排气筒高度的具体规定。一般标准的通用要求：所有排气筒高度应不低于15 m。排气筒周围半径200 m范围内有建筑物时，排气筒高度还应高出最高建筑物3 m以上。本标准修正：条 除储库底、地坑及物料转运点单机除尘设施外，其他排气筒高度应不低于15 m。排气筒高度应高出本体建（构）筑物3 m以上。水泥窑及窑尾余热利用系统排气筒周围半径200 m范围内有建筑物时，排气筒高度还应高出最高建筑物3 m以上。,34,2.14周边环境质量监控（4.4条）,在现有企业生产、建设项目竣工环保验收后的生产过程中，负责监管的环境保护主管部门应对周围居住、教学、医疗等用途的敏感区域环境质量进行监测。建设项目的具体监控范围为环境影响评价确定的周围敏感区域；未进行过环境影响评价的现有企业，监控范围由负责监管的环境保护主管部门，根据企业排污的特点和规律及当地的自然、气象条件等因素，参照相关环境影响评价技术导则确定。地方政府应对本辖区环境质量负责，采取措施确保环境状况符合环境质量标准要求。,35,2.15监测,5.1条 企业应按照有关法律和环境监测管理办法等规定，建立企业监测制度，制定监测方案，对污染物排放状况及其对周边环境质量的影响开展自行监测，保存原始监测记录，并公布监测结果。5.2条 新建企业和现有企业安装污染物排放自动监控设备的要求，按有关法律和污染源自动监控管理办法的规定执行。5.3条 企业应按照环境监测管理规定和技术规范的要求，设计、建设、维护永久性采样口、采样测试平台和排污口标志。5.4条 对企业排放废气的采样，应根据监测污染物的种类，在规定的污染物排放监控位置进行，有废气处理设施的，应在该设施后监测。排气筒中大气污染物的监测采样按GB/T 16157、HJ/T 397 或HJ/T 75 规定执行；大气污染物无组织排放的监测按HJ/T 55 规定执行。5.5条 分析方法标准,36,2.16实施与监督,在任何情况下，水泥工业企业均应遵守本标准规定的大气污染物排放控制要求，采取必要措施保证污染防治设施正常运行。各级环保部门在对企业进行监督性检查时，可以现场即时采样或监测的结果，作为判定排污行为是否符合排放标准以及实施相关环境保护管理措施的依据。,37,3.0水泥窑排放限值,污染物项目PMNOxSO2氟化物NH3Hg,限值确定常用方法控制技术可行性评估现状达标率分析环境管理需求分析国外标准对比分析,38,3.1水泥窑PM控制,PM初始浓度：3080g/m3（新型干法窑）处理技术路线：烟气调质余热利用布袋或静电除尘，排放浓度可低于30 mg/m3，除尘效率大于99.9%。布袋除尘器一般采用涤纶、玻璃纤维、P84（聚亚酰胺）滤料，有些还使用了PTFE（聚四氟乙烯）覆膜。静电除尘器通常为四、五级电场。,39,3.2水泥窑PM排放现状,欧洲国家平均水平,德国水平,40,3.3水泥窑PM达标改造（5030/20）,布袋：玻纤覆膜、P84覆膜滤料降低过滤风速静电：提效改造（增加电场级数、提高高压电源性能、采用移动电极技术）电袋电电袋复合,41,3.4水泥窑SO2控制,SO2排放主要取决于原、燃料中挥发性S含量。如硫碱比合适，水泥窑排放的SO2很少，有些水泥窑在不采取任何净化措施的情况下，SO2排放浓度可以低于10 mg/m3。随着原燃料挥发性S含量（硫铁矿FeS2、有机硫等）的增加，SO2排放浓度也会增加。水泥窑本身是性能优良的固硫装置，大部分S以硫酸盐形式保留在水泥熟料中，SO2排放不多，特别是预分解窑，因分解炉内有高活性CaO存在，它们与SO2气固接触好，可大量吸收SO2，排放浓度可控制在50200 mg/m3以下。,42,3.5水泥窑SO2排放现状,43,3.6水泥窑SO2达标分析,硫碱比控制合适、原料中挥发性S（如有机S、FeS2）含量不特别高，一般不需要采取附加措施即可达标（200/100）。窑尾废气送入正在运行中的生料磨（窑磨一体化运行），会获得额外的SO2吸收能力，可作为SO2污染削减装置。个别水泥窑如原料中挥发性S含量很高，可能采取干、湿法洗涤、活性炭吸附等附加措施。,44,3.7水泥窑NOx控制,热力型NOx、燃料型NOx。水泥生产中，热力型NOx的排放是主要的（烧结温度高、过剩空气量大）。调查统计的新型干法窑初始NOx浓度通常为8001000 mg/m3。