我国水泥工业NOX减排的正确步骤和措施

　　早在1996 年，作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NO_X  的排放问题。之后2006～2009年间，作者又发表了若干有关水泥工业进一步削减NO_X 排放措施——SNCR 和SCR 脱硝技术的文章。但是我们主张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，以修订水泥工业NO_X 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NO_X 排放量是多少?这是修订新国标最根本的基础。

　　近一年来，我国水泥工业的NO_X 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NO_X 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NO_X 排放800mg/m³(标)的国家标准应该修订。

　　我国水泥工业NO_X 排放量究竟是多少?

　　根据中国水泥年鉴所载，2006～2008 年我国水泥工业的NO_X 排放量分别为59.84 万吨、68.48万吨、.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NO_X 排放量曾有过说法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NO_X 排放量的数据。但从国家环保部公布的数据得知，我国2009 年和2010年的NO_X 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NO_X 排放为总量的10%，于是就造成了现今我国水泥工业NO_X 排放超过220 万吨的结果，因此必须大幅削减。

　　查阅2006～2008 年全国工业NO_X 排放的数据，那些年我国水泥工业NO_X 排放约为全国工业总排放的5%。而如今我国水泥工业NO_X 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%为全国排放的10%。如此近乎3 倍的翻番，笔者百思不得其解。

　　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具有代表性的9 条1500t/d～5000t/d 新型干法水泥窑进行了NO_X 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600mg/m³(标)、1100mg/m³(标)和1600mg/m³(标)。此外已知水泥立窑的NO_X 排放一般为360mg/m³(标)，即吨熟料排放NO_X 为0.58kg。加权计算可得水泥工业2009 年NO_X 排放总平均值约为700mg/m³(标)，如吨熟料废气量按1600m³(标)～2000m³(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NO_X 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10 余台新型干法水泥窑NO_X 排放的检测数据，其平均值为669mg/m³(标)，即吨熟料NO_X 排放为1.07kg～.34kg，与上述建材总院的数据基本吻合。

　　我国水泥工业NO_X 排放标准应怎样修订?

　　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。

　　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NO_X 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NO_X 一项指标，更何妨NO_X 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?

　　笔者承认，水泥行业对突然降临的所谓“最严环保标准”(正确地说应是“最严NO_X 排放标准”)，虽然已在酝酿NO_X 减排问题，但并未料到竟会要求降得这么“狠”。但为了公众利益付出一定的代价也是履行社会责任而必须承担的义务，这义不容辞。国家也应像对待火力发电厂NO_X 减排一样予以水泥厂适当的脱硝激励政策，以引导各行业的共同可持续发展。

　　至于我国水泥工业NO_X 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和地区的标准(欧盟500mg/m³(标)～800mg/m³(标)，约吨熟料NO_X 排放0.8kg～1.28kg；德国200mg/m³(标)～400mg/m³(标)，约吨熟料NO_X 排放032kg～0.64kg；日本300mg/m³(标)～600mg/m³(标)，约吨熟料NO_X 排放0.48kg～0.96kg；美国400mg/m³(标)～700mg/m³(标)，约吨熟料NO_X 排放0.64kg～1.12k)酌情而定，分地区分阶段地实施为宜。其实多少mg/m³(标)的限值只是表观检测指标，真正具有控制NO_X 排放总量的是吨熟料NO_X 排放多少千克，这项限值才是根本的关键所在。

　　水泥企业减排NO_X 的正确步骤和措施

　　凭借笔者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，真诚地忠告我国现今的水泥企业，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NO_X 排放就会有相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NO_X 的新型燃烧器，分解炉及煤料风管均改造成拥有NO_X 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NO_X 排放削减到500mg/m3(标)左右，而且费用较低，见效快，长期效益较显着。这就是笔者所推荐的NO_X 减排的第一步骤。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，效果显着。只有在圆满地完成了第一步骤以后，如果还需要进一步削减NO_X 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。

　　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)，在德国的约有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2011年3 月在德国Rohrddorf 市Siidbayer 水泥厂(SPZ)投产，由于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 系统的至今仅此两套。第二，笔者估计，当SNCR 系统操作熟练、运行正常，还原剂和NO_X 克分子浓度比值处于1～1.25 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PetroMilio 公司20 多年的实践经验，SNCR 系统采用氨水为还原剂时，其NO_X 削减率可达80%，氨水消耗的成本约为每吨熟料1.2 欧元，折合成市场水泥售价约增加2.7%;如果采用尿素为还原剂，则SNCR 对NO_X 的削减率将会下降到70%左右，而尿素的成本则提高为每吨熟料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。