談<水泥廠大氣污染物排放標準>
為了認真貫徹落實《國務院關于環境保護若干問題的決定》,實 現到2000年全國所有工業污染源排放污染物達到國家或地方規定標準 的要求,國家三部委局出臺配套措施,要求水泥行業到2000年粉塵達 標排放。GB4915-1996<水泥廠大氣污染物排放標準>,已于1996年 3月7號發布,1997年1月1日開始實施。
從實際情況看,對該標準的宣傳還不夠,了解該標準的人還不多, 有許多廠還沒有這份標準的資料,傳媒中的某些報道也不夠準確,如 “某廠經過治理粉塵排放濃度低于150mg/m3”,應該是標準狀況及確 定是哪種主機治理后的排放濃度。因此,有必要再談談該標準,意欲 亡羊補牢。到2000年底,水泥廠粉塵排放達標迫在眉睫,況且該標準 不僅規定了粉塵排放的限值,還規定了其他幾種污染物的限值。筆者 企望此文能對同行們全面了解、準確理會和貫徹該標準有所幫助。
1 一般規定
GB 4915-1996<水泥廠大氣污染物排放標準>由合肥水泥研究設 計院負責起草,在原GB 4915-85<水泥工業污染物排放標準>基礎上 修訂。
該標準適用于水泥廠的排放管理,以及建設項目環境影響評價、 設計、竣工驗收及其建成后的排放管理。該標準按年限和區域分別規 定了水泥廠各排放點大氣污染物的排放限值及粉塵無組織排放控制限 值,但是水泥行業礦山開采與現場破碎卻是執行GB16297-1996<大 氣污染物綜合排放標準>。
粉塵無組織排放指水泥廠廠區內物料堆放揚塵、物料輸送和窯、 磨機等設備的粉塵泄漏等。標準狀態的干排氣指在溫度為273K,壓力 為101325Pa時的不含水分的排氣,本標準排放濃度均指標準狀態干排 氣的濃度。因此,實測的排放濃度應折算成標準狀態下的干排氣。
此外,該標準還有標準分級,規定的一、二、三級標準分別與GB 3095-1996的環境空氣質量功能區相對應:一類區執行一級標準;二 類區執行二級標準;三類區執行三級標準。
該標準還引用了以下三項標準,通過在該標準中引用而構成該標 準的條文,它們是:GB 3095-1996<環境空氣質量標準>,GB 9137- 88<保護農作 物的大氣污染物最高允許濃度>和GB/T16157-1996<固定污染 源排氣中顆粒物測定與氣態污染物 采樣方法>。單從GB 3095-1996來看,它所引用的標準有二氧化 硫、總懸浮顆粒物等測定標準共14項,依此類推,多層引用的標準就 更多,因此,一項標準,一般都不是一項孤立的標準,通過引用其他 相關的標準,而構成涵蓋數個甚至數十個的標準群。所以,要認真、 全面、準確地貫徹實施一項標準,必須要有多種專業的理論、知識和 技能。
2 污染物排放標準
我國水泥工業近20年來獲得較快的發展,不同時期建設的水泥廠, 其技術和裝備水平都不一樣,因此,該標準針對這一情況劃分了三個 時段。即1985年8月1日之前建設的水泥廠;1985年8月1日至1996年12 月31日之間建設的水泥廠和1997年1 月1日起建設的水泥廠。建廠時間的界定是根據建設的水泥廠環 境影響報告書批準日期分別按該標準第4.2.1、4.2.2和4.2.3 條確定應執行的標準。未經環境保護行政主管部門審批建設的水泥廠, 按補做的環境影響報告書批準日期確定應執行的標準。
因此,要準確掌握本廠粉塵(或其他污染物)排放限值,必須明 確以下條件:第一本廠建廠批準日期;第二本廠屬哪類地區執行哪一 級標準;第三排放設備分類。標準中有關規定如下:
4.2.1 1985年8月1日之前建設的水泥廠,煙塵或 粉塵最高允許排放濃度和噸產品排放量應按表1、表2執行。
生產設備名稱 | 一級 | 二級 | 三級 | |||
排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | 排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | 排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | |
回轉窯 | 150 | 0.8 | 400 | 2.1 | 600 | 3.2 |
立窯 | 150 | 0.6 | 400 | 1.6 | 600 | 2.4 |