,45,3.8水泥窑NOx排放现状,46,3.9水泥窑NOx控制技术示意,低NOx燃烧器,SNCR,SCR,47,3.10水泥窑NOx控制技术应用状况,48,3.11中材湘潭脱硝实例,平均320企业控制目标值360,49,3.12陕西声威脱硝实例,50,3.13福建龙麟脱硝实例,51,3.14国外脱硝实例,2012/4/19 海德堡水泥厂现场数据,52,3.15对SNCR脱硝效率的认识,不能为解决一个环境问题而产生新的环境问题上游合成氨生产的高能耗、增加NH3-N排放（同样是总量控制指标）以一部分环境代价生产出的NH3在使用时却未发挥作用而逃逸掉NH3是形成灰霾的前体物（铵盐型），也会产生臭味扰民问题水泥窑烟气脱硝中，不宜追求SNCR过高的脱硝效率，维持50%左右的脱硝效率是合理的，最高不宜超过60%。,53,3.16水泥窑NOx限值确定,综合考虑前述措施的NOx减排效果及组合采用的可能性，根据已投运的水泥脱硝示范项目可稳定达到的排放水平，确定了NOx排放限值：一般地区400 mg/m3重点地区320 mg/m3主要通过一、二次措施的综合采用来实现，考虑到一部分现有企业工艺改造难度大或不具备改造条件，也可以单纯通过末端采用SNCR技术来实现（但此时应严密监控NH3逃逸）。,54,3.17未来趋势,由于我国水泥脱硝刚刚起步，建成运行的脱硝示范项目均采用SNCR技术，SCR（选择性催化还原）技术在国内尚无成功应用案例。国外也是应用SNCR技术较多，SCR仅有23套装置在示范运行。因此本次标准制订是基于SNCR技术。未来，随着SCR技术的成熟，以及环保要求的进一步提高，将基于SCR技术、SNCR-SCR复合技术等，制订更严格的水泥窑NOx限值。SNCR为过渡技术（技术简单、环保缺陷）。,55,3.18氟化物,83%可达德国标准,3,95%可达国际普遍要求,5,56,3.19 NH3,采用SNCR、SCR等二次措施，需要使用尿素、氨水等还原剂，它们喷入适宜温度区间的烟气内与NOx反应，会有部分氨逃逸。根据国家水泥工业污染防治最佳可行技术指南（征求意见稿）建议氨逃逸应10 mg/m3；在2012年国家先进污染防治示范技术名录中规定，SNCR脱硝系统氨逃逸浓度应低于8 mg/m3，SCR脱硝系统氨逃逸浓度应低于5 mg/m3。为了防止水泥企业过度使用还原剂造成不必要的浪费，减少臭味扰民，本标准规定在采用SNCR脱硝技术时，氨逃逸浓度一般不得高于10 mg/m3，重点地区企业则不高于8 mg/m3。编制组收集了一些水泥脱硝工程报道的氨逃逸数据，现场查看了某脱硝装置氨逃逸浓度在线监测情况，正常情况均可控制在35 ppm以下，几乎没有高于10 ppm（7.59 mg/m3）的情况，偶尔出现也能很快恢复正常，可以满足本标准的要求。,57,3.20 Hg,Hg来源于水泥熟料生产中使用的燃煤，以及作为生料成分添加的粉煤灰。水泥行业Hg排放量较小，约50t（燃煤电厂，约300t）。编制组对5家水泥企业Hg排放进行监测，波动范围9.6-52.3 ug/m3。Hg易挥发，窑尾烟气冷却后Hg凝结在颗粒物上，因此目前主要是通过除尘设备协同去除。排放标准50 ug/m3，与欧洲相同。,58,4.0正确理解标准,标准控制水平国家排放标准是底线基于可行技术制订排放限值各方利益的平衡标准服务于环境管理需要,59,4.1美国标准,NSPS标准：40 CFR 60 Subpart F水泥窑：颗粒物0.01磅/吨熟料（2 mg/m3）；NOx1.5磅/吨熟料（300 mg/m3）；SO20.4磅/吨熟料（80 mg/m3）NESHAP标准：40 CFR 63 Subpart LLL 水泥窑：颗粒物0.01磅/吨熟料（2 mg/m3）；二恶英0.20 ng/dscm；汞 21磅/百万吨熟料（4 g/m3）；THC 24ppmvd（47 mg/m3）；HCl 3ppmvd（5 mg/m3）危废焚烧：40 CFR 63 Subpart EEE,60,4.2欧盟IPPC指令,水泥行业BAT参考文件（BREF），最新的版本2010年5月 颗粒物：水泥窑、冷却机、磨机1020 mg/m3；其他产尘点10 mg/m3NOx：预热器窑200450 mg/m3（1、窑况良好时，可实现350 mg/m3；200 mg/m3仅三家工厂有过报道。