河北省水泥行业脱硝现状、存在问题及运行管理建议

  水泥行业的NOx排放是继火电、机动车之后的第三大污染源，河北省面对严峻的环保形势，积极推动水泥行业脱硝工作。本文介绍了河北省水泥行业政策背景和环保标准执行情况，重点介绍了河北省水泥行业脱硝技术应用现状，脱硝过程中存在的问题，并提出相应建议，以期为其他地区提供参考。

  1、河北省水泥行业相关政策

  根据环境保护部2014年7月25日印发的《京津冀及周边地区重点行业大气污染限期治理方案》要求，决定在京津冀及周边地区开展电力、钢铁、水泥、平板玻璃行业大气污染限期治理行动。据统计，此方案中涉及的企业共215家，其中河北省企业数量达到82家。

  河北省政府积极响应国家政策，于2015年2月15日发布了地方标准DB13/2167—2015《水泥工业大气污染物排放标准》，考虑河北省行业结构调整和减排的需要，分时段对新旧企业提出了比GB4915—2007特别排放限值还要严格的要求。标准规定，自2015年7月1日起，现有和新建企业NOx最高允许排放浓度为260mg/Nm³。《河北省钢铁水泥电力玻璃行业大气污染治理攻坚行动方案》（冀政函[2013]154号）要求水泥行业完成43条水泥生产线脱硝工程和11项余热利用项目，水泥行业脱硝效率达到70%以上。到2015年6月底，“四个行业”NOx排放总量削减31.69万吨。“十二五”以来，河北省已淘汰压减水泥产能10996万吨，占全国计划淘汰任务总量的30%，2016年将压减水泥产能150万吨。以上政策标准主要是针对产能结构调整、压缩产能、NOx的浓度控制等，对后期运行情况、脱硝效率稳定性、水泥企业脱硝设施的维护、补助、管理水平的要求等均没有明确的规定，致使企业缺乏可靠的运行管理指导性文件。

  2、河北省水泥行业及脱硝工作现状

  据统计，到2013年底，河北省共有水泥企业378家，主要分布在唐山、石家庄、邢台、邯郸等地，其熟料产能占全省总量的80%左右，保定、秦皇岛、张家口、承德、廊坊五市有一定的熟料和粉磨产能，但总量相对较小；沧州、衡水两市水泥企业以水泥粉磨站为主。全省共有熟料生产企业93家，2000t/d以上新型干法熟料生产线79条，熟料总产能9215万吨。新型干法熟料产能8650万吨，非新型干法熟料产能395万吨，特种水泥熟料产能170万吨。全省共有水泥磨机627台，产能2.75亿吨。截至2015年11月底，河北共淘汰压减水泥620万吨，已完成该年年度任务目标。河北省水泥企业及熟料生产线分布情况见图1，各地熟料和水泥产能分布情况见图2。

  由图1可见，河北省水泥企业数量由多到少按次序主要分布在唐山、石家庄、保定、邯郸、邢台五大地区，前三名分别占比28%、22%、12%，占河北省水泥企业数量62%以上；其次为邯郸和邢台，分别占比11%和8%。熟料生产线条数主要分布在唐山、石家庄、邯郸、邢台、保定，分别占比24%、21%、15%、10%、9%，前三名占比60%以上，是水泥行业NOx排放的主要区域，减排潜力巨大。由图2可见，河北省水泥行业熟料产能主要集中在唐山、石家庄、邯郸、保定、邢台等地，其中唐山、石家庄和保定占比较大，分别为29%、23%、12%，累计占熟料产能64%。水泥产能分布与熟料产能相似，也集中于这五大地区，可见这五大地区是水泥行业NOx减排的重点区域。

  目前河北省水泥行业主要采用的脱硝技术有低氮燃烧技术和SNCR技术，未采取控制措施的仍占一定比例，分别占比45%，14%，21%。其中79条新型干法生产线均安装了脱硝装置。在采取低氮燃烧技术的情况下NOx排放浓度大多在500～800mg/m3，经综合采取低氮燃烧、分解炉分级燃烧、SNCR脱硝后NOx排放浓度在56～360mg/m3，达标率为82%。目前河北省水泥生产企业NOx排放浓度按200mg/m3左右计算，NOx能够进一步削减75%，即全省水泥生产企业NOx排放总量将由87216.52吨/年降低至21804.13吨/年，减排潜力巨大。

  3、河北省水泥行业脱硝存在的主要问题

  3.1技术方面

  1）脱硝技术单一

  从以上数据不难看出，河北省SNCR技术推广应用并不广泛，只有14%，目前广泛应用的是脱硝效率不高的低氮燃烧技术，而空气分级燃烧技术并未得到切实地应用。空气分级燃烧技术脱硝效率较低氮燃烧技术更高，改造简单，对原燃烧制度影响较小，理论脱硝效率较稳定。空气分级燃烧技术与SNCR联合脱硝技术应用时，空气分级燃烧技术初始投资按50万元来算，半年即可收回投资成本，应该广泛推广示范并应用。河北省脱硝技术主要从国外引进，国外SNCR脱硝设施较国内水泥脱硝设施初始投资高200~350万，致使本就薄利的水泥减排成本更大。而国内脱硝技术还有待优化。

