技術 | 浙江省水泥行業超低排放改造技術與政策深化研究
摘要：水泥行業實施超低排放改造是一項系統的工程，有組織廢氣超低排放改造是重點，無組織排放改造是痛點，提升清潔方式運輸比例是難點。有組織廢氣注意指標穩定可靠達標，針對顆粒物應采用覆膜濾袋，針對二氧化硫，應采用石灰石—石膏濕法等高效技術，針對氮氧化物采用多技術組合使用，做到源頭控制—過程控制—末端治理相結合。此外，加強CEMS安裝、調試、運行維護的規范性，監測點和監測平臺的規范性。無組織廢氣從物料進廠到出廠進行全流程排查，優先做好密閉、封閉，對主要產塵點建立清單，主要下料口布設高清視頻和顆粒物監控，并建立無組織集中控制系統，實現無組織廢氣抑塵除塵的控制可可視化展示和歷史記錄的查詢。清潔方式運輸，需要水泥企業、運輸公司和政府部門協作，水泥企業自有車輛的更新，運輸公司提升國Ⅴ及以上車輛的比例，政府部門通過強化監管和淘汰補貼，加快社會車輛的更新頻次。全面做好水泥行業超低排放改造，涉及大量的投資和運行維護，通過信息公示、執法檢查、差別化電價等手段加強長效管理，鞏固超低排放成效。
自火電、鋼鐵行業全面執行超低排放改造以來，水泥工業大氣污染物排放總量躍居首位，是非電行業管控重點。位于重點區域的河北、河南、安徽、浙江等水泥大省在開展水泥行業超低排放改造工作方面走在全國前列，出臺有組織廢氣超低排放指標、無組織廢氣超低排放控制技術要求，并整合提出清潔方式運輸要求等。
通過梳理水泥超低排放改造的政策起源和發展，特別是針對火電和鋼鐵尚不成熟的無組織排放改造的尺度和要求，有利于對標自查，明確水泥行業改造的目標、技術方法、投資、運行管理手段，有利于健全后期的長效管理制度，對于完善政策體系、指導企業實施改造、引導行業轉型升級具有重大意義。
1 水泥行業超低排放改造起源與進展
超低排放概念起源于火電行業，2014年浙江嘉華電廠超低排放成功投運，是我國首個實現超低排放改造的企業。此后，在鋼鐵行業得以推廣，國家出臺了鋼鐵行業超低排放改造實施計劃[]和評估監測技術指南[]等系列文件。自火電全面完成超低排放改造、鋼鐵行業全面推進超低排放改造以來，水泥工業大氣污染物排放總量躍居首位，是非電行業管控重點行業。為加快水泥企業超低排放的力度與進度，國家及地方相繼出臺了超低排放的政策性文件。
首先在國家層面上，2017年發布了水泥工業排污許可證申請與核發技術規范[]，提出了系統而全面的無組織管控措施和要求，2019年發布了《工業爐窯大氣污染綜合治理方案》[]，針對水泥行業有組織、無組織技術要求，2020年發布了《重污染天氣重點行業應急減排措施制定技術指南（2020年修訂版）》，將水泥行業超低排放與重污染天氣企業停限產相關聯，借此調動水泥企業超低排放改造積極性。河南、河北、山西、四川等水泥大省率先啟動水泥行業污染物深度減排，出臺了系列政策和標準。
浙江省2019年在結合地方特點的基礎上出臺了《浙江省工業爐窯綜合治理方案》[]，針對水泥行業提出了具有引導意義的拔高性要求，鼓勵執行超低排放限值。2020年出臺了《水泥行業超低排放實施方案》[]、《水泥行業超低排放評估監測技術指南》[]，正在編制浙江省《水泥工業大氣污染物排放標準》，這一系列文件全面規定了技術指標，規范了技術措施和清潔方式運輸比例要求，水泥行業超低排放的概念得以深化和發展，除了對燃燒系統廢氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等排放限值持續收嚴外，還結合水泥行業無組織廢氣排放點多面廣的特點，提出了更具針對性的無組織廢氣排放改造系列要求。此外，還將清潔方式運輸納入超低排放改造，是對《浙江省工業爐窯綜合治理方案》、《水泥工業排污許可證技術規范》等系列技術文件的深化和延續。水泥行業實施超低排放改造，需從有組織排放、無組織排放、清潔方式運輸全面提升，還需要加強臺賬建設、監測監控措施、環境管理體系用以佐證，相關提升整治完成后需編制評估監測報告。
