水泥工业粉尘超低排放的设想

 2012年以来，全国各地日渐泛滥的灰霾天气逐渐引起社会各界的关注，大气污染已升级到民生问题而引起高层重视。此前，大气污染防治进展缓慢，治理效果不佳不断引起民众的不满。新一届政府上台后，对治理灰霾进展十分重视，甚至投资上百亿元进行治理。如能使用一种高精度过滤元件，对现行工业废气进行二次除尘，使烟尘浓度降低到1mg/Nm3或更低数值，势必能有效缓解当前灰霾程度。

      1全国大气污染现状

      2013年我国能源消耗37.6亿tce[1]，工业含尘废气排放总量达6.0×1013Nm3，以至全国60%以上的国土出现过不同程度的灰霾天气[2]。2013年，安徽省省会城市合肥全年天空气污染天数182天，而“中度污染”以上天数多达76天，“严重污染”天数占6天，在采用可吸入颗粒物(PM10)单因子评价时，该省16个地级市中，仅一市空气质量达到《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级标准(70μg/Nm3)[4]。

      2问题分析

      2013年烟尘排放大户中电力行业的绝大部分锅炉(含其它锅炉)依旧执行GB13223-2003烟气粉尘排放标注，水泥工业也是执行的GB4915-2004粉尘排放标准以及钢铁行业的GB13456-1992粉尘排放标准，上述老标准中对粉尘排放要求≥50mg/Nm3，致使工业废气中粉尘含量异常偏高。以上水泥行业为例，如果按照当时执行的《水泥工业大气污染物治理标准》GB4915-2004计算，仅在废气集中的窑磨烧成系统排放的烟尘量就约30万t，而这些粉尘绝大部分处在2.5μm以下[5]。

      以1 条5 000t/d熟料生产线为例。全线大小扬尘点共约50个，烟气排放总量约在165.3万Nm3/ h 。其中，窑磨烟气49.2万Nm3/h、温度180℃～200℃，窑头余风33.3万Nm3/h 、温度200 ℃ ～ 250 ℃ ， 水泥磨2×18.3万Nm3/h、温度100℃，煤磨7.8万Nm3/h、温度80℃～90℃，上述四处烟气总量126.9万Nm3/h，占全厂烟尘排放总量的77%。由此可以得出抑制当前水泥工业排尘的节点还应该集中在回转窑烧成系统、生料磨、水泥磨以及煤磨系统，对应部分粉尘排放情况见表1。

      由此可见，为了达到新排放标准的规定，水泥工业窑头、窑尾的电除尘器几乎无一例外地要作进一步的技术改造。原有的袋式除尘器，也要通过强化管理或采用高温复膜滤袋，这都需要投入大量资金才能实现。

      3解决方案

      3.1技术总则

      使用高效LP过滤元件，对现有除尘废气经行二次除尘，实现烟尘的超低排放。现以水泥行业为例进行论述如下：

      (1)规范水泥企业单条生产线多点排放，把生产线主体排气口减少到3个以下。

      (2)对以上3个以下的排放点进行高精度过滤，实现1mg/Nm3排放。

      (3)加强管理实现清洁生产。

      3.2系统实施方案

      使用高效LP过滤元件，对包括电力、化工、水泥等所有场合的高温含尘废气进行二次高效过滤，实现粉尘超低排放。具体实施方案以某厂5 000t/d水泥熟料生产线为例做以介绍：

      将包含石灰石破碎及输送(非矿山)、石灰石预均化堆场及输送、砂岩破碎及输送、辅料熟料库、石灰石熟料库及输送、原料房及废气处理、生料均化库及生料入窑、煤粉制备、窑头、熟料储存及散装、原料堆场及输送、石膏破碎及输送、混合材储存、配料等26项粉尘排放节点并为一组，称为系统1;包含水泥配料、水泥粉磨、水泥储存、输送、汽车散装、水泥包装及成品库等4项并为另一组，称为系统2。分别给系统1及系统2增设1台高精度除尘设备和1台引风机见表2、图1。

      3.3技术优势

      (1)大量粉尘减排，实现超低排放。

      (2)便于执法部门管理监督。

      (3)现有的主体除尘器不需要升级改造。

      (4)杜绝生产过程事故排放。

      4效益分析

      4.1投资分析

      以5 000t/d水泥熟料为例，投资估算见表3，设备综合技术指标见表4。

      4.2经济效益

      (1)实施本项目后，全国水泥厂所有除尘器一律不再需要进行为实现达标新标准的技术改造，估计将节约总费用100亿元。

      (2)实施本项目后。全国每年可多回收(200~300)×0.967=(193~290)万t水泥粉料，按每吨粉料50元计，总节约费用9 650~14 500万元。

      (3)实施本项目后，粉尘可达标排放，全国1 580条水泥熟料生产线，按每线每年粉尘排污费60万元计算，每年可为水泥行业节约9.48亿元的排污费。

      4.3社会效益分析

      (1)有效缓解灰霾天气。项目实施后，全国每年总减排量可达193~290万t，大大改善大气及环境质量，降低周边地区的PM2.5和PM10的数值，改善居民健康状况。

      (2)明显降低粉尘含量。可使水泥厂周边10km以内降低粉尘颗粒物浓度降低44.7μg/Nm3(以每周有效一次降雨计)。

      (3)有望改善酸雨程度。如果将C1或C2出风口高温烟气直接引入高效LP过滤元件设备，经高效除尘后上SCR脱硝，可轻松实现NOx排放浓度≤100mg/Nm3的电力行业标准，显著降低水泥厂周边地区硝酸雨量，明显改善酸雨对水泥厂周边地区的危害。

      5结论及建议

      使用新型高精度过滤除尘设备可以有效降低工业废气烟尘排放总量，如能大范围推广使用，必能有效缓解甚至解决当前我国面临的灰霾问题。该设想能否得到有效实施，除了市场因素外，还需要社会各界的扶持、支持以及政府的强制执行。为实现工业粉尘超低排放的美好愿景，建议国家早日出台相关政策法规。

      (1)出台好的政策。建议国家出台大气治理补贴及税收优惠政策，鼓励污染企业主动新建或者改建环保处理设备。大力扶持大气环保企业发展，给予开展此类企业给多的税费补贴以及较低利率的银行贷款。

      (2)制定新的标准。通过新产品新技术的降低排放量建立更加严格的排放标准，以技术创新达到快速治理大气污染的目标。

      (3)提升新的产品。鼓励高效高性能的新产品投入市场，加快污染企业环保投资，进一步降低污染企业大气排放量。

      (4)鼓励新的模式。允许环保企业及准备上高效治污设备的排污企业通过融资租赁、银行贷款等融资方式降低企业投入成本，增加企业经济效益。