高长明：关于我国水泥工业NOX的减排问题

　　在2012第二届中国水泥脱硝研讨会上，中国水泥网高级顾问高长明做了题为《关于我国水泥工业NOX的减排问题》的报告。全文内容如下：

　　一、前言
　　
　　近一年来，我国水泥工业的NOX排放问题已成为国家环保部门和媒体关注的热点，各种数据、观点、议论、主张屡见于诸多传媒，敦促或指示水泥工业必须大幅减排NOX的声音高涨。笔者完全同意。随着国家环保形势的发展，现行水泥工业NOX排放800mg/m3（标）的国家标准应该修订。
　　
　　早在1996年，笔者在论述水泥工业可持续发展战略时就提出了“四零一负”的理念，其中关于水泥工业要实现对周围环境“零污染”方面就涉及了削减NOX的排放问题。之后2006~2009年间，笔者又发表了若干有关水泥工业进一步削减NOX排放措施——SNCR和SCR脱硝技术的文章。之所以翻出这些“陈年旧事”，旨在表明本人完全赞成我国水泥工业是到了应该进一步减排NOX的时候了，早已预见到这种大势所趋，决不会为了水泥行业利益，置社会公益、社会责任于不顾。但是主张我们要用科学的态度和方法，结合我国经济发展、环保形势、水泥工业和有关工业的具体国情、研讨协调制定各方面共同可持续发展的最佳可行方案，修订水泥工业NOX排放的新国标。为此，我国首先必须搞清楚现今水泥工业实际NOX排放量是多少？这是修订新国标最根本的基础。

　　二、我国水泥工业NOX排放知多少
　　
　　根据中国水泥年鉴所载，2006~2008年我国水泥工业的NOX排放量分别为59.84万吨、68.48万吨、76.46万吨。据悉这些数据均来自国家统计局和环保部门的公报。2009年水泥工业NOX排放量曾有过说是87万吨，后来一直没有确认，故从2009年开始笔者就再也没有找到国家权威机构公布的水泥工业NOX排放量的数据。但从国家环保部公布的数据得知，我国2009和2010年的NOX总排放量分别是1692.7万吨和2273.6万吨。同时却提出水泥工业的NOX排放为总量的10%，于是就造成了现今我国水泥工业NOX排放超过220万吨的结果，所以必须大幅猛减。

　　查阅2006~2008年全国工业NOX排放的数据，那些年我国水泥工业NOX排放约为全国工业总排放的5%。而如今，我国水泥工业NOX排放突然飙升，总量从76.46万吨猛增到220万吨以上，占比从工业排放的5%变为全国排放的10%。如此这般近乎3倍的翻番。笔者百思至今仍未得其解。

　　2009年中国建材科研总院和合肥水泥研究设计院共同对我国代表性的9条1500t/d~5000t/d新型干法水泥窑进行了NOX排放检测。结果表明，≥5000t/d、≥2500t/d和≤1500t/d窑的NOX排放分别平均为600 mg/m3（标）、1100 mg/m3（标）和1600mg/m3（标）。此外已知水泥立窑的NOX排放一般为360mg/ m3（标），即吨熟料排放NOX为0.58kg。加权计算可得水泥工业2009年NOX排放总平均值约为700mg/ m3（标），如吨熟料废气量按1600 m3~2000 m3（标）计，则吨熟料NOX排放为1.12kg~1.40kg。2009年熟料产量10.1亿吨。于是2009年水泥工业NOX排放量为113万吨~141万吨，该值与2008年76.46万吨的衔接似乎勉强还算能说得过去。

　　2012年2月浙江兰溪市公布了位于其境内的南方水泥、红狮、金圆、双狮、虎鹰等水泥公司所属的10余台新型干法水泥窑NOX排放的检测数据，其平均值为669mg/ m3（标），即吨熟料NOX排放为1.07kg~1.34kg，与上述建材总院的数据基本吻合。

　　假如以上检测结果和计算基本可以参考的话，那么看来为了搞清楚水泥工业NOX的准确排放总量，我们还须进行更多的实测、核查和技术探究，也可能是笔者所获资讯或计算有误，以至提出这一“荒谬”的疑问，恳请斧正。[Page]

