高長明：關(guān)于我國水泥工業(yè)NOX的減排問題

　　在2012第二屆中國水泥脫硝研討會上，中國水泥網(wǎng)高級顧問高長明做了題為《關(guān)于我國水泥工業(yè)NOX的減排問題》的報告。全文內(nèi)容如下：

　　一、前言
　　
　　近一年來，我國水泥工業(yè)的NOX排放問題已成為國家環(huán)保部門和媒體關(guān)注的熱點，各種數(shù)據(jù)、觀點、議論、主張屢見于諸多傳媒，敦促或指示水泥工業(yè)必須大幅減排NOX的聲音高漲。筆者完全同意。隨著國家環(huán)保形勢的發(fā)展，現(xiàn)行水泥工業(yè)NOX排放800mg/m3（標(biāo)）的國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該修訂。
　　
　　早在1996年，筆者在論述水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略時就提出了“四零一負(fù)”的理念，其中關(guān)于水泥工業(yè)要實現(xiàn)對周圍環(huán)境“零污染”方面就涉及了削減NOX的排放問題。之后2006~2009年間，筆者又發(fā)表了若干有關(guān)水泥工業(yè)進(jìn)一步削減NOX排放措施——SNCR和SCR脫硝技術(shù)的文章。之所以翻出這些“陳年舊事”，旨在表明本人完全贊成我國水泥工業(yè)是到了應(yīng)該進(jìn)一步減排NOX的時候了，早已預(yù)見到這種大勢所趨，決不會為了水泥行業(yè)利益，置社會公益、社會責(zé)任于不顧。但是主張我們要用科學(xué)的態(tài)度和方法，結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)保形勢、水泥工業(yè)和有關(guān)工業(yè)的具體國情、研討協(xié)調(diào)制定各方面共同可持續(xù)發(fā)展的最佳可行方案，修訂水泥工業(yè)NOX排放的新國標(biāo)。為此，我國首先必須搞清楚現(xiàn)今水泥工業(yè)實際NOX排放量是多少？這是修訂新國標(biāo)最根本的基礎(chǔ)。

　　二、我國水泥工業(yè)NOX排放知多少
　　
　　根據(jù)中國水泥年鑒所載，2006~2008年我國水泥工業(yè)的NOX排放量分別為59.84萬噸、68.48萬噸、76.46萬噸。據(jù)悉這些數(shù)據(jù)均來自國家統(tǒng)計局和環(huán)保部門的公報。2009年水泥工業(yè)NOX排放量曾有過說是87萬噸，后來一直沒有確認(rèn)，故從2009年開始筆者就再也沒有找到國家權(quán)威機(jī)構(gòu)公布的水泥工業(yè)NOX排放量的數(shù)據(jù)。但從國家環(huán)保部公布的數(shù)據(jù)得知，我國2009和2010年的NOX總排放量分別是1692.7萬噸和2273.6萬噸。同時卻提出水泥工業(yè)的NOX排放為總量的10%，于是就造成了現(xiàn)今我國水泥工業(yè)NOX排放超過220萬噸的結(jié)果，所以必須大幅猛減。

　　查閱2006~2008年全國工業(yè)NOX排放的數(shù)據(jù)，那些年我國水泥工業(yè)NOX排放約為全國工業(yè)總排放的5%。而如今，我國水泥工業(yè)NOX排放突然飆升，總量從76.46萬噸猛增到220萬噸以上，占比從工業(yè)排放的5%變?yōu)槿珖欧诺?0%。如此這般近乎3倍的翻番。筆者百思至今仍未得其解。

　　2009年中國建材科研總院和合肥水泥研究設(shè)計院共同對我國代表性的9條1500t/d~5000t/d新型干法水泥窯進(jìn)行了NOX排放檢測。結(jié)果表明，≥5000t/d、≥2500t/d和≤1500t/d窯的NOX排放分別平均為600 mg/m3（標(biāo)）、1100 mg/m3（標(biāo)）和1600mg/m3（標(biāo)）。此外已知水泥立窯的NOX排放一般為360mg/ m3（標(biāo)），即噸熟料排放NOX為0.58kg。加權(quán)計算可得水泥工業(yè)2009年NOX排放總平均值約為700mg/ m3（標(biāo)），如噸熟料廢氣量按1600 m3~2000 m3（標(biāo)）計，則噸熟料NOX排放為1.12kg~1.40kg。2009年熟料產(chǎn)量10.1億噸。于是2009年水泥工業(yè)NOX排放量為113萬噸~141萬噸，該值與2008年76.46萬噸的銜接似乎勉強(qiáng)還算能說得過去。

