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文檔簡介
1項目背景
1.1任務來源
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)化城市化進程加快,資源環(huán)境問題逐步凸顯。工
業(yè)窯爐是指利用燃燒反應將材料進行加熱的裝置,廣泛應用于陶瓷、玻璃、水泥、冶煉和
制備鋼鐵、有色金屬材料等生產(chǎn)過程。工業(yè)爐窯裝備水平和運行狀況直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)
量、質(zhì)量、能耗、成本和污染物排放等多項技術(shù)經(jīng)濟指標,因此在生產(chǎn)過程中占有重要的
地位。
目前我省工業(yè)爐窯大氣污染物排放執(zhí)行《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》(GB
9078-1996),該項國標已經(jīng)發(fā)布有十六年。隨著爐窯生產(chǎn)工藝的變化、污染治理技術(shù)的進
步,以及當今社會對環(huán)境質(zhì)量的要求日益嚴格,勢必對工業(yè)爐窯大氣污染物治理提出新要
求,現(xiàn)行的排放標準已不能很好的滿足當前環(huán)境管理需求,制訂更為嚴格的新標準對大氣
污染物排放進行控制,促進行業(yè)污染治理和技術(shù)進步,十分必要。
為適應新時期工業(yè)爐窯污染物排放管控和工作要求,加強我省工業(yè)爐窯污染物排放管
控的重要監(jiān)管依據(jù),2022年4月江西省市場監(jiān)督管理局(原江西省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局)在贛
市監(jiān)標函[2022]8號《江西省市場監(jiān)管局關(guān)于下達2022年第二批江西省地方標準制修訂計劃
的通知》中下達了制定《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準(試行)》(項目編號:DB
36-2022-2-11)的任務,由江西省生態(tài)環(huán)境科學研究與規(guī)劃院承擔標準制定工作。
本標準的制定得到了江西省生態(tài)環(huán)境廳、江西省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會以及宜春市、高安
市、宜豐縣、上高縣和奉新縣生態(tài)環(huán)境局的大力支持與協(xié)助,在此一并表示感謝!
1.2工作過程
(1)接受任務,成立標準編制組
2021年12月,根據(jù)省環(huán)保廳下達的標準編制任務要求,江西省生態(tài)環(huán)境科學研究與規(guī)
劃院成立了標準編制組,負責江西省《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》的編制工作。
1
(2)國內(nèi)外資料查閱與收集
2019年7月至2020年12月,受江西省生態(tài)環(huán)境廳委托,我院先后三次批次實地走訪并
對我省的工業(yè)爐窯大氣污染排放現(xiàn)狀及防治水平進行過摸底調(diào)查和統(tǒng)計,初步了解了我省
工業(yè)爐窯的數(shù)量、地域分布、行業(yè)分布、能源使用類型等基本情況,并編制了《江西省工
業(yè)爐窯大氣污染排放現(xiàn)狀及防治水平調(diào)查》報告。2022年1~10月,編制組再次針對江西
省工業(yè)爐窯行業(yè)和空間分布概況、國內(nèi)外標準制定情況、工業(yè)爐窯產(chǎn)排污現(xiàn)狀與污染防治
水平、采樣分析方法等方面開展了資料調(diào)研與收集。
2022年11月~2023年4月,編制組收集了國內(nèi)外發(fā)達國家和地區(qū)的工業(yè)爐窯大氣污染
物排放標準,調(diào)研了國內(nèi)外相關(guān)排放標準、污染物控制技術(shù)、環(huán)境管理部門的控制要求。
同時,與江西省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會進行了座談,了解工業(yè)爐窯整體情況和發(fā)展趨勢、燃料
使用情況、工藝特點、污染物產(chǎn)生和排放特點、污染控制技術(shù)水平、現(xiàn)有管理水平等信息。
(3)現(xiàn)場調(diào)查、咨詢與采樣測試
為進一步掌握我省工業(yè)爐窯大氣污染物排放現(xiàn)狀,編制組赴宜春市、高安市及宜豐縣
等涉工業(yè)爐窯重點區(qū)市(縣),主要針對不同行業(yè)和生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)開展現(xiàn)場調(diào)研。內(nèi)容
包括:企業(yè)規(guī)模和工業(yè)爐窯類型、爐窯使用燃料種類與用量、大氣污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)及特點、
廢氣收集及治理設施運行情況。涉及的行業(yè)包括鋼鐵、焦化、有色、建材、石化、化工、
機械制造等,涵蓋了我省現(xiàn)有的各種爐窯類型,包括熔煉爐、熔化爐、焙(煅)燒爐(窯)、
加熱爐、熱處理爐、干燥爐(窯)、焦爐和煤氣發(fā)生爐等八類,基本摸清了爐窯物料或工
件進行熔煉、熔化、焙(煅)燒、加熱、干餾、氣化等過程的不同工藝技術(shù)要求、燃料和
大氣污染物成分、污染治理技術(shù)、排放水平及投資和運行成本等情況。
為進一步摸清涉工業(yè)爐窯企業(yè)生產(chǎn)過程有組織大氣污染物(顆粒物、二氧化硫、氮氧
化物、煙氣黑度、氟化物、鉛及其化合物、汞及其化合物、鈹及其化合物、鉈及其化合物、
瀝青煙和苯并(a)芘)排放濃度、廠界等無組織監(jiān)控點(顆粒物、二氧化硫和氮氧化物)
的環(huán)境濃度,編制組收集了鷹潭市、宜春市和贛州市等近95家涉及工業(yè)爐窯企業(yè)離線樣品
并實驗測定污染物濃度數(shù)據(jù),又分別在高安和宜豐選取了9家不同規(guī)模和燃料類型的涉工
業(yè)爐窯企業(yè)進行了現(xiàn)場調(diào)研工作。
(4)標準編制
通過綜合分析上述資料,結(jié)合江西省實際情況,多次組織標準編制課題組召開研討會,
討論標準內(nèi)容,根據(jù)相關(guān)調(diào)研成果,編制完成了江西省工業(yè)爐窯大氣污染排放標準及編制
說明。我院在南昌組織召開《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準(試行)》專家咨詢會,會后
2
根據(jù)專家意見修改完善,形成《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準(試行)》(征求意見稿)
和《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準編制說明》(征求意見稿)報送江西省生態(tài)環(huán)境廳。
(5)征求意見
根據(jù)國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理規(guī)定,2023年12月1日至2023年12月31日,
江西省生態(tài)環(huán)境廳將標準及編制說明征求意見稿將下發(fā)各相關(guān)單位征求意見,擬征求意見
單位共24家,分別為:生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司、省發(fā)改委、省市場監(jiān)督管理局;省生態(tài)
環(huán)境廳自然生態(tài)保護處、法規(guī)與標準處、環(huán)評處、大氣處、應對氣候變化處、土壤處、固