烘干機、烘干磨、煤磨及冷卻機(單臺) | 150 | 0.8 | 250 | 1.3 | 400 | 2.1 |
破碎機、磨機、包裝機及其它通風生產設備(單臺) | 100 | 0.07 | 150 | 0.10 | 200 | 0.14 |
級別 | 一級 | 二級 | 三級 |
廠界外20m處空氣中粉塵最高允許濃度*/(mg/m3) | 1.0 | 2.0 | 4.0 |
*扣除參考值
4.2.2 1985年8月1日至1996年12月31日之間 建設的水泥廠,煙塵或粉塵最高允許排放濃度和噸產品排放量應 按表3、表4執行。GB 3095中的一類區禁止排放。
生產設備名稱 | 二級 | 三級 | ||
---|---|---|---|---|
排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | 排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | |
回轉窯 | 150 | 0.6 | 300 | 1.2 |
立窯 | 150 | 0.6 | 400 | 1.6 |
烘干機、烘干磨、煤磨及冷卻機(單臺) | 150 | 0.6 | 250 | 1.0 |
破碎機、磨機、包裝機及其它通風生產設備(單臺) | 100 | 0.07 | 150 | 0.10 |
級別 | 二級 | 三級 |
---|---|---|
距廠界外20m處空氣中粉塵最高允許濃度*/(mg/m3) | 1.5 | 3.0 |
*扣除參考值
4.2.3 1997年1月1日起建設的水泥廠,煙塵或粉 塵和有害氣體最高允許排放濃度及噸產品排放量應按表5、表6執 行。GB 3095中的一類區禁止排放。
生產設備名稱 | 級別 | 煙塵或粉塵 | 二氧化硫 | 氮氧化物1)(以NO2計) | 氟化物2)(以總氟計) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | 排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | 排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | 排放濃度/(mg/m3) | 噸產品排放量/(kg/t) | ||
回轉窯 | 二級 三級 | 100 150 | 0.30 0.45 | 400 800 | 1.20 2.40 | 800 1600 | 2.40 4.80 | 10 20 | 0.03 0.06 |
立窯 | 二級 三級 | 100 150 | 0.30 0.45 | 300 600 | 0.90 1.80 | 200 400 | 0.60 1.20 | 50 100 | 0.15 0.30 |
烘干機、烘干磨、煤磨及冷卻機(單臺) | 二級 三級 | 100 150 | 0.30 0.45 | - - | - - | - - | - - | - - | - - |
破碎機、磨機、包裝機及其它通風生產設備(單臺) | 二級 三級 | 50 100 | 0.04 0.07 | - - | - - | - - | - - | - - | - - |
1)氮氧化物以NO2計。此NO2排放限值指煙氣中O2含量為10%狀態時的熱電廠放濃度及噸產品排放量。
2)周圍有敏感作物的水泥廠,其氟化物熱電廠放限值要求嚴格一倍執行,這里敏感作物指《保護農作物的大氣污染物最高允許濃度》(GB 9137-88) 中規定的相對于氟化物的“敏感作物”。
級別 | 二級 | 三級 |
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廠界外20m處空氣中粉塵最高允許濃度*/(mg/m3) | 1.0 | 1.5 |
3 該標準的主要特點
與原標準比較該標準具有如下一些特點。
3.1 污染物排放限值分時段
根據水泥廠的不同建廠日期分成三個時段來規定各種污染物的排 放限值,更符合我國的國情和水泥廠的廠情。
3.2 新規定了粉塵無組織的排放限值
從表2、4、6可見該標準規定了粉塵無組織的排放限值,這就為 改善環境空氣質量和崗位粉塵濃度創造了條件。
3.3 新增對二氧化硫、氮氧化物和氟化物的排放限 值項目