2 有組織廢氣超低排放改造
2.1 有組織廢氣超低限值和技術
有組織廢氣包括窯頭窯尾、獨立熱源等主要排放口和數量眾多的小除塵器的一般排放口。其中窯頭、窯尾廢氣的超低排放改造一直是水泥行業超低排放改造重點，因為減排投資大、污染物減排成效顯著，水泥企業、技術單位和管理部門都非常重視。針對窯尾和窯頭廢氣，各省市提出了不同尺度的管控指標，典型省市水泥行業超低排放的標準見表1。
可以看到，對于顆粒物的指標，各省市一致將指標收嚴到10 mg/m3，技術方案采用覆膜濾袋。對于SO2，超低限值跨度較大，剔除非重點區域的海南，限值范圍在20~50 mg/m3，雖然數值上有差異，但是要嚴格控制在50 mg/m3以下，基本需配套石灰石—石膏濕法等高效脫硫技術才能穩定可靠達標排放，對于深度脫硫技術的引導基本一致。對于NOx，其合理限值的確定一直是水泥行業的難點，在導向性指標和預期性指標方面，都期望收嚴至50 mg/m3以下，但是河北、河南等省份最后頒布具有法律效力的地方標準時，又放松到了100 mg/m3。主要是因為深度脫硝技術相對多樣，目前經過廣泛的試驗示范，形成的主流技術有智能SNCR脫硝、高效脫氮管技術和SCR脫硝技術，另外還有塵硝一體化技術、LCR技術等相對小眾技術。SCR脫硝技術作為火電行業的傳統技術，各方面技術指標能全面達到超低限值，以河北新安新峰水泥為例：有3條熟料生產線，其中1#線熟料產能2 500 t/d，2#線熟料產能4 800 t/d，全部采用“高溫電除塵器+SCR脫硝一體化技術”進行提標改造。改造后，1#線煙氣入口氮氧化物濃度值為268.2 mg/m3，出口濃度值為22.0 mg/m3；2#線入口氮氧化物濃度值為450.9 mg/m3，出口濃度值為29.2 mg/m3，脫硝率均在90%以上，出口濃度值均低于50 mg/m3。但是SCR脫硝因占地大、投資大、運行費用高、對主生產系統有影響等諸多原因導致行業接受度偏低。智能SNCR脫硝和高效脫氮管相對于傳統的SNCR脫硝和分級燃燒技術在技術手段上有質的提升，實現NOx＜100 mg/m3綜合性能較好，實現NOx＜50 mg/m3技術可達，但是經濟性顯著下降，氨水消耗量大幅增加，綜合性能不佳，對于本底氨的排放無法削減，無法保證氨達標排放。
2.2 有組織超低排放改造成本效益分析
有組織廢氣治理投資大。分別以典型的2 500 t/d和5 000 t/d的生產線各污染物執行不同排放限值進行技術選配和投資估算，詳見表2~表4。再以浙江省為例，計算不同排放限值將對應的區域性污染物減排及對應的總投資，詳見表5。截至2020年底浙江省在役水泥熟料線46條，其中5 000 t/d級熟料線23條，2 500 t/d級熟料線23條。依現行排放標準GB 4915—2013特別排放限值，全省減排成本為7.78億元。執行Ⅰ階段排放標準，除塵升級為覆膜袋除塵，脫硫仍采用半干法脫硫，脫硝選配最經濟可行技術智能SNCR脫硝技術，投資取中位數，全省減排成本合計為17.09億元，除塵和脫硝設備全部需要新增，即新增投資為16億元。進一步收嚴到Ⅱ階段排放標準，僅脫硝技術需要進一步升級，若采用目前相對成熟的SCR脫硝技術，全省實施改造新增投資約為18.85億元；若采用相對經濟可行技術高效低氮改造+智能SNCR脫硝技術，全省實施改造投資約為15.3億元。可見執行Ⅱ階段排放標準，投資大幅增加，技術選配需慎重。