體廢物與化學品處、監(jiān)測處、省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心、省生態(tài)環(huán)境應急調(diào)查中心、省生態(tài)環(huán)
境保護督查辦公室、省生態(tài)環(huán)境科學研究與規(guī)劃院;南昌市、九江市、宜春市生態(tài)環(huán)境局;
南昌大學、華東交通大學;江鈴集團等。
(6)報審
2024年xx月,課題組擬根據(jù)各相關(guān)單位意見進一步修改,最后形成《工業(yè)爐窯大氣
污染物排放標準(試行)》(報審稿)和《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準(試行)編制說
明》(報審稿)報審。
1.3標準制修定的必要性
(1)國家、省級環(huán)保主管部門的相關(guān)要求
《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃綱要》(2016~2020年)中第三十八章“持
續(xù)改善環(huán)境質(zhì)量”第一節(jié):“持續(xù)改善京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原、長三角地區(qū)空氣質(zhì)量,
因地制宜推動北方地區(qū)清潔取暖、工業(yè)窯爐治理、非電行業(yè)超低排放改造,加快揮發(fā)性有
機物排放綜合整治,氮氧化物和揮發(fā)性有機物排放總量分別下降10%以上”;第三十九章“加
快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型”第三節(jié):“推動煤炭等化石能源清潔高效利用,推進鋼鐵、石化、建
材等行業(yè)綠色化改造”。
《深入打好重污染天氣消除、臭氧污染防治和柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動方案》附
件1《重污染天氣消除攻堅行動方案》中的第二章大氣減污降碳協(xié)同增效行動”第二節(jié)“著力
整合供熱資源,加快供熱區(qū)域熱網(wǎng)互聯(lián)互通,充分釋放燃煤電廠、工業(yè)余熱等供熱能力,
發(fā)展長輸供熱項目,淘汰管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的燃煤鍋爐和散煤”,“實施工業(yè)爐窯清潔能源替
代,大力推進電能替代煤炭,在不影響民生用氣穩(wěn)定、已落實合同氣源的前提下,穩(wěn)妥有
序引導以氣代煤”。
《深入打好重污染天氣消除、臭氧污染防治和柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動方案》附
件2《臭氧污染防治攻堅行動方案》中的第四章“氮氧化物污染治理提升行動”第一節(jié)“實施
3
低效脫硝設施排查整治”要求“各地對采用脫硫脫硝一體化、濕法脫硝、微生物法脫硝等治
理工藝的鍋爐和爐窯進行排查抽測,督促不能穩(wěn)定達標的整改,推動達標無望或治理難度
大的改用電鍋爐或電爐窯。鼓勵采用低氮燃燒、選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化
還原(SNCR)、活性焦等成熟技術(shù)”。第二節(jié)“推進重點行業(yè)超低排放改造”目標為“2025
年底前,重點區(qū)域保留的燃煤鍋爐(含電力)、其他地區(qū)65蒸噸/小時以上的燃煤鍋爐(含
電力)實現(xiàn)超低排放”。第三節(jié)“實施工業(yè)鍋爐和爐窯提標改造”中“生物質(zhì)鍋爐氮氧化物排
放濃度無法穩(wěn)定達標的,加裝高效脫硝設施。燃氣鍋爐實施低氮燃燒改造,對低氮燃燒器、
煙氣再循環(huán)系統(tǒng)、分級燃燒系統(tǒng)、燃料及風量調(diào)配系統(tǒng)等關(guān)鍵部件要嚴把質(zhì)量關(guān),確保低
氮燃燒系統(tǒng)穩(wěn)定運行,2025年底前基本完成;推動燃氣鍋爐取消煙氣再循環(huán)系統(tǒng)開關(guān)閥,
確有必要保留的,可通過設置電動閥、氣動閥或鉛封等方式加強監(jiān)管。玻璃、鑄造、石灰
等行業(yè)爐窯,依據(jù)新制修訂的排放標準實施提標改造;鼓勵臭氧污染嚴重地區(qū)結(jié)合實際制
定更為嚴格的地方排放標準”。
(2)現(xiàn)行國標污染控制因子種類較少,無法滿足當下監(jiān)管需求
隨著國家對環(huán)保要求的日益嚴格、工業(yè)爐窯的技術(shù)進步和污染防治技術(shù)水平的不斷提
高,GB9078-1996已不能滿足新形勢下環(huán)境管理的要求。因此,自2013年起,河北省、山
東省、上海市、天津市、重慶市、河南省和江蘇省等省市相繼實施了地方工業(yè)爐窯大氣污
染物排放標準,如上海市DB31/860-2014《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》。各省市地方
標準與GB9078-1996的主要差別是:增加了氮氧化物等大氣污染物排放控制指標,收嚴了
煙(粉)塵、SO2等大氣污染物排放濃度限值。由此可見,現(xiàn)行國標污染控制因子為煙(粉)
塵、煙氣黑度、二氧化硫、氟及其化合物、鉛、汞、鈹及其化合物和瀝青油煙等,未包括
總量控制指標氮氧化物。
按照國家綜合性污染物排放標準與行業(yè)性污染物排放標準不交叉執(zhí)行的原則,江西省
工業(yè)爐窯已制訂有行業(yè)標準的執(zhí)行相應行業(yè)標準及相關(guān)管理規(guī)定;目前我省暫未制訂行業(yè)
標準的工業(yè)爐窯,執(zhí)行的是GB9078-1996及相關(guān)管理規(guī)定。隨著工業(yè)爐窯生產(chǎn)工藝的變化、
污染治理技術(shù)的進步,以及當今社會對環(huán)境質(zhì)量的要求日益嚴格,勢必對工業(yè)爐窯大氣污
染物的排放和治理提出新要求。特別是當前我省大氣污染防控工作重心已由PM10轉(zhuǎn)向PM2.5
和臭氧污染協(xié)同防控,而氮氧化物是PM2.5和臭氧生成的關(guān)鍵前體物。因此,對于執(zhí)行GB
9078-1996的工業(yè)爐窯,亟需制定適用于我省的地方工業(yè)爐窯排放標準,可進一步加強我省
工業(yè)爐窯大氣污染物排放的監(jiān)督管控,并促進行業(yè)污染防控和治理技術(shù)進步。
(3)現(xiàn)行國家標準中環(huán)境空氣功能區(qū)劃分與現(xiàn)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》不一致
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現(xiàn)行國標《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996)中排放限值按照《環(huán)境
空氣質(zhì)量標準》(GB3095-1996)將環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分為三類區(qū),分別執(zhí)行一級、
二級和三級標準。其中,一類區(qū)為自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其它需要特殊保護的地區(qū);
二類區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地
區(qū);三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)。
《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)只將環(huán)境空氣功能區(qū)劃分為一類區(qū)、二類區(qū)。