2、如果采用初级措施/技术后，NOx1000 mg/m3，则BAT排放水平为500 mg/m3）；立波尔窑、长窑400800 mg/m3SO2：50400 mg/m3,61,4.3德国标准,在空气质量控制技术指南（TA Luft）中规定了大气污染物排放限值。2002年最新版对水泥行业排放要求为：颗粒物20 mg/m3SO2 350 mg/m3NOx 500 mg/m3（一般行业为350 mg/m3）氟化物3 mg/m3。对于水泥窑共处置固体废物，执行关于废物焚烧和共焚烧的17.BImSchV条例要求。该条例要求较TA Luft更加严格，如颗粒物控制在10 mg/m3，SO2为50 mg/m3，NOx为200 mg/m3。按掺烧废物比例，计算应执行的标准，如掺烧60%的废物，NOx执行的标准值为（5000.42000.6）320 mg/m3。,62,4.4日本标准,某一行业的大气排放要求分散在不同的污染物项目标准里。一些污染物项目在制订排放限值时考虑了行业差异，以NOx为例，区分了锅炉、熔炼炉、加热炉、水泥窑等，排放浓度限值从60 ppm（燃气锅炉）到800 ppm（电子玻璃熔炉）不等。水泥工业排放标准PM：一般地区100，特殊地区50SO2：K值法NOx：250350 ppm（500700 mg/m3）,63,4.5水泥标准比较,64,4.6排放控制水平,65,4.7国家标准仅是底线,66,4.8地方标准的更严格要求,67,4.9基于可行技术制订标准,标准值的背后一定有着清晰的达标技术路线和方法作依托（排放标准的可执行性）排放标准实质是技术强制：因工程技术的应用带来的环境污染（如工业生产活动）也必须依靠工程技术手段来解决,68,4.10技术/经济/环保的综合平衡,69,4.11排放控制要求不断提高,70,4.12受环境管理思路调整的影响,71,5.1实施成本,环保投资现有生产线改造，按目前平均单线规模3000 t/d计，除尘系统改造费用约700万元；安装SNCR脱硝装置约500万元新建生产线，按单线规模5000 t/d计，除尘系统投资3500万元；低NOx燃烧器+分级燃烧+SNCR脱硝投资800万元目前环保投资约占总投资的810%，标准提高后（颗粒物50/3030/20 mg/m3；水泥窑脱硝），需要增加环保投资，相应环保投资比例提高至1012%运行费用目前水泥企业环保设施运行成本约810元/t水泥颗粒物标准提高后，将增加除尘成本12元/t水泥脱硝新增运行成本34元/t水泥合计运行成本将达到1215元/t水泥,72,5.2环境效益,污染物削减效益由三部分构成：1）淘汰落后产能削减的污染物量；2）现有生产线提标改造削减的污染物量；3）新建生产线增加的污染物量。PM削减约70万吨，NOx削减约90万吨，较目前削减了40-50%。可实现国家“十二五”目标要求：PM200万吨（含无组织排放量）、NOx150万吨。,73,小结（一）,1.水泥窑的颗粒物和NOx排放是主要环境问题，需要根据污染控制技术的进步、环保要求的提高，及时提高排放控制要求，其他如SO2、氟化物、Hg等，在原燃料品质较好、运行工况稳定条件下基本可达标排放。2.采用覆膜滤料布袋除尘技术或高效静电除尘技术、电袋复合除尘技术，可将水泥窑颗粒物排放控制在30/20 mg/m3以下，达到国际先进的颗粒物排放控制水平。3.采用工艺控制（低氮燃烧器、分解炉分级燃烧、燃料替代等）和末端治理（SNCR技术）相结合的措施，可将水泥窑NOx排放控制在400/320 mg/m3以下，达到国际最严苛的排放控制水平。如现有企业工艺改造难度大或不具备改造条件，也可以单纯通过末端采用SNCR技术来实现。,74,小结（二）,4.为防止过量喷氨导致氨逃逸浓度显著升高，并由此衍生新的环境问题，SNCR脱硝效率不宜超过60%，一般以50%左右为宜。应注意氨水、尿素、液氨等还原剂储存、使用中带来的臭味扰民与化学品安全问题。5.国家排放标准是一条不可逾越的底线，考虑到水泥生产工艺的波动，水泥企业应加强运行管理，保证净化处理装置与生产工艺设备同步运转，实现连续稳定达标排放。可采取在线监测手段保证大气污染物的逐时排放达标（标准规定的排放限值为小时值）。6.水泥窑大气污染物排放浓度应折算到统一的基准条件下：温度273K、压力101.3kPa、干烟气、氧含量10%，以保证监测数据的可比性。,75,谢谢！,