水泥是国民经济的重要支柱产业，中国水泥工业由于经济发展的需要，近二十年总产量呈现出快速增长态势。城市化进程与经济的快速发展离不开水泥工业的贡献，但同时也带来了不可忽视的环境问题。水泥行业因其产量巨大而成为能耗和大气污染的重点控制对象。

 

    水泥工业主要大气污染物包括NOx、颗粒物、SO2等，2012年国家统计局数据显示全国废气中氮氧化物排放总量2337.8万吨，其中，工业废气中氮氧化物排放量为1658.1万吨，占总量的70.9%；废气中烟（粉）尘排放总量1234.3万吨，工业废气中烟（粉）尘排放量1029.3万吨，占总量的83.4%。同年国家统计局水泥行业数据为规模以上企业水泥熟料产量12.79亿吨、水泥产量22.1亿吨，以现行的污染物排放系数进行行业估算，可以看到燃煤高温烧成造成的烟气直接排放约5万亿标立方米左右，排放的氮氧化物约占全国排放总量的9%～10%，排放的烟（粉）尘约占全国排放总量的4%～6%（不含无组织排放），所占比例较以往数据大幅下降。全国排放数据中因机动车引起氮氧化物排放占总量27.4％，见图1，可以看出水泥工业氮氧化物排放对环境的污染少于机动车废气对环境的污染作用了。相关数据均表明，近10年来水泥工业在为国民经济作出重要贡献的同时，重视环境保护工作，为污染减排贡献了一定的力量。

 

 

 

    为改善环境质量，控制大气污染物排放，我国从“九五”期间开始总量控制初步探索，主要针对工业污染源，尝试确定了12种污染物总量控制目标。至“十一五”，总量控制重点放在解决区域性环境问题和酸雨污染上，采取全国总量控制和行业总量控制相结合的管理模式。当时主要针对的是电力行业，进行目标指标的分解，将目标实施的工程措施落实到每一台机组，并配套了系列环境经济政策，如脱硫电价、以奖代补等。国务院授权国家环境保护部与全国各省级政府及几大电力集团分别签订目标责任书，以淡化基数、算清增量、核实减量三大原则为基础，落实减排目标。为确保减排目标完成，由国家环境保护部定期（半年）派出核查小组深入每个企业进行现场核查核算。

 

    “十二五”期间，国家在总结经验的基础上不断完善，加大了总量控制力度。大气污染物的总量控制指标在SO2基础上首次增加NOx，行业性总量分配与控制方面除电力以外，新增钢铁、水泥和交通运输业。

减排目标责任书仍然是与各省级人民政府和几大电力集团签订，通过层层落实配合监督考核以期获得良好环境绩效。国家针对水泥行业NOx排放也设立了指导性指标，到2015年全行业NOx排放量降低到150万吨/年。

 

    实施总量减排的主要技术措施包括工程减排、结构减排、监督管理减排，其中基于总量控制的总量核查是监督管理减排这一措施的集中体现，同时也是减排工作落到实处不可或缺的重要手段。

 

    由于水泥行业是初次被纳入行业性总量控制范围，国家提出水泥行业性总量控制的指导性指标。此外，按照新的GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》中规定，现有生产线自2015年7月1日起才开始执行新的排放限值，因此，环境保护部所属各督察中心尚未全面开展水泥企业现场核查工作，现阶段采取的是鼓励企业进行工程减排的原则。仅部分典型地区或者环境质量差，减排压力大地区对水泥企业进行了现场核查以及日常严格监管，甚至派驻地方环境保护人员驻厂监察，以确保脱硝设施的稳定运行。环保部定期核查主要目的是为了采用统一的核算方法、认定尺度、取值标准算清增量、核实减量。一般水泥企业核查时重点关注几个方面，包括企业资料核查、运行系统核查、CEMS监控系统核查等。

 

 

    了解企业基本信息是为了根据相关资料判定脱硝前烟气的初始浓度范围等提供依据。包括企业名称、地址等的简介，生产线规模、燃烧器特点、脱硝设施设计数据。分级燃烧设计参数，包括工艺布置图、燃料或风分配比例等。

 

    企业也要提供脱硝设施设计文件和生产运行记录。脱硝设施相关文件包括烟气流量、温度、压力、氧含量、氮氧化物浓度、粉尘浓度等参数，以及氮氧化物脱除率、脱硝装置排放值、还原剂消耗量、氨逃逸率等设计文件。生产运行记录包括：整个核查期原料消耗量、熟料产量、煤的消耗量、还原剂消耗量及购销合同等，通过生产运行记录，对比还原剂消耗量和烟气氮氧化物排放浓度，从一个侧面判断脱硝设施是否正常运行。

 

    目前的新型干法水泥生产线均按要求安装窑尾烟气连续监测装置，并与环保行政主管部门的管理系统联网。因此，企业也需要提供CEMS自动监测仪器相关文件，地方环保部门对CEMS验收材料、CEMS自动监测仪器的运行记录、定期标定、比对校验记录、运行维护记录等，以及其他能够体现企业采取了必要的质量保障措施的证明材料，确保监测数据的完整和准确。

