水泥行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是典型的高能耗、高污染和高資源消耗的“三高”產(chǎn)業(yè)，主要原因是其生產(chǎn)過(guò)程中高溫煅燒需要消耗大量燃煤，是繼電力、鋼鐵行業(yè)的第三用煤大戶(hù);生產(chǎn)過(guò)程中排放的顆粒物、氮氧化物等污染物會(huì)對(duì)大氣造成污染,而且使用的原料為石灰石等不可再生資源。
目前霧霾天氣成為公眾最關(guān)心的問(wèn)題，在汽車(chē)尾氣、工業(yè)燃煤和揚(yáng)塵被廣泛看作是PM2.5主要來(lái)源的大環(huán)境下，如果不通過(guò)環(huán)保節(jié)能技術(shù)對(duì)水泥廠進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，眾多水泥廠的生存都將出現(xiàn)問(wèn)題。
水泥是我國(guó)經(jīng)濟(jì)、城市建設(shè)高速發(fā)展中不可缺少的建筑工程基礎(chǔ)材料。“十二五”雖然把促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型提高到非常重要的位置，但還是要加快推進(jìn)工業(yè)化的進(jìn)程，并著力推進(jìn)城市化，要把城市化率從“十一五”的47.5%提高到51.5%，因此可以推斷固定資產(chǎn)投資仍然是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展實(shí)現(xiàn)7%增長(zhǎng)率的主要?jiǎng)恿Α?
雖然“十一五”末水泥市場(chǎng)容量已經(jīng)達(dá)到18.7億噸如此高的水準(zhǔn)，但大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)適用房、西部大開(kāi)發(fā)等重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，必然拉動(dòng)水泥市場(chǎng)需求保持適度的增長(zhǎng)。
如何破解這個(gè)保護(hù)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾，是金隅集團(tuán)技術(shù)中心多年來(lái)一直努力解決的難題。
令人欣慰的是，通過(guò)北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司(北京金隅中央研究院)多年的技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐，已經(jīng)得了初步的成果，找到了相對(duì)較理想的解決方案，在這里與同行們分享。
筆者認(rèn)為，處于城市及城市周邊的新型干法水泥廠，可以通過(guò)一系列的節(jié)能環(huán)保技術(shù)改造，成為城市不可缺少的環(huán)保設(shè)施，并且其生產(chǎn)過(guò)程及產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足國(guó)際先進(jìn)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及能耗指標(biāo)。
水泥企業(yè)的實(shí)用環(huán)保節(jié)能技術(shù)
1.大氣污染的治理技術(shù)
①氮氧化物和粉塵
水泥企業(yè)對(duì)大氣的污染物排放主要為粉塵、氮氧化物等。目前，金隅集團(tuán)在北京的水泥廠均采取先進(jìn)的布袋除塵技術(shù)，粉塵排放指標(biāo)低于20mg/Nm3，大多數(shù)情況下低于10mg/Nm3，而在歐洲的水泥廠粉塵排放指標(biāo)低于1mg/Nm3，主要原因是采用了更先進(jìn)的布袋材料。
隨著我國(guó)對(duì)PM2.5減排技術(shù)的重視，國(guó)內(nèi)的布袋除塵器廠家也生產(chǎn)出了粉塵濃度可達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的布袋除塵器產(chǎn)品。因此，通過(guò)對(duì)布袋除塵器的升級(jí)改造，水泥廠的粉塵排放完全可以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