從表5可見,該標準新增了對二氧化硫、氮氧化物和氟化物的排 放限值要求。在引用的GB 3095-1996<環境空氣質量標準>中還規定 了顆粒物、臭氧、 鉛等物質的濃度限值。
3.4 粉塵排放標準限值更加嚴格
該標準表1的排放濃度一級標準即相當于原標準一級標準的排放 濃度;而表3、4、5、6中,一類區禁止排放,也就是未規定一級標準 的污染物排放限值,而表3的二級標準粉塵排放限值就相當于表1的一 級標準的排放限值。而表5二級標準的煙塵或粉塵標準狀況下的排放 限值熱力設備是100mg/m3;通風設備是50mg/m3,分別比以前的標準 排放限值又低了50mg/m3,這是要提請有關同志注意的。
4 關于幾種污染物
4.1 煙塵或粉塵
煙塵或粉塵是兩類顆粒物,水泥廠習慣稱粉塵。對于水泥廠的粉 塵污染和治理人們都比較熟悉了。此前,筆者曾以我國水泥年產5億 噸,排放粉塵量占水泥產量的1%~2.5%計,推算出我國水泥廠年 排放粉塵量為1000~1200萬t,是我國幾大行業的粉塵污染大戶之一。 經過我國環保工作者幾十年的努力,我們自己研究開發以及引進消化 的袋、電除塵器的技術水平已躋身于世界先進水平之列,將其正確的 用于水泥廠的排放點和揚塵點收塵都能獲得高的除塵效率和達標的排 放。如袋除塵器采用覆膜濾料甚至可以獲得每標準立方米幾毫克的出 口排放濃度。因此,只要增強環保意識,對到2000年粉塵排放達標有 緊迫感,正確的選用除塵器,保證設計制造和安裝質量,加強維護管 理并有足夠的治理資金,水泥廠粉塵的達標準排放是沒有問題的。
4.2 二氧化硫
根據中國環境公報,1998年我國二氧化硫排放量為2090萬t。水 泥廠的二氧化硫排放量是多少,未見統計數據,但水泥廠的脫硫有其 先天的優勢,水泥生產以石灰石為主要原料,而石灰石是目前脫硫技 術的主要脫硫劑,在煅燒過程中產生的二氧化硫在同一過程中就被生 料粉吸收經煅燒而以硫酸鈣的形式固定在水泥熟料中。據資料介紹, 煅燒過程中產生的二氧化硫被吸收率為85%~90%。
二氧化硫是酸雨的前體物,我國酸雨以硫酸型為主,據統計年均 降水pH約為5.6的區域面積已占全國面積的30%左右,每年因酸雨造 成的經濟損失達1100億元。由此可見,控制二氧化硫污染和酸雨的危 害已刻不容緩。前些年國家已制定了二氧化硫排污收費的法規,但對 雨控區實行的是總量收費而非超標排污收費,收費標準為排放二氧化 硫每千克收取排污費0.20元,即每排放1t二氧化硫收取排污費200元。
有人對水泥窯廢氣中二氧化硫的排放作過調研,其排放濃度為每 標準立方米幾十毫克到1000多毫克之間。以預分解窯排放量最低,濕 法回轉窯最高,而機立窯居中。有些廠家的二氧化硫排放濃度沒有超 過表5所列的二、三級標準的排放限值。
舉兩個水泥廠廢氣脫硫的實例。
例1:北京某水泥廠系2000t/d規模,窯尾采用冷卻塔—袋除塵器 系統除塵,煙氣以兩種方式進入袋除塵器。一種方式是全部煙氣經冷 卻塔降溫后進入袋除塵器,其脫硫效率為88%,標準狀況下二氧化硫排放濃度為20~21.9mg/m3;另一種方法是利用廢氣余熱烘干 生料,約40%的高溫煙氣引入生料磨烘干生料后再與從冷卻塔出來的 煙氣匯合而一起進入袋除塵器,其脫硫率為78%。
例2:廣東某水泥廠,5臺機立窯均采用玻纖袋除塵器,經當地監 測站對SO2進行監測,5臺袋除塵器平均脫硫率在90%以上,二氧化硫的排 放濃度標準狀況下平均值為10.3mg/m3。
上面兩個實例,均是按照工藝流程設計而達到較高的脫硫效率, 是自發性的脫硫。分析其作用主要有兩個因素,一是粉塵本身是脫硫 劑,二是煙氣具有一定的濕度。如果我們對這兩個因素進行分析試驗, 找出它們的影響關系和最佳參數,有意創造一個袋濾系統的脫硫條件, 則其脫硫率會更高些,這不失為水泥窯脫硫的一種現實可行的模式。
4.3 氮氧化物
窯系統排出的氮氧化物一是在高溫燃燒時空氣中部分氮與氧化合 生成多種氮氧化物;二是燃料中的氮元素在燃燒過程中氧化而生成氮 氧化物。二氧化氮的形成與燃燒溫度有關,溫度越高氮氧化物的生成 量越多。二氧化氮也是酸雨的前體物,屬硝酸型酸雨,硝酸型酸雨占 我國酸雨的十分之一。氮氧化物宜采用過程治理,即在燃燒系統設計 采用氮氧化物生成量低的燃燒器和分解爐等即能減少氮氧化物的生成 和排放。據資料報道:出預熱器窯的氮氧化物濃度約為719mg/m3;而 出分解爐預熱器廢氣中的氮氧化物只 有410mg/m3左右。所以就目前來看,氮氧化物的排放一般不會超 標,但對環境和人群還是有不良影響。
