水泥工业大气污染防治和协同处置固废要点
水泥工业大气污染防治 和协同处置固废 要点
1.
湖北省生态环境厅武汉生态环境监测中心,湖北,武汉 430015;
2.
2.武汉市生态环境监控中心,湖北,武汉 430015)
摘 要:针对武汉市水泥工业废气污染情况,对水泥工业废气污染物的产生、来源、污染特点进行了解析,指出了水泥企业现阶段大气污染防治存在的问题和不足,提出了科学合理的污染防治措施。水泥窑协同处置生活污泥可以减少固废卫生填埋和焚烧带来的土地占用和空气质量污染问题,本文根据武汉市水泥窑协同处置固废现状,从工程建设、运营等方面对武汉市水泥窑协同处置生活污泥提出了建议。少年三国志攻略
关键词:水泥工业;大气污染防治;协同处置;
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1 前言
随着武汉城市圈整体经济的快速发展,武汉市及周边城市的环境空气污染日益加剧。成海荣[1]对武汉市城区PM2.5的源解析显示,工业源排放对PM2.5的贡献率为26.4%,而武汉市工业源主要来自钢铁、水泥、火电厂等行业。据测算水泥工业PM排放占全国总PM排放量的15-20%,NOx排放占全国总NOx排放量的10-12%[2]
为加强对水泥工业污染物的排放控制,结合武汉市水泥工业污染物实际排放情况,本文对如何加强水泥工业污染防治进行了研究和探讨,以供管理部门制定相应的污染控制对策时参考。
2 武汉市水泥工业概况
武汉市水泥熟料100%采用新型干法水泥生产工艺。新型干法水泥生产工艺是指采用窑外分解新工艺生产的水泥,以悬浮预热器和窑外分解技术为核心。
水泥生产的主要污染物是粉尘,但是随着工艺的改进(新型干法生产线)、生产方式的改变(水泥散装)和污染治理力度的加大(袋式除尘器),粉尘的无组织排放日益受到关注。由于大部分SO2可被物料中的氧化钙等碱性氧化物吸收,生成硫酸钙及亚硫酸钙等中间物质,排放量很小,因此氮氧化物成为气体污染物重点控制指标。
3 有组织排放控制
3.1 颗粒物的防治
3.1.1 颗粒物排放现状
水泥工业有组织颗粒物排放主要来自于回转窑、生料立磨、煤磨、篦冷机等,其中回转窑颗粒物排放量约占水泥厂颗粒物总排放的70%,SO2、NOx几乎100%来自于回转窑[3]。回转窑主要采用布袋或者静电除尘,其他有组织源则主要采用布袋除尘器。
3.1.2 基金理财颗粒物防治要点
根据《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)要求,武汉市等重点地区将根据国务院环保部门的规定执行特别排放限值,颗粒物排放浓度<20mg>cad字体安装3。水泥企业应提高除尘系统的去除效率,如采用电袋复合除尘、袋式除尘等,在满足标准的同时应尽量选择去除PM10、PM2.5效率高的设备。
3.2 NOx的防治
3.1.1 NOx排放现状
武汉市现有水泥熟料生产企业建成时间均早于2010年,而“十一五”期间NOx未列入总量控制指标,因此水泥企业未采取任何末端治理措施。武汉市新型干法水泥企业水泥窑通过采取一定的工艺控制措施(如保持适宜的火焰形状和温度、减少过剩空气量)后颗粒物NOx排放浓度为390-680mg/m3,满足GB4915-2004的要求(<800mg>3)。
3.1.2 NOx防治要点
GB4915-2013要求现有企业自2015年7月1日起执行NOx排放浓度<400mg>3,特别排放限值<300mg>3。武汉市水泥企业若要满足标准和特别排放限值的要求,综合脱硝效率应达到41.2%和55.9%,水泥企业仅采用SNCR是难以稳定可靠达标的,还应采取低NOx燃烧器、分解炉分级燃烧等先进的工艺控制措施使得综合脱硝效率达到60%的水平。不同控制措施的脱硝效率见下表3。
表3 不同控制措施的脱硝效率
措施分类
削减效率(%)
工艺措施
低NOx燃烧器
5-30
分级燃烧
10-30
工艺优化控制
10-30
末端治理措施
SNCR
40-60
SCR
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4 无组织排放控制
4.1颗粒物的防治
水泥企业的无组织颗粒物排放主要来自工艺无组织排放、料场堆尘、交通运输等,无组织排放存在以下特点:1)武汉石灰石资源较少,现有三家水泥熟料生产企业均位于阳逻长江边,通过水路运输石灰石。陈正洪[4]对阳逻长江边风速与武汉市区风速进行观测计算后发现V江边/V市区=1.54,因此水泥企业的无组织排放将有可能远距离输送至市区。2)粒径小,矿石经过破碎、生料磨、粉磨后粒径<10微米的细颗粒物占到废气中颗粒物的42%,难以沉降,扩散距离更远。3)无组织排放高度高,新型干法水泥生产工艺采用的立磨、预热器高度可达三十多米,皮带输送机的倾斜角度也更大。
针对水泥企业的无组织排放特点,除了加强企业自身清洁生产水平,还可采取1)设置防风网,相关监测表明防风网抑尘率可达到50%-70%[5]。2)喷洒抑尘剂,国内外开发研制了针对煤尘[6]、矿物散料储运[7]等的抑尘剂,可有效降低粉尘排放量。3)湿式除尘,在工艺流程中设置湿式除尘系统,如干水雾一体化除尘系统、加装喷雾系统。
4.2氨的防治
水泥企业采用SNCR脱硝措施后,还原剂(液氨、尿素、氨水)的制备、储存、运输、溶解、稀释和跑冒滴漏都有可能产生氨的无组织排放,因此GB4915-2013对氨的无组织排放限值进行了规定,要求下风向厂界外10m范围内浓度小于1.0mg/m3。此外液氨储罐等风险源应与居民区保持一定的安全防护距离且处于居民区的下风向,同时应制定详细的环境风险应急预案。
5 水泥窑协同处置固体废物分析
5.1水泥窑协同处置固废现状分析
危险废物、城市废物(生活垃圾、生活污泥)等固废的水泥窑协同处置在我国属于起步阶段,国内仅个别企业开展了生活垃圾、生活污泥、污染土壤的协同处置工作。随着武汉市经济发展和工业倍增计划的实施,武汉市面临着危废处置能力有限、生活垃圾围城、污泥随意堆放带来的土地占用、环境空气污染等环境问题,因此武汉市对水泥窑协同处置生活垃圾、污泥开展了示范性项目。
5.2水泥窑协同处置固体废物存在的问题及建议
目前水泥窑协同处置生活垃圾是通过在垃圾填埋场旁新建垃圾预处理厂,垃圾经过生物及机械干化、破碎、分类后运往武汉周边城市的水泥厂进行处理。水泥窑协同处置污泥处理是使污泥进入预处理池,经脱水干化制成干粉后运至武汉周边城市的水泥窑进行处理。
上述项目存在投资成本高(需新建垃圾预处理设施和污泥脱水、浓缩设施)、占用城市建设用地(新建垃圾、污泥处理设施需紧邻现有垃圾填埋场和污水处理厂)、运输成本高(武汉到周边城市水泥窑运输距离长)等问题。武汉市可利用现有的大型干法水泥厂对污泥进行协同处置,可有效减少污泥填埋处置带来的氨、硫化氢等无组织废气排放,并同时减少水泥窑高温燃烧产生的NOX排放。水泥窑协同处置污泥项目初期投资费用少,后续运行成本低且可产生较好的经济效益。
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