　　三、我国水泥工业NOX排放标准宜怎样修订

　　我们主张在国家经济和环保发展需要的宏观前提下，结合水泥工业与其他重化工业的国情，适当考虑不同地区经济发展程度、环境允许容量和水泥企业剩余服役期限的差异，通过科学综合的方法，各有关领域充分研讨协调，寻求最佳的可操作的分阶段的实施方案，建立在线检测、第三者核查、奖惩分明的长效机制。显然，这是一项涉及社会各方面因素的较复杂的系统工程，需要精心的组织和领导，更需要决策层的视野和智慧。

　　建议尽快组织修订水泥工业NOX排放标准，由各领域代表专家组成的研究班子，立即开展研究，纳入科学的工作程序。至于最后修订到什么程度，如何保障有效实施，体现全民的最大利益，促进各行业的共同合理发展等。那就是该课题研究班子应提交的成果和结论，供主管部门最终决策、颁布实施。
　　
　　开题之前，肯定会有来自各界的各种想法和说法，各抒己见完全正常，只是希望媒体报道时请不要超越事实的底线。例如说我国水泥厂的环保排放全都不合格。而事实上我国新型干法水泥厂绝大多数均已全面符合现行的国家排放标准。只不过是，假设将现行的NOX排放标准由800mg/ m3（标）改为300mg/ m3（标）的话，那么现在的水泥厂在这一指标上就可能全都不合格了。很显然国家环保排放标准也不是仅仅只有NOX一项指标，更何妨NOX减排到多少为宜，尚未开题研讨，怎么就能以此自诩为国标，声称所有水泥厂的环保排放都不合格呢？未免耸人听闻了吧！有损正在改善中的水泥工业公众形象。

　　笔者承认，水泥行业对于突然降临的所谓“最严环保标准”（正确地说应是“最严NOX排放标准），虽然已在酝酿NOX减排问题，但并未料到竟会要求降得这么“狠”。因而直觉的反映也可能不太周全，考虑行业运行成本和利润因素较多了一点。谁知反而激起议论升级，被提升到公众利益和行业利润孰轻孰重的原则性高度。其实修订标准本身就是一项科学的综合协调权衡的课题，完全可以用科学精神和方法来妥善解决问题。必要时肯定应该以大局为重，水泥工业为了公众利益而付出一定的代价也是履行社会责任必须承担的义务，义不容辞，理所当然。另一方面，国家似乎也应像对待火力发电厂NOX减排一样予以水泥厂适当的脱硝激励政策，引导各行业的共同可持续发展。

　　至于我国水泥工业NOX排放标准修订到多少为宜，建议借鉴参考欧盟和德日美发达国家的标准（欧盟500mg/m3（标）～800mg/m3（标），约吨熟料NOX排放0.8kg~1.28kg；德国200mg/m3（标）～400mg/m3（标），约吨熟料NOX排放0.32kg~0.64kg；日本300 mg/ m3 (标)~600mg/ m3 (标)，约吨熟料NOX排放0.48kg~0.96kg；美国400 mg/ m3 (标)~700mg/ m3 (标），约吨熟料NOX排放0.64kg~1.12kg)酌情而定，分地区分阶段地实施为宜。本人基本赞同中国水泥协会副会长孔祥忠的意见。其实多少mg/m3（标）的限值只是表观检测指标，真正具有控制NOX排放总量的是吨熟料NOX排放多少千克，这项限值才是根本的关键所在。