4.4 氟化物
立窯煅燒使用螢石作礦化劑,在煅燒過程中,氟與硅反應生成Si F4,并以氣態進入煙氣,排入大氣,遇水與之反應生成SiO2和HF(氟化氫),造成對生態和人體的危害。對氟化物敏感的作 物很多,如小麥、蔬菜、水果、牧草和桑葉等,尤以對桑葉的污染最 明顯。如浙江省就制訂了桑蠶污染防治管理辦法,“在春蠶生產期間, 凡是有氟化物污染的水泥廠、磚瓦廠、玻璃馬賽克廠、磷肥廠等均應 停產一個月(蠶種場周圍的停產一個半月)進行季節性停產”。此外 當人攝入過量的氟化物在體內積蓄會導致慢性中毒,這是因為大量的 氟化物進入人體后就會與身體內的鈣結合而造成鈣的代謝紊亂而出現 腰腿痛、抽搐麻木等癥狀。
關于在立窯煅燒中采用復合礦化劑,早期就有人提出異議,最進 又有專家建議在立窯煅燒中停用復合礦化劑。對此,望能引起有關部 門的重視。
5 其他規定
該標準的其他規定如監測與實施條文如下。
4.3 其它規定
4.3.1 新建、擴建、改建的水泥生產線,其煙囪(排 氣筒)高度應符合表7中的規定。多個并列煙囪(排氣筒)的高 度,除符合表7規定外,還應通過環境影響評價確定。
生產設備名稱 | 回 轉 窯 | 立 窯 | 烘干機、烘干磨、煤磨及冷卻機 | ||||||
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單機生產能力/(t/d) | ≤240 | >240~700 | >700~1 200 | >1 200 | >120~240 | >240 | ≤500 | >500~1 000 | >1 000 |
最低允許高度/m | 30 | 45 | 60 | 80 | 30 | 35 | 20 | 25 | 30 |
生產設備名稱 | 破碎機、磨機、包裝機及其它通風生產設備 | ||||||||
最低允許高度 | 新建、擴建、改建設備排氣筒高度應高出屋面3m |
4.3.2 通風設備除塵裝備應與其主機設備同步運 轉;熱力設備的除塵裝置相對于其主機設備的運轉率不得小于97 %。
4.3.3 新建設備煙道或排氣筒應設置永久采樣孔 和采樣測試平臺。
5 監測
5.1 監測按GB/T16157規定執行,氣態污染物的 分析方法執行國家環境保護局制定的方法標準。
5.2 粉塵無組織排放監測要求在廠界外20m處(無明顯廠界,以 車間外20m處)上風向與下風向同時布點采樣,將上風向的監測數據 作為參考值。
5.3 監測工況要求
5.3.1 對水泥廠日常監督性監測,采樣期間工況應 與當時正常運行工況相同。廠方或監測人員都不得任意改變當時 的正常運行工況。
5.3.2 水泥廠竣工驗收監測,應在設備正常生產工 況和達到設計規模80%以上時進行。
6 標準實施
6.1 本標準由縣級以上人民政府環境保護行政主 管部門負責監督實施。
6.2 位于國務院批準劃定的酸雨控制區和二氧化 硫污染控制區的水泥廠,二氧化硫排放除執行本標準外,還應執 行所在控制區規定的總量控制標準。
6 結束語
1)新標準對粉塵排放限值提出了更高的要求,且新規定了二氧 化硫等幾種污染物的排放限值和無組織粉塵的排放限值,較原標準上 了一個臺階。這對于防治水泥廠對環境的污染和為我國實現可持續發 展戰略計劃有積極重大的作用。
2)自新標準實施以來,已有許多省、市在制訂水泥廠粉塵治理 規劃,有的還逐級立下責任狀并踏實認真的實施,為實現2000年水泥 廠粉塵達標排放而努力工作,且有一批水泥廠已通過達標驗收。
3)我們應清醒看到與世界先進國家的差距:我們的排放濃度限 值是標準狀況下100~50mg/m3,而國外先進國家是50~30mg/m3;我 們的粉塵排放量是水泥總產量的1%~2.5%,而國外先進國家是0. 01%;我們水泥廠的環保設備投資占設備總投資的10%左右,而國外 先進國家是20%甚至更多。
4)新標準中未列入CO2排放限值,但水泥生產過程中產生的CO2 已達全球CO2 的7%〔1〕,對溫室效應產生的負面影響不容忽視。
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