其中,一類區(qū)為自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的區(qū)域;二類區(qū)為居住區(qū)、
商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。由此可見,《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB
3095-2012)未進一步劃分一般工業(yè)區(qū)和特定工業(yè)區(qū),即統(tǒng)一使用工業(yè)區(qū),并與居住區(qū)、商
業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)和農(nóng)村地區(qū)共同視為二類區(qū)。意味著對工業(yè)區(qū)提出了更高的污
染物排放限制要求,與現(xiàn)行國標《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996)不相
適應。
(4)現(xiàn)行國標排放限值過于寬松,與當前的污染治理技術(shù)水平不相稱
現(xiàn)行國標《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996)中采用“宜粗不宜細”的
原則,將適用范圍內(nèi)的工業(yè)爐窯分為10類19種,但不包括煉焦爐、焚燒爐和水泥窯。除此
之外,對排放限值按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-1996)將環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃
分為三類區(qū),分別執(zhí)行一級、二級和三級標準。對于煙(粉)塵濃度和煙氣黑度,GB9078-1996
對1997年1月1日之前和之后安裝的工業(yè)爐窯進行了區(qū)分,并進一步收緊了其排放限值,如
在1997年1月1日之后新、改、擴建的工業(yè)爐窯要求在一類區(qū)禁排,而在二類和三類區(qū)煙(粉)
塵濃度分別改為1997年1月1日之前安裝的工業(yè)爐窯在一類區(qū)和二類區(qū)的限值要求。盡管如
此,1997年1月1日之后新、改、擴建的工業(yè)爐窯排放煙(粉)塵的濃度在二類區(qū)的限值依
然高達100mg/m3及以上。對于二氧化硫、氟及其化合物(以F計)、鉛、汞、鈹及其化合
物(以Be計)、瀝青油煙也具有相類似的表述,即GB9078-1996對1997年1月1日之前和之
后安裝的工業(yè)爐窯進行了區(qū)分,但限值水平依舊較高。
對于工業(yè)爐窯中含二氧化硫煙氣的治理技術(shù),按二氧化硫含量的高低可分為二類:1)
高濃度二氧化硫煙氣。通常是指能滿足接觸法自熱生產(chǎn)硫酸的含二氧化硫濃度在3.5%以上
的煙氣,其生產(chǎn)流程包括煙氣凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化以及三氧化硫吸收三部分。高濃度二氧
化硫煙氣經(jīng)接觸法制酸后,尾氣中的二氧化硫同樣需要經(jīng)進一步處理以滿足排放標準后方
可排放。2)低濃度二氧化硫煙氣常見的脫硫方法按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕
形態(tài)可分為干法、半干法和濕法三種工藝。根據(jù)煤炭的含硫率可以計算出二氧化硫排放的
5
理論值。低硫煤指含硫量在0.51~1%之間的煤,假設燃煤的熱值為22990KJ/kg,含硫量為
1%,工業(yè)爐窯燃燒過??諝庀禂?shù)α=1.75(煙氣含氧量為9%),燃料中硫的轉(zhuǎn)化率為80%,
計算可得煙氣中的SO2濃度為1960mg/m3。脫硫設備的脫硫率為90%以上,或燃用含硫量
0.5%以下燃煤,方可將SO2排放濃度控制在200mg/m3以內(nèi)。
工業(yè)爐窯廢氣中NOx的治理措施大致可分為一次措施和二次措施:1)一次措施突出污
染源控制,其特征是通過各種技術(shù)手段,在產(chǎn)生NOx的源頭上進行控制,限制NOx的形成。
可采取降低燃燒溫度、減少過量空氣、縮短氣體在高溫區(qū)的停留時間等措施減少燃燒階段
NOx的生成量。2)二次措施為凈化煙氣脫硝技術(shù),是指對工業(yè)爐窯廢氣中已經(jīng)產(chǎn)生的NOx
進行處理,從而降低廢氣中NOx的排放量,主要的二次措施包括:①選擇性催化還原法
(SCR);②選擇性非催化還原法(SNCR);③陶瓷濾芯催化一體化脫銷除塵技術(shù);④
液體吸收法。上述技術(shù)措施可以單獨使用,也可以組合使用以達到不同的NOx控制要求。
對于天然氣等清潔能源,采用低氮燃燒技術(shù)可把NOx排放濃度控制在180mg/m3以下。對于
燃煤、燃油等燃料,采用“低氮燃燒+廢氣凈化技術(shù)”,可以把NOx排放濃度降低到80mg/m3
以下。
此外,現(xiàn)行GB9078-1996對煙(粉)塵濃度、煙氣黑度、二氧化硫、氟及其化合物(以
F計)、鉛、汞、鈹及其化合物(以Be計)、瀝青油煙排放限值過于寬松,與當前的污染
治理技術(shù)水平不相稱。
1.4總體思路
(1)加強對涉工業(yè)爐窯行業(yè)和企業(yè)大氣污染物排放的控制,最大限度地減少工業(yè)生
產(chǎn)過程中污染物排放量。
(2)通過新地方標準的實施,引導我省重點工業(yè)企業(yè)推行清潔生產(chǎn)工藝。
(3)規(guī)定工業(yè)企業(yè)主要大氣污染物排放工藝環(huán)節(jié)要遵守的技術(shù)和環(huán)境管理要求。
1.5基本原則
標準制定過程中,體現(xiàn)了科學性、可行性兼顧的原則:在充分調(diào)研和借鑒國外工業(yè)爐
窯相關(guān)大氣污染物排放標準和先進的污染物控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合江西工業(yè)企業(yè)成熟
的、經(jīng)濟合理的爐窯污染治理措施和技術(shù)為依托,提出科學的大氣污染物排放限值;考慮
到新舊污染源的實際情況,分別制定現(xiàn)有和新建污染源排放限值,為現(xiàn)有污染源留有一定
的改造時間,對新污染源則限值從嚴,體現(xiàn)了標準的可行性原則。
1.6制定本標準的技術(shù)路線
6
首先通過全面系統(tǒng)調(diào)研,初步掌握了江西省涉工業(yè)爐窯的企業(yè)類型、規(guī)模、生產(chǎn)工藝、
燃料使用情況、大氣污染物排放和治理現(xiàn)狀等情況;其次在調(diào)研的基礎(chǔ)上,對現(xiàn)行的工業(yè)
爐窯使用過程中廢氣排放及其控制水平和治理技術(shù)進行評估;最后依據(jù)國家及江西省相關(guān)
政策和法規(guī),在考慮江西省工業(yè)爐窯相關(guān)行業(yè)的實際情況及大氣污染物控制技術(shù)發(fā)展的基
礎(chǔ)上,吸收借鑒了美國、歐盟及國內(nèi)其他省份制定工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準的經(jīng)驗,
確定了工業(yè)爐窯生產(chǎn)和制造過程多種污染物排放濃度限值,并對標準實施的可行性進行了
分析。標準制定工作路線圖1.6-1。
工業(yè)爐窯工藝概況調(diào)查
排放與控制現(xiàn)狀調(diào)研與分析
資料收集現(xiàn)場調(diào)研控制技術(shù)調(diào)研
·爐窯工藝與產(chǎn)污環(huán)節(jié)·工業(yè)生產(chǎn)線·控制效果分析
·控制技術(shù)與成本·大氣污染物污染控制措施·成本效益分析
·驗收及日常監(jiān)測數(shù)據(jù)·企業(yè)環(huán)境管理情況