 

 

    水泥企业的SNCR脱硝装置应安装自动控制系统，该控制系统能够与窑生产控制系统实现数据互相传输及联合控制。SNCR脱硝装置自动控制系统参数应包括：

 

    ●  烟气数据，如NOx浓度、O2浓度、烟气温度、烟气流量、氨逃逸浓度。

 

    ●  还原剂消耗量，如氨水或尿素溶液的流量、浓度、储罐液位等。

 

    此外，SNCR脱硝装置自动控制系统必须能够同步调取水泥窑DCS控制系统相关生产运行数据并能形成曲线予以保存。调取的运行数据应根据企业实际情况，一般包括熟料产量、生料投加量、窑头喂煤量、窑尾喂煤量、窑尾烟室NOx浓度、窑尾烟室O2浓度、CO浓度等。

 

    SNCR控制系统或相关工程师站应能满足一定的数据分析和存储要求，例如控制系统应具有同时显示6-8条数据曲线的能力，且数据曲线能够实现生产数据、SNCR运行数据和CEMS监控数据的任意组合比较分析；控制系统同步采集的生产运行参数、窑尾烟气CEMS数据等至少保存1年。一般来说控制系统数据采集频率间隔小于5分钟，历史数据查询单元不大于5分钟。

 

    氧化物去除率不超过35%，SNCR脱硝设施的综合脱硝效率不超过60%。对于进行脱硝改造的窑，应保存改造前的在线监测历史数据，依此来核定改造后的氮氧化物去除率。历史数据应根据监督性监测数据进行校核。根据以上初始条件进行核算，某生产线窑尾设计风量2500m3/t-cl，SNCR系统未使用前排放浓度为600mg/Nm3，氨逃逸10 mg/Nm3，脱硝后排放浓度400mg/Nm3，SNCR系统使用氨水浓度为20%，可以估算吨熟料消耗氨水理论上应大于1kg，大部分企业氨水消耗估计在1.5-3kg/t-cl范围内。

 

 

    N O x是 未 来 十 年 行 业 面 临 的 最 主 要 问 题 。“十二五”期间，NOx初次纳入大气总量控制指标，整个行业尚处于脱硝工程安装调试阶段。根据国家环保部统计数据，截止2013年12月，全国安装SNCR脱硝系统的新型干法水泥生产线已超过50%。随着大气污染物排放新标准的实施，“十三五”期间，国家环保部与地方政府都将加大NOx排放核查与监管力度，落实省市政府减排目标。另一方面，企业兼并重组，产业集中度和规模效益提升，未来水泥行业的污染总量控制落实工作是否会仿效电力、石油、石化行业，在与各省市政府签订目标责任书的基础上与各大集团签订总量目标责任书，这取决于产业集中度水平、环境空气质量改善压力和氮氧化物总量目标完成情况等多方面因素。

 

    SO2是最早实行总量控制的污染物。由于国内90%生产线采用新型干法生产技术，具有独特固硫工艺特点，基本不需要采用工程措施能够实现达标排放。但是，由于原料问题部分地区的新型干法窑和立窑仍然受到关注，需要采取一定的治理措施。

 

    颗粒物有组织排放是行业面临的另一个主要问题。近两年来，国内空气质量持续恶化也引发了公众对颗粒物，特别是对PM2.5颗粒物前所未有的关注。1997年美国提出PM2.5标准主要是为了更有效地监控对人体有害的细小颗粒物，这些细小颗粒物更多来源于工业污染源，且在原有标准体系中一直被忽略不计。自2013年开始，国家环保部已经启动相关行业调研工作，考虑适当时期纳入总量控制目标进行控制。而对行业内部有关从业人员来讲，从过滤材料、除尘设备到标准，都应提前做好研发准备。

 

    颗粒物无组织排放是水泥行业突出的环境问题，尚没有很好的监管手段。企业重视程度不够，解决起来也确实困难。应该说全封闭作业投资高但是最为有效，辅以防风墙、维护管理等措施应该能有效减少无组织排放造成的环境污染。未来将细分物料种类、工艺过程，明确合理的密闭措施，经济合理的实现颗粒物无组织排放控制。此外，国家环保部也在积极探索实施排污权有偿使用和交易制度，水泥、电力均为重点关注行业。

 

 

    在未来二十年或更长的一段时期，我国将持续整体环境质量差、污染物排放总量高的特点，污染减排工作将是一个长期和艰难的工作。作为具有典型大气污染特征的水泥行业将迎来巨大的挑战。无论NOx、颗粒物、CO2、SO2还是汞、氨、TOC等污染物的监管力度会越来越强，手段会越来越完备，水泥行业应做好积极的应对，为环境质量改善做出应有贡献。