氮氧化物的減排也是在近年來(lái)大家非常重視的一項(xiàng)環(huán)保工作，根據(jù)環(huán)保部《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見(jiàn)稿)，從2013年7月1日起，現(xiàn)有水泥廠的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為450mg/Nm3，新建水泥廠的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為320mg/Nm3。
根據(jù)目前已經(jīng)正在運(yùn)行的金隅集團(tuán)某水泥廠SNCR裝置檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)現(xiàn)有的SNCR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放低于450mg/Nm3的目標(biāo)。
金隅已經(jīng)完成的低溫SCR工業(yè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，采用低溫SCR技術(shù)，在適宜的溫度下(160℃)可以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)80%以上的脫硝效率。
經(jīng)測(cè)算，根據(jù)北京市出臺(tái)的脫硝相關(guān)政策，如果采用金隅開(kāi)發(fā)的SNCR和低溫SCR聯(lián)合脫硝為主的組合脫硝技術(shù)，可以在運(yùn)行成本被水泥廠接受的前提下實(shí)現(xiàn)200mg/Nm3以下的氮氧化物排放指標(biāo)，該指標(biāo)與德國(guó)計(jì)劃于2019年達(dá)到的指標(biāo)相同。
水泥窯在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用的石灰石，在新型干法生產(chǎn)工藝中起到了爐內(nèi)脫硫的作用。根據(jù)金隅的檢測(cè)數(shù)據(jù)，二氧化硫的排放通常在10mg/Nm3以下。
③二英
水泥窯的二英排放一直是很低的，無(wú)論從國(guó)外公開(kāi)的數(shù)據(jù)還是國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)及金隅集團(tuán)多家水泥廠的檢測(cè)數(shù)據(jù)，二英的排放均遠(yuǎn)低于0.1ngI-TEQ/Nm3，通常在0.01ngI-TEQ/Nm3~0.04ngI-TEQ/Nm3之間。
歐洲水泥協(xié)會(huì)對(duì)11個(gè)國(guó)家110條水泥生產(chǎn)線(xiàn)做了230個(gè)二英檢測(cè)報(bào)告顯示，平均二英濃度是0.017ngI-TEQ/Nm3。
根據(jù)金隅2011年去歐洲考察時(shí)得到的信息，在歐洲用水泥窯處置生活垃圾制備的替代燃料和原料，資源利用效率大于70%，垃圾電廠的資源利用效率僅大于35%。
綜上所述，隨著水泥環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，水泥廠在承擔(dān)越來(lái)越多的保護(hù)環(huán)境任務(wù)的同時(shí)對(duì)大氣環(huán)境造成的污染越來(lái)越低。這就是為什么歐洲的水泥廠會(huì)坐落在居民區(qū)，即使沒(méi)有大規(guī)劃的城市建設(shè)，仍然有相當(dāng)數(shù)量的水泥廠存在的主要原因。
目前霧霾天氣成為公眾最關(guān)心的問(wèn)題，在汽車(chē)尾氣、工業(yè)燃煤和揚(yáng)塵被廣泛看作是PM2.5主要來(lái)源的大環(huán)境下，如果不通過(guò)環(huán)保節(jié)能技術(shù)對(duì)水泥廠進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，眾多水泥廠的生存都將出現(xiàn)問(wèn)題。
水泥是我國(guó)經(jīng)濟(jì)、城市建設(shè)高速發(fā)展中不可缺少的建筑工程基礎(chǔ)材料。“十二五”雖然把促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型提高到非常重要的位置，但還是要加快推進(jìn)工業(yè)化的進(jìn)程，并著力推進(jìn)城市化，要把城市化率從“十一五”的47.5%提高到51.5%，因此可以推斷固定資產(chǎn)投資仍然是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展實(shí)現(xiàn)7%增長(zhǎng)率的主要?jiǎng)恿Α?