國內(nèi)外相關(guān)標準分析
監(jiān)測分析方法研究
排放標準·控制因子
·采樣方法
內(nèi)容研究·排放限值
·分析方法
·管理要求
經(jīng)濟技術(shù)可行性評估環(huán)境效益評估
征求政府相關(guān)
完成排放標準征求相關(guān)企業(yè)、
部門、地方環(huán)保
(征求意見稿)環(huán)保公司等意見
部門意見
征求意見及修改
完成排放標準
(報批稿)
圖1.6-1標準制定工作路線
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2工業(yè)爐窯發(fā)展概況
2.1國內(nèi)工業(yè)爐窯發(fā)展概況
(1)國內(nèi)發(fā)展概況
工業(yè)爐窯是工業(yè)生產(chǎn)中利用燃料燃燒或電能等轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱量,將物料或工件進行熔
煉、熔化、焙(煅)燒、加熱、干餾、氣化等的關(guān)鍵設備,廣泛應用于鋼鐵、焦化、有色、
建材、石化、化工、機械制造等行業(yè),具有量大面廣,種類繁,影響大等特點。據(jù)不完全
統(tǒng)計,我國各類工業(yè)爐窯約為12萬臺,其中機械行業(yè)爐窯約7.5萬臺,占爐窯總數(shù)的62.5%
以上;玻璃、陶瓷、建材、耐火材料行業(yè)爐窯約1.5萬臺,占爐窯總數(shù)的12.5%;冶金行業(yè)
爐窯約1萬臺,占爐窯總數(shù)的8.33%;輕工、化工行業(yè)爐窯約5000臺,占爐窯總數(shù)的4.17%
左右(數(shù)據(jù)引自江蘇工業(yè)爐窯地標編制說明)。
工業(yè)爐窯對工業(yè)發(fā)展具有重要支撐作用,同時,也是工業(yè)領(lǐng)域大氣污染的主要排放源。
過去由于我國工業(yè)在發(fā)展思路上存在重開發(fā)、輕節(jié)約、重速度、輕效益的傾向,工業(yè)爐窯
普遍存在工藝技術(shù)和裝備落后、能源使用效率低下、污染物排放濃度高等問題,由燃煤造
成的大氣污染十分嚴重。受天然氣氣源、價格、基礎(chǔ)設施不完善等因素影響,煤炭仍將是
我國主要的一次能源。因此,清潔煤技術(shù)已成為當前世界各國解決環(huán)境問題的主導技術(shù)之
一,也是高技術(shù)國際競爭的重要領(lǐng)域之一。另一方面,隨著近期大氣污染防治管理要求的
提高,對工業(yè)爐窯工藝裝備、污染治理技術(shù)和環(huán)境管理水平提出了更高的要求。工業(yè)爐窯
的治理迫在眉睫。
根據(jù)2019年生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委四部門聯(lián)合發(fā)布的《工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理
方案》,現(xiàn)有涉工業(yè)爐窯行業(yè)大氣污染物排放標準的共有25個(表2.1-1)。
表2.1-1現(xiàn)有涉工業(yè)爐窯行業(yè)大氣污染物排放標準
行業(yè)標準名稱標準編號
鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準GB28662-2012
煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標準GB28663-2012
鋼鐵煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標準GB28664-2012
軋鋼工業(yè)大氣污染物排放標準GB28665-2012
鐵合金工業(yè)污染物排放標準GB28666-2012
焦化煉焦化學工業(yè)污染物排放標準GB16171-2012
鋁工業(yè)污染物排放標準及修改單GB25465-2010
鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準及修改單GB25466-2010
銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準及修改單GB25467-2010
有色
鎂、鈦工業(yè)污染物排放標準及修改單GB25468-2010
稀土工業(yè)污染物排放標準及修改單GB26451-2011
釩工業(yè)污染物排放標準及修改單GB26452-2011
8
錫、錦、汞工業(yè)污染物排放標準GB30770-2014
再生銅、鋁、鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準GB31574-2015
水泥工業(yè)大氣污染物排放標準GB4915-2013
平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準GB26453-2011
建材電子玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準GB29495-2013
陶瓷工業(yè)污染物排放標準GB25464-2010
磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準GB29620-2013
石油煉制工業(yè)污染物排放標準GB31570-2015
石油化學工業(yè)污染物排放標準GB31571-2015
石化
合成樹脂工業(yè)污染物排放標準GB31572-2015
燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標準GB15581-2016
化工無機化學工業(yè)污染物排放標準GB31573-2015
其他工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準GB9078-1996
近年來發(fā)布《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》地方標準的有天津市、河北省、上海市、
江蘇省、山東省、河南省、重慶市,目前有湖南省等多地正在制定中(表2.1-2)。
表2.1-2截止2022年3月地方工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準匯總
地區(qū)標準名稱標準編號
天津市工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準DB12/556-2015
河北省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準DB13/1640-2012
上海市工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準DB31/860-2014
江蘇省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準DB32/3728-2020
山東省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準DB37/2375-2019
河南省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準DB41/1066-2020
重慶市工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準DB50/659-2016
工業(yè)爐窯下游應用廣泛,包括鋼鐵、焦化、有色、建材、石化等多個行業(yè)。這些行業(yè)
屬于強周期行業(yè),與宏觀經(jīng)濟運行周期關(guān)聯(lián)較為緊密。近年來,我國經(jīng)濟下行壓力增大,