　　2012年2月浙江蘭溪市公布了位于其境內(nèi)的南方水泥、紅獅、金圓、雙獅、虎鷹等水泥公司所屬的10余臺新型干法水泥窯NOX排放的檢測數(shù)據(jù)，其平均值為669mg/ m3（標(biāo)），即噸熟料NOX排放為1.07kg~1.34kg，與上述建材總院的數(shù)據(jù)基本吻合。

　　假如以上檢測結(jié)果和計算基本可以參考的話，那么看來為了搞清楚水泥工業(yè)NOX的準(zhǔn)確排放總量，我們還須進(jìn)行更多的實測、核查和技術(shù)探究，也可能是筆者所獲資訊或計算有誤，以至提出這一“荒謬”的疑問，懇請斧正。[Page]

　　三、我國水泥工業(yè)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)宜怎樣修訂

　　我們主張在國家經(jīng)濟(jì)和環(huán)保發(fā)展需要的宏觀前提下，結(jié)合水泥工業(yè)與其他重化工業(yè)的國情，適當(dāng)考慮不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、環(huán)境允許容量和水泥企業(yè)剩余服役期限的差異，通過科學(xué)綜合的方法，各有關(guān)領(lǐng)域充分研討協(xié)調(diào)，尋求最佳的可操作的分階段的實施方案，建立在線檢測、第三者核查、獎懲分明的長效機(jī)制。顯然，這是一項涉及社會各方面因素的較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要精心的組織和領(lǐng)導(dǎo)，更需要決策層的視野和智慧。

　　建議盡快組織修訂水泥工業(yè)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)，由各領(lǐng)域代表專家組成的研究班子，立即開展研究，納入科學(xué)的工作程序。至于最后修訂到什么程度，如何保障有效實施，體現(xiàn)全民的最大利益，促進(jìn)各行業(yè)的共同合理發(fā)展等。那就是該課題研究班子應(yīng)提交的成果和結(jié)論，供主管部門最終決策、頒布實施。
　　
　　開題之前，肯定會有來自各界的各種想法和說法，各抒己見完全正常，只是希望媒體報道時請不要超越事實的底線。例如說我國水泥廠的環(huán)保排放全都不合格。而事實上我國新型干法水泥廠絕大多數(shù)均已全面符合現(xiàn)行的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。只不過是，假設(shè)將現(xiàn)行的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)由800mg/ m3（標(biāo)）改為300mg/ m3（標(biāo)）的話，那么現(xiàn)在的水泥廠在這一指標(biāo)上就可能全都不合格了。很顯然國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)也不是僅僅只有NOX一項指標(biāo)，更何妨NOX減排到多少為宜，尚未開題研討，怎么就能以此自詡為國標(biāo)，聲稱所有水泥廠的環(huán)保排放都不合格呢？未免聳人聽聞了吧！有損正在改善中的水泥工業(yè)公眾形象。

　　筆者承認(rèn)，水泥行業(yè)對于突然降臨的所謂“最嚴(yán)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”（正確地說應(yīng)是“最嚴(yán)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)），雖然已在醞釀NOX減排問題，但并未料到竟會要求降得這么“狠”。因而直覺的反映也可能不太周全，考慮行業(yè)運(yùn)行成本和利潤因素較多了一點。誰知反而激起議論升級，被提升到公眾利益和行業(yè)利潤孰輕孰重的原則性高度。其實修訂標(biāo)準(zhǔn)本身就是一項科學(xué)的綜合協(xié)調(diào)權(quán)衡的課題，完全可以用科學(xué)精神和方法來妥善解決問題。必要時肯定應(yīng)該以大局為重，水泥工業(yè)為了公眾利益而付出一定的代價也是履行社會責(zé)任必須承擔(dān)的義務(wù)，義不容辭，理所當(dāng)然。另一方面，國家似乎也應(yīng)像對待火力發(fā)電廠NOX減排一樣予以水泥廠適當(dāng)?shù)拿撓跫钫?，引?dǎo)各行業(yè)的共同可持續(xù)發(fā)展。

　　至于我國水泥工業(yè)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)修訂到多少為宜，建議借鑒參考?xì)W盟和德日美發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)（歐盟500mg/m3（標(biāo)）～800mg/m3（標(biāo)），約噸熟料NOX排放0.8kg~1.28kg；德國200mg/m3（標(biāo)）～400mg/m3（標(biāo)），約噸熟料NOX排放0.32kg~0.64kg；日本300 mg/ m3 (標(biāo))~600mg/ m3 (標(biāo))，約噸熟料NOX排放0.48kg~0.96kg；美國400 mg/ m3 (標(biāo))~700mg/ m3 (標(biāo)），約噸熟料NOX排放0.64kg~1.12kg)酌情而定，分地區(qū)分階段地實施為宜。本人基本贊同中國水泥協(xié)會副會長孔祥忠的意見。其實多少mg/m3（標(biāo)）的限值只是表觀檢測指標(biāo)，真正具有控制NOX排放總量的是噸熟料NOX排放多少千克，這項限值才是根本的關(guān)鍵所在。