雖然“十一五”末水泥市場(chǎng)容量已經(jīng)達(dá)到18.7億噸如此高的水準(zhǔn)，但大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)適用房、西部大開(kāi)發(fā)等重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，必然拉動(dòng)水泥市場(chǎng)需求保持適度的增長(zhǎng)。
如何破解這個(gè)保護(hù)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾，是金隅集團(tuán)技術(shù)中心多年來(lái)一直努力解決的難題。
令人欣慰的是，通過(guò)北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司(北京金隅中央研究院)多年的技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐，已經(jīng)得了初步的成果，找到了相對(duì)較理想的解決方案，在這里與同行們分享。
筆者認(rèn)為，處于城市及城市周邊的新型干法水泥廠，可以通過(guò)一系列的節(jié)能環(huán)保技術(shù)改造，成為城市不可缺少的環(huán)保設(shè)施，并且其生產(chǎn)過(guò)程及產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足國(guó)際先進(jìn)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及能耗指標(biāo)。
水泥企業(yè)的實(shí)用環(huán)保節(jié)能技術(shù)
1.大氣污染的治理技術(shù)
①氮氧化物和粉塵
水泥企業(yè)對(duì)大氣的污染物排放主要為粉塵、氮氧化物等。目前，金隅集團(tuán)在北京的水泥廠均采取先進(jìn)的布袋除塵技術(shù)，粉塵排放指標(biāo)低于20mg/Nm3，大多數(shù)情況下低于10mg/Nm3，而在歐洲的水泥廠粉塵排放指標(biāo)低于1mg/Nm3，主要原因是采用了更先進(jìn)的布袋材料。
隨著我國(guó)對(duì)PM2.5減排技術(shù)的重視，國(guó)內(nèi)的布袋除塵器廠家也生產(chǎn)出了粉塵濃度可達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的布袋除塵器產(chǎn)品。因此，通過(guò)對(duì)布袋除塵器的升級(jí)改造，水泥廠的粉塵排放完全可以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
氮氧化物的減排也是在近年來(lái)大家非常重視的一項(xiàng)環(huán)保工作，根據(jù)環(huán)保部《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見(jiàn)稿)，從2013年7月1日起，現(xiàn)有水泥廠的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為450mg/Nm3，新建水泥廠的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為320mg/Nm3。
根據(jù)目前已經(jīng)正在運(yùn)行的金隅集團(tuán)某水泥廠SNCR裝置檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)現(xiàn)有的SNCR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放低于450mg/Nm3的目標(biāo)。
金隅已經(jīng)完成的低溫SCR工業(yè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，采用低溫SCR技術(shù)，在適宜的溫度下(160℃)可以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)80%以上的脫硝效率。
經(jīng)測(cè)算，根據(jù)北京市出臺(tái)的脫硝相關(guān)政策，如果采用金隅開(kāi)發(fā)的SNCR和低溫SCR聯(lián)合脫硝為主的組合脫硝技術(shù)，可以在運(yùn)行成本被水泥廠接受的前提下實(shí)現(xiàn)200mg/Nm3以下的氮氧化物排放指標(biāo)，該指標(biāo)與德國(guó)計(jì)劃于2019年達(dá)到的指標(biāo)相同。
水泥窯在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用的石灰石，在新型干法生產(chǎn)工藝中起到了爐內(nèi)脫硫的作用。根據(jù)金隅的檢測(cè)數(shù)據(jù)，二氧化硫的排放通常在10mg/Nm3以下。
③二英
水泥窯的二英排放一直是很低的，無(wú)論從國(guó)外公開(kāi)的數(shù)據(jù)還是國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)及金隅集團(tuán)多家水泥廠的檢測(cè)數(shù)據(jù)，二英的排放均遠(yuǎn)低于0.1ngI-TEQ/Nm3，通常在0.01ngI-TEQ/Nm3~0.04ngI-TEQ/Nm3之間。
歐洲水泥協(xié)會(huì)對(duì)11個(gè)國(guó)家110條水泥生產(chǎn)線(xiàn)做了230個(gè)二英檢測(cè)報(bào)告顯示，平均二英濃度是0.017ngI-TEQ/Nm3。
根據(jù)金隅2011年去歐洲考察時(shí)得到的信息，在歐洲用水泥窯處置生活垃圾制備的替代燃料和原料，資源利用效率大于70%，垃圾電廠的資源利用效率僅大于35%。
綜上所述，隨著水泥環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，水泥廠在承擔(dān)越來(lái)越多的保護(hù)環(huán)境任務(wù)的同時(shí)對(duì)大氣環(huán)境造成的污染越來(lái)越低。這就是為什么歐洲的水泥廠會(huì)坐落在居民區(qū)，即使沒(méi)有大規(guī)劃的城市建設(shè)，仍然有相當(dāng)數(shù)量的水泥廠存在的主要原因。