許多行業(yè)景氣度下降;另一方面,如鋼鐵、水泥等行業(yè)受供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革,環(huán)保限產(chǎn),對
工業(yè)爐窯需求量產(chǎn)生一定影響。近幾年我國工業(yè)窯爐產(chǎn)量總體保持穩(wěn)定的增長態(tài)勢,但增
長較為緩慢。2020年中國工業(yè)爐窯產(chǎn)量為2.24萬臺/萬套,2021年約為2.28萬臺/萬套,較2020
年增加了0.04萬臺/萬套。隨著各行各業(yè)對環(huán)保要求的升級,更新置換與產(chǎn)能置換需求成為
行業(yè)最為主要的需求,具有高附加值的特種玻璃等領(lǐng)域的高端窯爐成為行業(yè)市場最為主要
的增量,2021年中國工業(yè)爐窯需求量約為2.26萬臺/萬套,保持緩慢增長的態(tài)勢。
工業(yè)爐窯發(fā)展趨勢首先體現(xiàn)在使用燃料的清潔化(燃氣、電能等替代常見的燃煤)。
天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、清潔的燃料能源,積極開發(fā)和利用將促進我國工業(yè)爐窯產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)
整,建立新型的工業(yè)爐窯技術(shù)體系,促進我國工業(yè)爐窯的發(fā)展,有著良好的經(jīng)濟效益和社
會效益。
9
工業(yè)爐窯發(fā)展趨勢還體現(xiàn)在燃燒器、爐體設計和筑爐材料的優(yōu)化、自動控制水平的提
高、更先進可靠的環(huán)??刂萍夹g(shù)等方面。工業(yè)爐窯密閉生產(chǎn)和高溫尾氣凈化與循環(huán)利用裝
置作為節(jié)能環(huán)保技術(shù)的載體,應用于高能耗、重污染行業(yè);隨著國家對電石、鐵合金、鋼
鐵行業(yè)等“兩高”行業(yè)準入標準的重新修訂,原有落后生產(chǎn)設備、生產(chǎn)工藝亟需進行技術(shù)改
造,工業(yè)爐窯節(jié)能環(huán)保技術(shù)和設備的推廣速度不斷提高。
(2)工業(yè)爐窯分類
工業(yè)爐窯的種類很多,根據(jù)我國目前工業(yè)爐窯市場的情況,結(jié)合工業(yè)行業(yè)的特點,參
照相關(guān)標準,對爐窯按照加工工藝和使用功能等方面進行分類,工業(yè)爐窯共分熔煉爐、熔
化爐、焙(煅)燒爐(窯)、加熱爐、熱處理爐、干燥爐(窯)、焦爐、煤氣發(fā)生爐等八
類,其主要生產(chǎn)工藝為:
①熔煉爐:將金屬熔化、調(diào)整其成分、去除雜質(zhì),獲得所設定成分的金屬或非金屬的
工業(yè)爐。
②熔化爐:將固體金屬或非金屬熔化成液體的工業(yè)爐。
③焙(煅)燒爐(窯):對物料進行焙(煅)燒,使其發(fā)生物理化學變化或燒結(jié)成塊
的工業(yè)爐窯。
④加熱爐:對物料加熱提高其溫度而不改變其形態(tài),以滿足加工工藝要求的工業(yè)爐。
⑤熱處理爐:對物料進行加熱、保溫和冷卻(正火、回火、淬火、退火等),以獲得
預期組織和性能的一種工業(yè)爐。
⑥干燥爐(窯):去除物料或產(chǎn)品中所含水分或揮發(fā)分的工業(yè)爐窯。
⑦焦爐:對煉焦煤等進行干餾轉(zhuǎn)化,生產(chǎn)焦炭及其他副產(chǎn)品的工業(yè)爐。
⑧煤氣發(fā)生爐:以煤等為氣化原料,通過與氣化劑在高溫下進行物理化學反應制取煤
氣的工業(yè)爐。
2.2江西工業(yè)爐窯發(fā)展概況
2.2.1工業(yè)爐窯地區(qū)分布
基于調(diào)查,宜春市工業(yè)爐窯數(shù)量居全省第一,約占全省爐窯總數(shù)的1/5,其中高安市現(xiàn)
有工業(yè)爐窯占所在轄區(qū)爐窯數(shù)量的31.5%,占全省爐窯數(shù)量的6.3%。其次為贛州市,爐窯
數(shù)量占全省總數(shù)的18.9%,景德鎮(zhèn)、南昌和上饒市分列第三、四、五位,爐窯數(shù)量均逾千
臺。各縣區(qū)爐窯數(shù)量分布情況如圖2.2-1所示,工業(yè)爐窯數(shù)量超過400臺的縣區(qū)從大到小依
次為昌江區(qū)、高安市、安義縣、上猶縣和浮梁縣,主要涉及景德鎮(zhèn)、宜春、南昌和贛州等
地級市。
10
圖2.2-1江西省工業(yè)爐窯數(shù)量分布
2.2.2工業(yè)爐窯類型分布
圖2.2-2統(tǒng)計了全省及各地市工業(yè)爐窯的類型情況,焙(煅)燒爐(窯)、干燥爐(窯)、
熔化爐和加熱爐應用最廣,合計占全省爐窯總數(shù)的83%以上。
圖2.2-2各地市工業(yè)爐窯類型及數(shù)量分布
11
宜春市爐窯數(shù)量最多,爐窯類型也最全面,焙(煅)燒爐(窯)、干燥爐(窯)、熔
化爐和加熱爐合計占爐窯總量的80.3%,此外還有239臺煤氣發(fā)生爐,主要為兩段爐和粉煤
氣化爐。贛州市的爐窯數(shù)量僅次于宜春市,爐窯類型卻大不相同:除焙(煅)燒爐(窯)
外,熔化爐和熔煉爐的數(shù)量明顯增多,兩者合計占全市爐窯總數(shù)的30.4%,占全省該類爐
窯的26.4%。
值得注意的是,南昌市的加熱爐數(shù)量居全省第一,占全市爐窯數(shù)量的46.4%;雖然景
德鎮(zhèn)市的爐窯總數(shù)位列全省第三,其爐窯類型卻較為單一,全市83.5%的工業(yè)爐窯為焙(煅)
燒爐(窯),還有9.2%的加熱爐;同樣的情況也出現(xiàn)在萍鄉(xiāng)市,該市77.6%的爐窯為焙(煅)
燒爐(窯)。
2.2.3工業(yè)爐窯行業(yè)分布
八類重點行業(yè)的爐窯類型情況顯示,焙(煅)燒爐(窯)在我省建材行業(yè)廣泛使用,
數(shù)量占該行業(yè)的72.1%;有色行業(yè)以熔化爐、加熱爐和熔煉爐為主,這3類爐窯占該行業(yè)的
74.9%;化工和機械制造業(yè)以焙(煅)燒爐(窯)、熔化爐為主;輕工業(yè)涉及的工業(yè)爐窯
主要為干燥爐(窯)和加熱爐(圖2.2-3)。
爐窯數(shù)量過千的四類細分行業(yè)爐窯類型分布中,焙(煅)燒爐(窯)在建筑、日用、
特種陶瓷制品業(yè)和黏土、磚瓦及建筑砌塊業(yè)占比分別為75.6和91.9%;加熱爐和熔化爐在銅、
鋁、鉛、鋅及其他金屬壓延加工業(yè)各占40%;焙(煅)燒爐(窯)、加熱爐和熔煉爐在稀
土金屬冶煉行業(yè)廣泛應用(圖2.2-3)。
圖2.2-3建材及有色細分行業(yè)爐窯類型
12
2.2.4工業(yè)爐窯燃料使用情況
我省工業(yè)爐窯燃料以天然氣、煤炭制品(包括原煤、散煤、煤矸石、煤泥、煤粉、水
煤漿、型煤、焦炭、蘭炭等)、電能、生物質(zhì)及其成型燃料為主,少數(shù)使用燃料油(包括
石油焦、油頁巖、原油、重油、渣油、煤焦油)作燃料,還有使用氫氣、煉廠干氣、原料
(釹鐵硼)自燃等方式供熱。全省工業(yè)爐窯燃料類型分布見圖2.2-4??梢钥闯鍪褂锰烊粴?、
電能等清潔能源的爐窯數(shù)量已經(jīng)過半,與此同時,受天然氣來源、電價、基礎(chǔ)設施不完善
等因素影響,煤炭制品及生物質(zhì)燃料仍將是我省涉爐窯企業(yè)主要的一次能源。
圖2.2-4江西省工業(yè)爐窯燃料使用情況
各地市工業(yè)爐窯燃料類型分布統(tǒng)計結(jié)果表明,天然氣的使用在景德鎮(zhèn)、南昌、萍鄉(xiāng)市
比重較高,分別為76.3%、62.4%和54.5%;鷹潭、上饒和贛州市電能使用率較高,分別為
49.0%、30.8%和26.2%。由于“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu),煤炭及其制品在我省燃料
類型中仍廣泛存在,特別是新余、吉安、宜春和贛州這4個城市,煤炭制品作為燃料的使
用率分別為55.7%、44.8%、41.7%和35.4%。