3 無組織廢氣清潔化改造
3.1 無組織排放技術要求和現狀
《浙江省水泥行業超低排放改造實施方案》中關于無組織排放，主要有四個方面；一是密閉封閉，粉狀物料要求做到密閉儲存、密閉輸送，塊狀物料要求封閉儲存、封閉輸送，針對主要的產塵點的具體細化要求主要來源于《水泥工業排污許可證技術規范》；二是要求水泥企業建立無組織排放清單；三是要求企業對產塵點設置高清視頻監控和顆粒物監測；四是要求水泥企業建立無組織集中控制系統，實現主生產設施和環保治理設施的同步運行。
3.2 密閉和封閉
關于密閉和封閉，水泥企業一直在持續改進，整體情況距離技術規范要求還有較大差距。以完整的“生料磨—回轉窯—水泥磨”分析，主要問題分三個層級：一是未密閉/封閉，突出的環節在石灰石、砂頁巖下料口，目前基本采用箱式貨車直接卸載，僅有簡單的圍擋，部分企業會適當增加軟簾，除塵器也僅僅配置在下料點下方的破碎機，下料點未配套除塵設施。此處建議實行整體封閉改造，整個卸載車關門作業，必要時在門口配置噴霧抑塵。二是具備良好的密閉/封閉條件，但封閉不全，主要是皮帶運輸機，存在老舊破損、檢修孔未及時封閉，皮帶輸送機起點、終點和中間的轉運站存在較多封閉不全的狀態。三是具備良好的密閉/封閉條件，但作業時未做到密閉/封閉，主要是原料均化庫、筒狀庫配料秤和皮帶輸送機。
3.3 無組織排放清單
目前尚無水泥企業建立無組織排放清單。根據鋼鐵行業推進超低排放改造，是要明確每一個儲庫、每個轉運設施，鑒于水泥行業已經有較多的斜槽、溜子等，基本從配料秤進入傳輸帶至磨機提升設施開始為全密閉態，至包裝環節才會有產塵點。因此，無組織清單從原料進廠開始至磨機提升設施之前的環節、包裝環節需按儲存和運輸分類建立清單，物料儲存注明物料名稱、種類、儲庫尺寸（長寬高、平面庫面積、筒狀庫體積）、平面庫通道數、物料堆取方式、生產設施、治理設施、監控設施，成對應關系；運輸注明物料種類、名稱、起點、終點、皮帶長度，生產設施及主要參數、治理設施及主要參數、監測監控配置情況。從預熱器熟料提升機—預熱器—回轉窯—篦冷機，需逐一排查，符合密閉條件注明密閉，并附圖即可。其他行業通用的密閉輸送環節，如“水泥磨提升機—水泥磨—包裝機/水泥庫”，可簡化信息。對于不符合密閉條件，封閉不全的區域則應全面列明。
3.4 高清視頻和PM監控
高清視頻和PM監控目前在水泥行業用于服務超低排放監管的也幾乎沒有。《方案》中僅提及主要產塵點，尺度上比較難以把控，根據前期調研情況，應設置視屏監控和PM監測的主要產塵點有：（1）通過汽車運送進廠的物料的卸料口、石灰石卸料口、砂頁巖卸料口、燃煤卸料口、石膏卸料口、混合材卸料口等；（2）水泥包裝車間及碼貨車間；（3）散裝水泥物流通道；（4）所有涉及平面庫的物流通道；（5）水運碼頭。
3.5 無組織集中控制系統
無組織集中控制系統在水泥行業也是空白。建議無組織集中控制系統至少應包括三個模塊：清潔方式運輸模塊，同步運行監控，主要產塵點PM監測、視頻監控。清潔方式運輸模塊，需要將門禁系統和產銷系統整合升級，核算的對象是進出廠物料的運輸情況，包括車輛、船舶、皮帶運輸機和管道輸送數據，水泥企業現在是對進出廠物料“一磅一單”，基本符合核查要求。同步運行，主要結合無組織排放清單進行設計，有除塵器、噴霧的環節，均應將主生產系統納入集中控制。主要產塵點PM監測和視頻監控，除了實現記錄功能外，PM監測還能連鎖噴霧抑塵設施自動啟動。