  2）脱硝效率不稳定

  在调研过程中，排除监测仪器仪表失灵，发现企业的脱硝系统存在的问题主要有：①喷雾系统。当前大多数企业脱硝设施的喷枪选择双流体喷枪，脱硝系统粉尘浓度高、风速快，注重喷枪雾化程度、忽视穿透能力，雾化能力强可以保证氨水与烟气充分接触，而强调喷枪雾化能力的同时往往降低喷枪穿透力，造成管道内还原剂不均匀，反应不充分，不但导致脱硝效率低还会引起氨逃逸率高，影响环境。另外，宜选用检修拆卸方便的喷枪，喷枪长期与还原剂接触，易腐蚀、堵塞，导致氨水无法喷出，应经常检查。因此，除考虑喷雾系统中喷枪的分布位置等因素外还应选择检修方便的喷枪。②储罐系统。企业为了减少运行成本会选择容量小的储罐，这其实并不合理。氨的储罐应根据NOx排放浓度和排放目标选择储备7~10天的量，合理计算容量，这样可以保证氨水科学合理的供应。③卸氨系统。卸氨时，管道内往往残留少量氨水，这时需要用清水冲洗，所以应有消防管道的设计，在用氨水作还原剂时企业往往忽略这一点。④氨逃逸监测仪。水泥行业标准要求氨逃逸率低，对仪器的灵敏度要求高，但是水泥行业粉尘浓度高、烟气成分复杂。企业实际氨逃逸率经常高于环保标准，水泥原料氨含量与还原剂氨含量都会被氨逃逸监测仪检验，难以区分两者含量所占比例[1-2]。[Page]

  3.2脱硝成本高

  1）氨水费用

  SNCR成本主要包括初始投资成本和运行成本，初始投资成本主要包括设备购置费、安装费、改造费；运行费用主要包括还原剂耗费、水、电、气耗费和设备运行维护费用，其中氨水消耗费用占到95%，运行过程中，氨水属于持续性消费物品。而玻璃和火电等相关行业的脱硝也增大了对氨水的需求，可能造成氨水价格上涨[3]。

  2）维护费用

  所有与脱硝还原剂接触的部位都容易被腐蚀，导致系统寿命缩短。随着系统的运行，腐蚀问题凸显，企业需要支出更多的维护费用。

  3）土建费用

  SNCR布设简单，完全可以在原有建筑的基础上进行改造，土建工程占总投资的10%左右。合理利用原有建筑进行改造和管道布设往往可以减少总投资。此外，由于脱硝设施运行费用高，企业吨水泥利润低，往往超标生产，增大脱硝设施负荷，致使脱硝设施在高压下运行，污染物排放加剧，脱硝设施运行不稳定。

  3.3相关责任主体

  1）脱硝设施施工方

  企业投资建设脱硝设施，将工程承包给脱硝厂家，脱硝厂家良莠不齐。施工方不负责任，为企业建设的脱硝设施不能达到环保要求。施工方更注重通过脱硝的设施建设满足自己的利益而不会更多考虑企业能够达标、投资运行费用高等问题。

  2）监测方

  个别企业脱硝后浓度反常，不降反升。企业将烟气连续在线监测（CEMS）委托第三方，两者相互推诿，企业规避监测责任，监测方对监测数据不够重视，企业与第三方应该重视监测数据的准确性，应分析原因，排除故障。

  3）水泥企业脱硝积极性低

  水泥行业尚无脱硝补偿措施。企业为了降低成本在脱硝政策过渡期内不积极组织环保验收，拖延脱硝设施建设时间，以减少脱硝设施运行费用。

  4）环保部门

  环保部门发布标准要求水泥行业在某一段时间内完成脱硝设施安装，对脱硝效率也进行了规定。为了满足硬性的环保标准，企业盲目安装脱硝设施后常会留下系统性隐患。环保部门下达政策缺乏预见性，导致水泥行业脱硝建设缓冲期不足。环保部门对NOx的污染浓度进行了规定，但是对施工方、监测方的关注较少，脱硝设施运行过程的规定涉及较少，导致水泥行业脱硝市场化不足，监测方责任缺失。

  4、相关建议

  1）技术方面

  应积极研发新技术，不断完善目前使用的脱硝技术，参考国外技术弥补当前国内脱硝技术的不足。推广联合脱硝技术，这样可以使SNCR初始浓度降低，运行费用大幅减少。优化脱硝系统，从脱硝设施的各个分块系统开始，系统最优才能保证脱硝设施稳定运行。卸氨时，注意氨残余量污染环境，配备消防管道，不但可以冲洗管道，而且还可以预防爆炸引起的安全隐患。对氨逃逸的检测仪器要求较高，在水泥行业应用不多，氨逃逸还容易受原料含量影响，应区别定义，分别检测，才能得到可靠的氨逃逸数据。

  2）成本方面

  氨水需求日益增多，应寻找合适的替代品。此外土建费用和维护费用也应该合理设计规划，使总成本最低。

  3）相关主体方面

  政府可根据建设时间、脱硝规模及脱硝设施的不同差别补助，这样可以提高企业脱硝的积极性，还应该对运行管理过程、监测方、建设方进行规定，规范企业脱硝设施，防止偷停、超能生产等现象，使监测方落实对烟气连续在线监测系统的责任，提高脱硝厂家环评门槛，使资质高的厂家进入脱硝市场，建设达标的脱硝设施。环保部门制定政策应具备灵敏性和前瞻性，不应该等到污染严重，水泥行业成为氮氧化物排放大户才开始重视，因此对不同行业的大气污染因子数据应提前统计，参考国外相关经验制定预警值，可以避免政策下达的冲击性，使得企业盲目安装脱硝设施，留下短期内难以发现的隐患。积极组织企业进行环保验收，对于缺乏社会责任感的企业应有惩治措施。