據(jù)統(tǒng)計,我省焙(煅)燒爐(窯)主要以天然氣和煤炭制品為燃料,比重分別為40.3%
和37.5%;干燥爐(窯)以生物質(zhì)燃料為主,相應燃料使用率為43.0%;熔化爐、加熱爐、
熔煉爐和熱處理爐多為電爐,通天然氣作為輔助燃料,兩大清潔能源的使用率分別占這4
類爐窯的91.4%、78.0%、73.3%和92.2%。煤氣發(fā)生爐和焦爐仍然以高污染燃料為主,煤炭
及其制品的使用率分別為96.2%和90.0%。
目前,我省涉爐窯企業(yè)的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝率還比較低,常用爐窯中熔煉爐、干
燥爐(窯)和焙(煅)燒爐(窯)的安裝率相對較高,分別為17.5%、13.1%和9.7%?,F(xiàn)有
在線監(jiān)測系統(tǒng)主要安裝在使用高污染燃料的爐窯排氣筒內(nèi):全省20臺焦爐,一半安裝了在
線監(jiān)測系統(tǒng);使用煤炭作為燃料的熔煉爐、干燥爐(窯)和焙(煅)燒爐(窯)的在線監(jiān)
測系統(tǒng)安裝率高達32.6%、33.2%和23.1%。由于熱處理爐和加熱爐以使用清潔燃料為主,
兩者在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝率相對較低,分別為0.41%和0.27%。
13
3工業(yè)爐窯產(chǎn)排污情況及污染控制技術(shù)分析
3.1工業(yè)爐窯排污現(xiàn)狀
3.1.1現(xiàn)行排放標準
目前,江西省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準為國家標準《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標
準》(GB9078-1996),該標準于1996年3月頒布,1997年1月1日正式實施。標準規(guī)定了各
類工業(yè)爐窯排放煙(粉)塵、SO2、氟、鉛、汞、鈹?shù)任廴疚锏淖罡咴试S排放濃度。其中,
顆粒物三級標準限值為150~400mg/m3,二氧化硫三級標準限值為1200~2860mg/m3,未
規(guī)定氮氧化物排放限值。隨著工藝設備和污染治理水平的逐漸提高,國家生態(tài)環(huán)境部針對
各個重點行業(yè)分別制定了對應的大氣污染物排放標準限值(表3.1-1)。相較于《工業(yè)爐窯
大氣污染物排放標準》(GB9078-1996),分行業(yè)制定的排放標準限值大幅下降,標準更
加嚴格。
表3.1-1工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準限值
標準限值(mg/m3)
標準名稱標準級別
顆粒物a二氧化硫氮氧化物
一級禁排禁排―b
工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準
二級100~200850~2000―
(GB9078-1996)
三級150~4001200~2860―
陶瓷工業(yè)污染物排放標準
2014修改3050180
(GB25464-2010)
磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準
2020修改30150200
(GB29620-2013)
水泥工業(yè)大氣污染物排放標準
30200400
(GB4915-2013)
稀土工業(yè)污染物排放標準
40300200
(GB26451-2011)
銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準
80400―
(GB25467-2010)
注:a在《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》中為煙(粉)塵限值;b“―”表示未規(guī)定排放限值。
表3.1-2工業(yè)爐窯無組織排放標準限值
標準限值(mg/m3)
標準名稱
顆粒物二氧化硫氮氧化物
工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準(GB9078-1996)5~25――
陶瓷工業(yè)污染物排放標準(GB25464-2010)1.0――
磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準(GB29620-2013)1.00.5―
水泥工業(yè)大氣污染物排放標準(GB4915-2013)0.5――
稀土工業(yè)污染物排放標準(GB26451-2011)1.00.40.12
銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標準(GB25467-2010)1.00.5―
14
表3.1-2列出了目前工業(yè)爐窯無組織排放標準限值,以及我省爐窯數(shù)量較多的建材、
有色行業(yè)的無組織排放標準限值?,F(xiàn)行的國家標準主要規(guī)定了顆粒物的無組織排放限值;
磚瓦行業(yè)、稀土工業(yè)、銅、鎳、鈷工業(yè)限定了二氧化硫的無組織排放;僅稀土工業(yè)限定了
氮氧化物的無組織排放。
3.1.1不同能源工業(yè)爐窯排污現(xiàn)狀
針對我省爐窯數(shù)量較多的建材、有色等行業(yè),采集了95座工業(yè)爐窯的有組織排放廢氣
進行分析。對比使用不同能源的工業(yè)爐窯,使用電力和天然氣等清潔能源的工業(yè)爐窯的顆
粒物、二氧化硫和氮氧化物超標率較低,而使用煤炭制品(包括自制煤氣)以及生物質(zhì)為
能源的爐窯,其排放大氣污染物的超標率遠高于使用電力和天然氣為能源的爐窯。廢氣中
的折算顆粒物和SO2濃度最高的均為磚瓦企業(yè)。結(jié)合我省涉爐窯企業(yè)中,以煤炭制品和生
物質(zhì)為能源的比例仍占42.2%,因此建議我省加快燃料清潔低碳化替代工作,加快淘汰燃
煤、生物質(zhì)工業(yè)爐窯。此外,由于現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)部分以煤氣為能源的企業(yè)還存在煤焦油及
酚水處置措施不完善,存在酚水池、煤焦油池未密閉現(xiàn)象,建議加大煤氣發(fā)生爐淘汰力度。
對81座工業(yè)爐窯的無組織排放情況進行對比發(fā)現(xiàn),使用電力和天然氣等清潔能源的工
業(yè)爐窯的顆粒物無組織排放超標率低于使用煤炭制品,且遠低于使用生物質(zhì)為能源的爐
窯。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研,磚瓦行業(yè)爐窯主要以生物質(zhì)為能源,部分磚瓦企業(yè)還在使用多孔窯,
氣密性較差,顆粒物無組織排放超標率較高。SO2無組織排放超標的工業(yè)爐窯均使用煤炭
制品,使用天然氣、電能以及生物質(zhì)為能源的爐窯,由于其燃料中不含硫,因此均未超標。
3.1.2不同行業(yè)工業(yè)爐窯排污現(xiàn)狀
分析我省陶瓷、磚瓦、有色三個重點行業(yè)的大氣污染物超標情況,發(fā)現(xiàn)磚瓦窯的顆粒
物、二氧化硫和氮氧化物的超標率在三個重點行業(yè)中均位于首位,其次為陶瓷行業(yè),有色
行業(yè)在三個重點行業(yè)中均處于最低水平。其原因一方面是因為有色金屬冶煉行業(yè)的顆粒
物、二氧化硫和氮氧化物的超標限值要高于磚瓦及陶瓷行業(yè);另一方面,根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情
況來看,磚瓦企業(yè)由于規(guī)模較小、工藝落后,87.8%的爐窯采用簡易水膜法進行脫硫除塵,
效率較低。而有色行業(yè)中45.8%的爐窯采用布袋除塵,除塵效率相對較高。因此,導致有
色金屬冶煉行業(yè)大氣污染物排放超標率較低。
值得注意的是,陶瓷和磚瓦行業(yè)爐窯的氟化物超標較為嚴重,而磚瓦爐窯的SO2超標