4 清潔方式運輸提升
各地市提出的超低排放改造政策中，浙江省對運輸方式也提出了要求：進出企業的煤炭及其制品、石灰質原料、校正原料、協同處置涉及的固體廢物、緩凝劑、混合材、熟料、水泥等大宗物料和產品采用鐵路、水路、管道或帶式輸送機等清潔方式運輸量比例應不低于80%；達不到的，2022年底前，汽車運輸部分應采用達到國Ⅴ及以上排放標準的汽車或新能源汽車。燃油運輸車輛應使用合格油品、安裝遠程排放監控設備并聯網。
清潔方式運輸量比例應不低于80%，有三個方面需要厘清：一是什么是清潔方式運輸，方案中專指列明的鐵路、水路、管道或帶式輸送機，罐裝車、國Ⅴ以上燃油車和其他清潔能源車，是常規意義上的清潔方式運輸，但不能計入清潔方式運輸車輛。主要是因為方案的目的是引導企業使用鐵路、水路、管道或帶式輸送機實現長距離輸送，減少燃油運輸車輛使用率。二是計算的對象須明確，是針對進出廠物料，進來的燃原料和輔料，出去的成品主要有熟料、散裝水泥和包裝水泥，均應計算在內，但不包括廠內短撥運輸。三是針對廠內轉運車有什么樣的具體要求。依據密閉/封閉轉運要求，具備條件的企業應優先改造為皮帶運輸機，確需使用燃油運輸車輛的，燃油運輸車輛應使用合格油品、安裝遠程排放監控設備并聯網，根據燃油貨車攻堅方案，具備條件安裝遠程排放監控設備并聯網的，需達到國Ⅲ以上標準。
清潔方式運輸比例達80%以上難度非常大，首先從整個省級層面宏觀角度來看，具備清潔方式運輸或高比例清潔方式運輸條件的企業非常少：浙江省34家熟料線企業、102家獨立粉磨線企業，具備火車運輸條件的，僅有長興南方、浙江巨泰建材2家企業，企業數量占比為1.5%。具備皮帶運輸條件的，浙江省內僅長興境內建設有大物流通道，僅有上海南方旗下5家企業可以使用，企業數量占比為3.7%。浙江省水系發達，整體水運條件較好，具備水運條件的企業數占比可達50%以上。
具體到企業，符合清潔方式運輸可達80%及以上的企業非常少：含熟料線企業以長興某運輸條件較好的企業為例，具備火車運輸條件，主要限于運煤和散裝水泥，火車運輸量占進出廠運輸量的5%以下；具備皮帶運輸機，但主要限于石灰石礦和水泥熟料，占進出廠運輸量50%以下；不具備水運條件；綜合清潔運輸比例在55%以下。獨立粉磨站以嘉興某運輸條件較好的企業為例：具備水運條件，可實現水泥熟料、粉煤灰等所有原輔材水運，但是所有包裝水泥和散裝水泥基本為企業運輸，清潔方式運輸比例初步統計也在55%以下。大部分企業初步測算清潔方式運輸比例為20%~47%，運輸條件較差的企業，清潔方式運輸比例甚至低于10%。這與水泥行業特點有關，運輸條件較好的企業，也僅僅是燃原料等進項可以部分或全部采用清潔方式運輸，但是產品基本都是采用汽車運輸，特別是包裝水泥，全部為汽車運輸，散裝水泥也僅有小比例采用水運。不同于鋼鐵行業產品主要是進入下游金屬制品業進行二次加工，水泥行業的產品直接面向客戶，汽車運輸是最高效的運輸方式。
在達不到80%的清潔方式運輸比例的，企業需滿足所有運輸車輛為國Ⅴ以上或是新能源汽車，但是目前社會車輛國Ⅴ以上比例約為48%。企業可以去爭取好的社會車輛，但是落到實施層面仍然難度很大，尤其以包裝水泥為甚，大多數車輛為提貨單位車輛，不受企業控制。企業運輸原料的自有車輛和外包車輛還能有一定比例的提升。