　　四、水泥企业减排NOX的正确步骤和措施

　　在讨论本节正题之前应该指出，现今我国对水泥工业NOX减排问题的热烈关注，除国家总体意图和媒体捕捉焦点新闻以外（这些都正常的，我们表示欢迎），还有一些特别关注来自一些应运而生的水泥厂脱硝设备供应商。他们多方制造“商机”，渴望NOX排放越严格越好，越快实施越好；有的甚至自己来宣称“最严环保标准”将在二季度末出台……急不可待之情溢于言表。当然这类厂商各方面的情况相差悬殊，良莠不齐，水泥企业务必认真辨别，谨慎选择。
　　
　　凭借本人上世纪八九十年代在欧美和中东从事生产管理大型PC窑水泥厂，包括SNCR脱硝系统的经验，兹真诚地忠告我国现今的水泥企业，你们最好先冷静地面对有关厂商的宣传和促销。把主导精力先转向自己的水泥窑生产系统上来，结合自己原、燃料成分性能的分析，探求窑系统的最佳操作参数，找出问题所在；首先把现有全窑系统调整到稳定优化状态，其NOX排放就会有相应的削减，如果现有的窑头燃烧器性能比较陈旧，或分解炉还没有采用阶段燃烧措施的话，你就应对此两项先进行升级技改，更新采用高燃烧推动力、低一次风量、低NOX的新型燃烧器；分解炉及煤料风管均改造成拥有NOX还原区的阶段燃烧型式。经验表明，仅此两项措施加之窑系统的稳定优化操作，可将NOX排放削减到500mg/ m3（标）左右，而且费用较低，见效快，长期效益较显著。这就是本人所推荐的NOX减排的第一步骤的工作。事实上，我国许多操作管理良好的大型水泥窑对此都已经践行了多年，效果显著。

　　在圆满地完成了第一步骤以后，如果还需要进一步削减NOX排放，才可考虑进入第二步骤，即选择装设了SNCR或SCR脱硝装置。目前，在许多人似乎还不太清楚的情况下，这些脱硝系统披上了一层神秘的面纱，价格不菲，利润颇丰，水泥企业贸然采用，最终效果往往难以确保。具体的技术问题兹不赘述。只想告诉最终用户们，这点技术原理浅显，设备简单，其实也不难弄懂。问题主要在于其设计合理和操作经验的探索与积累，才能达到经济有效的目的。[Page]

　　最后说明两点：第一，笔者最近调研得知，SNCR系统自上世纪80年代末首次应用于水泥厂脱硝以来，至今在全世界水泥窑上正规投运的约有70余套，占全球投产水泥窑总数的2%（70/3700），其中运转在欧洲的约有60余套，占欧洲投产水泥窑总数的9.2%（60/650），在德国的有约28套，占德国投产水泥窑总数的40%（28/68）；远非流传所说“普及率达70%”的情况。至于SCR系统，第一套工业规模试验装置2006年在意大利Monselice水泥厂投试，第二套在2011年3月投产于德国Rohrddorf市的Sudbayer水泥厂（SPZ），因这是一家老厂的全面升级技改工程，该SCR系统仍处于研究性调试阶段。全球水泥企业已采用SCR系统的至今仅此2套。第二，笔者估计，当SNCR系统操作熟练、运行正常，还原剂和NOX克分子浓度比值处于1.00~1.25的条件下，其运行成本可以控制在吨熟料10元左右；否则其还原剂的逃逸率太高，非但不经济，提高成本而且还会引起氮氢排放污染，纯属非正常操作状态，必须尽力避免。此外，根据丹麦史密斯公司FLSmidth和瑞典Petro Miljo公司20多年的实践经验，SNCR系统采用氨水为还原剂时，其NOX削减率可达80%，氨水消耗的成本约为1.2欧元每吨熟料，折合成市场水泥售价约增 2.7%；如果采用尿素为还原剂，则SNCR对NOX的削减率将会下降到70%左右，而尿素的成本则提高为吨熟料2欧元，水泥售价将增加4.3%。而我国的情况、价格和对氨水的管理能力等与欧洲的差别较大，上述数据仅供参考而已。但是这里有一个理念应该对我国会有所启示，那就是各种产品的环保成本都应该适当转移到消费者的支付账单上。之所以发达国家的公众和政府大都支持和愿意帮助绿色产品的发展和创新，因为作为社会大家庭中既是生产者又是消费者的一员，这是每个行业甚至每一位公民对全社会必须承担的任责和义务，只有这样才能实现和谐地可持续发展。