率也較高,表明了磚瓦行業(yè)脫硫設施運行效率較低,如未加入堿液進行脫硫。盡管陶瓷行
業(yè)二氧化硫超標率較低,但其氟化物超標率較高,由于氟化物很容易采用濕法工藝脫除,
安裝脫硫設施會協(xié)同脫除氟化物,因此,氟化物超標嚴重表明了陶瓷行業(yè)脫硫設施運行效
15
率較低。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況,陶瓷行業(yè)的爐窯主要采用天然氣和電為能源,因此即使不安
裝脫硫設施,其SO2排放濃度也不會超標。
3.2國內(nèi)工業(yè)爐窯大氣污染物排放控制技術(shù)
工業(yè)爐窯主要是靠燃料或電能等加熱處理物料,其加熱過程中污染物的產(chǎn)生包括兩部
分,加熱用燃料高溫燃燒產(chǎn)生的污染和爐內(nèi)原料在加熱過程中所揮發(fā)分解產(chǎn)生的污染。工
業(yè)爐窯除鋼鐵、水泥行業(yè)之外,以中小爐窯居多,多數(shù)爐窯以煤炭及其制品加熱為主,其
他使用燃料油、天然氣、生物質(zhì)等其他燃料及爐內(nèi)原料參與燃燒、電能等加熱。因此工業(yè)
爐窯煙氣中主要污染物是顆粒物、二氧化硫、氮氧化物;在有色金屬熔煉爐、熔化爐、加
熱爐、熱處理爐等煙氣中還含有氟化物、鉛以及化合物、汞以及化合物、鈹以及化合物、
苯并(a)芘、瀝青煙等污染物。針對這些污染物的控制,目前主要以末端處理為主。
3.2.1顆粒物控制技術(shù)
工業(yè)爐窯顆粒物去除設備主要有干式除塵設備和濕式除塵設備。常用的干式除塵設備
包括:重力沉降室、(多級)旋風分離器、靜電除塵器和袋式除塵器等,它們可以單獨使
用,也可以組合使用。常用的濕式除塵設備包括:水膜旋風除塵器、自激式除塵器、文丘
里洗滌器等。干式除塵器適用于大多數(shù)的工業(yè)爐窯,其投資費用較高并且需要控制待處理
氣體的狀況(溫度、含水量和有機氣體含量、CO:O2比),但是其運行能量消耗較濕式除
塵器少。濕式除塵器適用于含濕量大的物料干燥廢氣,并能起到除去一定酸性氣體的作用,
其投資和維護費用較低,但是要達到滿意的捕集效率需要高能量消耗,同時存在污泥和洗
滌液的二次污染問題。各類除塵器分述如下,主要除塵技術(shù)見表3.2-1。
表3.2-1工業(yè)爐窯主要除塵技術(shù)
原煙氣顆外排煙氣
除塵工藝適用爐型除塵效率備注
粒物濃度顆粒物濃度
適用于燃用天然氣爐窯、
重力除塵旋非金屬焙燒窯、熔300g/m3以可控制在30g/m3
80~95%電爐等顆粒物產(chǎn)生濃度
風除塵化爐、加熱爐等下以下
較低的情況
加之后續(xù)制酸酸
旋風除塵+靜4000mg/m3適用于具有后續(xù)煙氣制
有色金屬熔煉爐99.9%以上洗處理,可控制在
電除塵以上酸工藝的煙氣治理
10g/m3以下
加之后續(xù)制酸酸適用于煙氣顆粒濃度高,
兩級旋風除10000
有色金屬熔煉爐99.9%以上洗處理,可控制在且后續(xù)具有煙氣制酸工
塵+靜電除塵mg/m3以上
10g/m3以下藝的煙氣治理
熔化爐、熔煉爐、200~500可控制在10g/m3適用于煙氣量較小,原煙
袋式除塵99.9%以上
非金屬焙燒窯、加mg/m3以下氣溫度300℃以下的煙
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熱爐、熱處理爐氣處理
旋風(重力)適用于煙氣溫度較高且
熔化爐、非金屬焙1000mg/m3可控制在10g/m3
除塵+袋式除99.9%以上原煙氣顆粒物濃度較高
燒窯以上以下
塵的煙氣處理
旋風(重力)
熔化爐、非金屬焙1000mg/m3可控制在10g/m3適用于對顆粒物排放有
除塵+電袋除99.9%以上
燒窯以上以下嚴格要求的煙氣處理
塵
適用于煙氣顆粒物濃度
濕法除塵+堿熔化爐、非金屬焙300~可控制在50
95%以上相對不高,后續(xù)需進行濕
法脫硫燒窯1000mg/m3mg/m3以下
法脫硫的煙氣處理
霧化冷卻+電1000~可控制在50適用于碳素行業(yè)焙燒爐
非金屬焙燒窯99%以上
捕焦油5000mg/m3mg/m3以下煙氣治理
靜電/布袋除非金屬焙燒窯、加10000可控制在50適用于對顆粒物排放有
99.9%以上
塵+團聚除塵熱爐mg/m3以上mg/m3以下嚴格要求的煙氣處理
(1)重力沉降室
重力沉降室是利用粉塵的重力、慣性作用使粉塵自然沉降的一種最簡單的除塵設備,
其結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、維修方便、耐高溫,但除塵效率較低,只可除去粒徑大于10μm的
降塵,一般作為起始含塵濃度較高、溫度較高的兩級或多級除塵系統(tǒng)的第一級使用。
(2)多級旋風分離器
多級旋風分離器多與袋式除塵器聯(lián)合使用,作為前級的大顆粒粉塵的分離器,可以阻
止帶火星的焦炭顆粒接觸濾布。如果旋風分離器設計時采用內(nèi)襯耐火材料和高碳鋼,能夠
在高溫度下運行。但單獨使用旋風分離器,其捕集效率不能滿足現(xiàn)有標準要求,因此,常
與其他除塵系統(tǒng)聯(lián)合使用。多級旋風分離器處理后氣體能達到的顆粒濃度在100~200
mg/m3。
(3)靜電除塵器
靜電除塵器比較適合穩(wěn)定的工作條件,例如長期運行的工業(yè)爐窯,因為靜電除塵器對
煙氣的溫度、流量和濕度條件變化較敏感。其優(yōu)點是能在更高的溫度下運行(高達到450
℃),因此無需進行氣體的冷卻過程,并且可實現(xiàn)凈化后氣體的能量回收。靜電除塵器處
理后出口濃度可控制在5~50mg/m3以下,可滿足大部分工業(yè)爐窯排放標準。
(4)袋式除塵器
袋式除塵器能夠滿足較低排放濃度的要求,并且對冶金煙塵顆粒具有較高的捕集效
率,能夠資源回收。袋式除塵器去除煙氣中的粉塵適用于原始材料干燥制備中的粉塵去除,
包括噴霧干燥、成形干燥、碾碎干燥過程,有時候需要與旋風預除塵器聯(lián)合一起使用。袋
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式除塵器除塵效率一般能達到98~99%,燃煤爐窯煙(粉)塵出口濃度可控制在5~30mg/m3
以下,可滿足大部分工業(yè)爐窯排放標準。
(5)水膜旋風除塵器
水膜旋風除塵器是旋風除塵器的一種,在干式旋風除塵器的基礎(chǔ)上增加了由除塵器筒
壁上沿切線布置的噴嘴,在筒壁上形成一層很薄的流動水膜。塵??侩x心力作用甩向筒壁,
被水膜粘附,隨水流排走。
(6)自激式除塵器
含塵氣體進入除塵器后轉(zhuǎn)彎向下,沖激在液面上,部分粗大的塵粒直接沉降在泥漿斗
內(nèi)。隨后含塵氣體高速通過S形通道,激起大量水滴,使粉塵與水滴大量接觸,從而達到
使粉塵沉降的目的。
(7)文丘里洗滌器
文丘里洗滌器利用文丘里的流體力學原理,含塵氣體進入文丘里管收縮段后,流速增
加,進入喉管時達到最大值。洗滌液從收縮段或者喉管加入,氣液兩項間混合,液體霧化,
塵粒被水濕潤,沉降下來。
(8)團聚除塵技術(shù)
團聚除塵技術(shù)是將化學團聚促進劑噴入除塵器前煙道,與細顆粒物結(jié)合,增強疏水性
顆粒的潤濕性能;顆粒物之間吸附以架橋的方式團聚形成鏈狀較大顆粒,同時增強顆粒物
的導電性,提高除塵效率。
3.2.2二氧化硫控制技術(shù)
目前,二氧化硫已經(jīng)形成較為系統(tǒng)的處理方法,按照工藝順序可以分為燃燒前脫硫、
燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。燃燒前脫硫是指采用物理、化學或微生物法將燃料中的硫分從
中脫離出來的方法。如燃煤洗選可以將燃煤中的無機硫去除80%,約占燃煤中硫含量的15~
30%,但該方法去除率較低,只能作為燃煤脫硫的一種輔助手段。燃燒中脫硫是在燃燒過
程中,向爐內(nèi)或煤中添加固硫劑,吸收燃煤燃燒過程中放出的二氧化硫,生成的亞硫酸鹽
和硫酸鹽,隨灰渣一起排出,脫硫率一般為50~70%(煤內(nèi)加石灰)或70~85%(爐內(nèi)噴