要完成水泥行業清潔方式運輸的任務，需要多方面同時發力：首先企業層面，需要企業切實承擔起主體責任，針對不同來源的車輛采取不同的手段：對于自有車輛，積極安排車輛更新，對于委托外部的車輛，切實對運輸公司提出要求，對于自提貨客戶單位的運輸車輛，出具提貨告知書，國Ⅴ以下的運輸車輛將不得入內。此外，從硬件設施方面，將車輛信息納入門禁系統，不滿足清潔方式運輸的車輛不得入內。其次是政府層面，加快推動社會車輛的整體升級，社會車輛國Ⅴ以上車輛比例大幅提升；此外，管控手段上需保持一致。
5 浙江省水泥行業超低排放政策深化研究
從水泥行業超低排放改造完成情況來看，河南生態環境廳率先公示了“完成超低排放改造評估監測鋼鐵水泥企業名單”，截至2021年5月底，河南省135家水泥企業“有組織排放、無組織排放”完成了超低排放改造評估監測，其中熟料線企業50家。河北省邯鄲市大力推進水泥行業粉塵治理，全市4家水泥廠完成超低排放改造。浙江省長興縣要求在2021年10月完成水泥熟料企業和獨立粉磨站超低排放改造，蘭溪市要求在2021年完成7條水泥（熟料）制造企業（生產線）、8家獨立粉磨站的超低排放清潔技術改造，提升環保管理水平。
水泥行業超低排放改造經濟政策積極跟進電廠超低排放改造電價補貼、鋼鐵行業超低排放改造差別化電價政策。河北、河南、青海、福建等地曾下發對水泥企業超低排放差別化電價政策的通知，其中，以河南為例：河南地區要求一項未達到超低排放要求的用電價格每千瓦時加價0.01元（含稅）；兩項未達到超低排放要求的單位電價加價0.03元；三項均未達到超低排放要求的單位電價加價0.06元。完成全部超低排放改造的企業，則用電不再加價。于水泥企業而言，階梯電價的實施只是作為一種方式促進行業超低排放改造、節能降耗技術升級，在水泥行業節能減排、綠色發展的大趨勢下，水泥企業應認識到綠色轉型的緊迫性和意義，抓緊時間進行轉型升級。
水泥行業超低排放改造作為一項系統工程，涉及大量的人力、物力投入，差別化電價可以作為一個長效監管手段，應結合年度執法檢查、超低排放企業名單動態化更新和執行加價企業名單定期公示等舉措，鞏固超低排放成果和環境效益。此外，浙江省正在編制《水泥工業大氣污染物排放標準》，將從執法層面全面收嚴有組織廢氣排放指標，并且還對無組織排放增加了行為規范。
6 結論
（1）水泥行業實施超低排放改造是一項系統的工程，有組織廢氣超低排放改造是重點，無組織排放改造是痛點，提升清潔方式運輸比例是難點。
（2）有組織廢氣注意指標穩定可靠達標排放，針對PM應采用覆膜濾袋，針對SO2應采用石灰石—石膏濕法等高效技術，針對NOx采用多技術組合使用，做到源頭控制—過程控制—末端治理相結合。此外，加強CEMS安裝、調試、驗收、運行維護的規范性，監測點和監測平臺的規范性。
（3）無組織廢氣從物料進廠到出廠進行全流程排查，優先做好密閉、封閉，對主要產塵點建立清單，主要下料口布設高清視頻和PM監控，并建立無組織集中控制系統，實現無組織廢氣抑塵除塵的控制可可視化展示和歷史記錄的查詢。
（4）清潔方式運輸，需要水泥企業、運輸公司和政府部門協作，水泥企業自有車輛的更新，運輸公司提升國Ⅴ及以上車輛的比例，政府部門通過強化監管和淘汰補貼，加快社會車輛的更新頻次。
（5）全面做好水泥行業超低排放改造，涉及大量的投資和運行維護，通過信息公示、執法檢查、差別化電價等手段加強長效管理，鞏固超低排放成效。
作者單位：衢州清泰環境工程有限公司，浙江省環境保護科學設計研究院，浙江南方水泥有限公司
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