鈣)。燃燒后脫硫即一般意義上的工業(yè)尾氣廢氣脫硫,就是利用吸收、吸附、氧化等化學
方法脫除排氣中的二氧化硫。該方法相對成熟,脫硫率較高,適應于大多數(shù)有脫硫需求的
場合。
對于工業(yè)爐窯中含二氧化硫煙氣的治理技術(shù),按二氧化硫含量的高低可分為二類:
(1)高濃度二氧化硫煙氣。通常是指能滿足接觸法自熱生產(chǎn)硫酸的含二氧化硫濃度
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在3.5%以上的煙氣,其生產(chǎn)流程包括煙氣凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化以及三氧化硫吸收三部分。
高濃度二氧化硫煙氣經(jīng)接觸法制酸后,尾氣中的二氧化硫同樣需要經(jīng)進一步處理以滿足排
放標準后方可排放。
(2)低濃度二氧化硫煙氣。對二氧化硫濃度低于3.5%的煙氣,由于不能滿足接觸法
自熱生產(chǎn)硫酸的條件,通常需進行脫硫處理達標后方可排放。常見的脫硫方法按脫硫過程
是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)可分為干法、半干法和濕法三種工藝。其中:
①干法脫硫工藝是指用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑、催化劑或電子束照射法來脫除煙
氣中的二氧化硫,其中應用較廣泛的活性炭吸附法,在脫硫的同時可實現(xiàn)脫硝、凈化煙氣
中的二噁英、HF、HCl和重金屬等。
②半干法脫硫工藝是指脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫、在濕狀態(tài)下再生,或者在濕狀態(tài)下
脫硫、干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的煙氣脫硫技術(shù),主要分循環(huán)流化床法(CFB)、旋轉(zhuǎn)噴霧
干燥法(SDA)、新型脫硫除塵一體化(NID)等,其中循環(huán)流化床法采用消石灰作為脫
硫劑,脫硫效率可達90%,并可吸收煙氣中的其他酸性氣體HF、SO3、HCl、CO2等,對小
顆粒粉塵具有很高的除塵效率。
③濕法脫硫工藝是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物,主要
分為石灰/石灰石-石膏法、氨法、雙堿法、氧化鎂法、海水脫硫法、檸檬酸鈉法等,其中
目前應用最為廣泛的為石灰/石膏法-脫硫工藝,其脫硫率可達95%以上。近年來氨法脫硫技
術(shù)逐漸受到重視,其中濕式氨法是目前較成熟、已工業(yè)化的脫硫工藝。其中的氨-硫銨法以
液氨或濃氨水作脫硫劑,副產(chǎn)品為硫銨,脫硫率可達95%,同時具有脫硝功能;但是脫硫
后的硫銨溶液呈酸性,具有較強的腐蝕性,對脫硫塔等設備的防腐要求高,脫硫劑液氨價
格高。為節(jié)約投資,也有采用簡易的濕法脫硫工藝,其脫硫率為70~75%,很難滿足燃煤
型工業(yè)爐窯的脫硫需求。
3.2.3氮氧化物控制技術(shù)
燃料燃燒時產(chǎn)生的NOx分為兩種,一種是燃料中的N經(jīng)過氧化生成的NOx(燃料型
NOx);另一種是燃料高溫燃燒時空氣中N2和O2反應生成的NOx(熱力型NOx)。NOx主
要是指NO和NO2,習慣上被稱為硝,工業(yè)爐窯廢氣中NOx的治理措施大致可分為一次措施
和二次措施。
(1)一次措施突出污染源控制,其特征是通過各種技術(shù)手段,在產(chǎn)生NOx的源頭上進
行控制,限制NOx的形成??刹扇〗档腿紵郎囟?、減少過量空氣、縮短氣體在高溫區(qū)的停
留時間等措施減少燃燒階段NOx的生成量。主要的一次措施包括采用低氮燃燒技術(shù)、富氧
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(純氧)燃燒技術(shù)、燃燒優(yōu)化調(diào)整等,其中低氮燃燒技術(shù)具有應用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟
有效等優(yōu)點。采用一次措施對氮氧化物的減排效率可達30~70%,當要進一步提高脫除率
時,就要采用二次措施。
(2)二次措施為凈化煙氣脫硝技術(shù),是指對工業(yè)爐窯廢氣中已經(jīng)產(chǎn)生的NOx進行處理,
從而降低廢氣中NOx的排放量,主要的二次措施包括:
①選擇性催化還原法(SCR),是指在廢氣處理過程中使用氨、尿素、稀土氧化物、
低溫脫硝催化劑等作還原劑,在催化劑的作用下,將氮氧化物還原成氮氣,脫硝效率可達
80%以上,所要求的反應溫度約為300~450℃。
②選擇性非催化還原法(SNCR),是指在廢氣處理過程中使用氨、尿素、復合還原
劑等作脫硝劑,將氮氧化物還原成氮氣,脫硝效率可達40~70%,最佳反應溫度為950℃左
右。但是SCR、SNCR均存在設備投資高、運行成本高、催化劑易中毒、運行不穩(wěn)定等缺
點。
③陶瓷濾芯催化一體化脫銷除塵技術(shù)。將窯爐廢氣通過引風機進入陶瓷濾芯催化一體
化除塵器,極細的陶瓷纖維交錯形成的細密多孔結(jié)構(gòu)可以過濾次微米級固體顆粒,實現(xiàn)高
效通氣過濾,粉塵實現(xiàn)超低排放。脫銷催化劑均勻布置在濾管表面,定期進行反吹,解決
了催化劑的堵塞、中毒失活等問題,延長了催化劑的使用壽命,脫硝效率可達到80%以上。
④液體吸收法,采用水或者其他溶液吸收煙氣中的NOx,同時具有一定的除塵能力。
此法工藝簡單,但是吸收效率不高。
上述技術(shù)措施可以單獨使用,也可以組合使用以達到不同的NOx控制要求。對于天然
氣等清潔能源,采用低氮燃燒技術(shù)可把NOx排放濃度控制在180mg/m3以下。對于燃煤、燃
油等燃料,采用“低氮燃燒+廢氣凈化技術(shù)”,可以把NOx排放濃度降低到80mg/m3以下。
但對于不同的爐窯、不同的燃料、不同的爐膛溫度,NOx生成量差別較大。
3.2.4其他特征大氣污染物環(huán)境影響及控制技術(shù)
其他特征大氣污染物主要包括:氟化物、鉛以及化合物、汞以及化合物、鈹以及化合
物、苯并(a)芘、瀝青煙等。
(1)含氟氣體主要為氟化氫、四氟化碳等氣體。氟化氫對人體的危害比二氧化硫大
20倍,對植物的危害比二氧化硫大10~100倍,其排放主要來自熔煉行業(yè)、印刷廠、玻璃
制造、陶瓷工業(yè)等。
(2)鉛的毒性很大,在人體內(nèi)可積蓄中毒。鉛在400~900℃高溫時即有大量鉛蒸汽
逸出,在空氣中形成鉛的氧化物,凝聚為鉛煙塵,其排放主要來自熔煉行業(yè)、印刷廠、陶
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瓷工業(yè)等。
(3)汞蒸氣和汞鹽類的粉塵對生物體危害很大。汞是銀白色液體金屬,具有易揮發(fā)
性,在大氣中以蒸汽狀態(tài)存在。由于汞比重大,在大氣遷移過程中常變?yōu)轭w粒態(tài)后沉降在
地面,經(jīng)太陽照射可再變?yōu)閾]發(fā)態(tài)汞,造成二次污染。其排放主要來自熔煉、輕工等行業(yè)。
(4)鈹及其化合物對生物體危害極大,其毒性指標屬1級。鈹蒸汽在空氣中易被氧化
成質(zhì)量很輕的氧化鈹粉塵,鈹?shù)幕衔镉醒趸?、氫氧化鈹、硫酸鈹、氟化鈹、氯化鈹?shù)龋?/p>
其排放主要來自有色金屬熔煉行業(yè)等。
(5)瀝青煙是瀝青、煤炭、石油等原料在高溫焙燒條件下逸散到空氣中的一種煙霧
狀物質(zhì),組分與瀝青接近,主要是多環(huán)芳烴類物質(zhì)及少量氧、氮、硫的雜環(huán)混合物。凡是
制造、加工和使用瀝青、煤炭、石油的企業(yè)以及市政道路、建筑施工現(xiàn)場用瀝青加熱爐和
使用煤、重油、油頁巖、木柴等
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