　　四、水泥企業(yè)減排NOX的正確步驟和措施

　　在討論本節(jié)正題之前應(yīng)該指出，現(xiàn)今我國對水泥工業(yè)NOX減排問題的熱烈關(guān)注，除國家總體意圖和媒體捕捉焦點新聞以外（這些都正常的，我們表示歡迎），還有一些特別關(guān)注來自一些應(yīng)運(yùn)而生的水泥廠脫硝設(shè)備供應(yīng)商。他們多方制造“商機(jī)”，渴望NOX排放越嚴(yán)格越好，越快實施越好；有的甚至自己來宣稱“最嚴(yán)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”將在二季度末出臺……急不可待之情溢于言表。當(dāng)然這類廠商各方面的情況相差懸殊，良莠不齊，水泥企業(yè)務(wù)必認(rèn)真辨別，謹(jǐn)慎選擇。
　　
　　憑借本人上世紀(jì)八九十年代在歐美和中東從事生產(chǎn)管理大型PC窯水泥廠，包括SNCR脫硝系統(tǒng)的經(jīng)驗，茲真誠地忠告我國現(xiàn)今的水泥企業(yè)，你們最好先冷靜地面對有關(guān)廠商的宣傳和促銷。把主導(dǎo)精力先轉(zhuǎn)向自己的水泥窯生產(chǎn)系統(tǒng)上來，結(jié)合自己原、燃料成分性能的分析，探求窯系統(tǒng)的最佳操作參數(shù)，找出問題所在；首先把現(xiàn)有全窯系統(tǒng)調(diào)整到穩(wěn)定優(yōu)化狀態(tài)，其NOX排放就會有相應(yīng)的削減，如果現(xiàn)有的窯頭燃燒器性能比較陳舊，或分解爐還沒有采用階段燃燒措施的話，你就應(yīng)對此兩項先進(jìn)行升級技改，更新采用高燃燒推動力、低一次風(fēng)量、低NOX的新型燃燒器；分解爐及煤料風(fēng)管均改造成擁有NOX還原區(qū)的階段燃燒型式。經(jīng)驗表明，僅此兩項措施加之窯系統(tǒng)的穩(wěn)定優(yōu)化操作，可將NOX排放削減到500mg/ m3（標(biāo)）左右，而且費(fèi)用較低，見效快，長期效益較顯著。這就是本人所推薦的NOX減排的第一步驟的工作。事實上，我國許多操作管理良好的大型水泥窯對此都已經(jīng)踐行了多年，效果顯著。

　　在圓滿地完成了第一步驟以后，如果還需要進(jìn)一步削減NOX排放，才可考慮進(jìn)入第二步驟，即選擇裝設(shè)了SNCR或SCR脫硝裝置。目前，在許多人似乎還不太清楚的情況下，這些脫硝系統(tǒng)披上了一層神秘的面紗，價格不菲，利潤頗豐，水泥企業(yè)貿(mào)然采用，最終效果往往難以確保。具體的技術(shù)問題茲不贅述。只想告訴最終用戶們，這點技術(shù)原理淺顯，設(shè)備簡單，其實也不難弄懂。問題主要在于其設(shè)計合理和操作經(jīng)驗的探索與積累，才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的目的。[Page]

　　最后說明兩點：第一，筆者最近調(diào)研得知，SNCR系統(tǒng)自上世紀(jì)80年代末首次應(yīng)用于水泥廠脫硝以來，至今在全世界水泥窯上正規(guī)投運(yùn)的約有70余套，占全球投產(chǎn)水泥窯總數(shù)的2%（70/3700），其中運(yùn)轉(zhuǎn)在歐洲的約有60余套，占?xì)W洲投產(chǎn)水泥窯總數(shù)的9.2%（60/650），在德國的有約28套，占德國投產(chǎn)水泥窯總數(shù)的40%（28/68）；遠(yuǎn)非流傳所說“普及率達(dá)70%”的情況。至于SCR系統(tǒng)，第一套工業(yè)規(guī)模試驗裝置2006年在意大利Monselice水泥廠投試，第二套在2011年3月投產(chǎn)于德國Rohrddorf市的Sudbayer水泥廠（SPZ），因這是一家老廠的全面升級技改工程，該SCR系統(tǒng)仍處于研究性調(diào)試階段。全球水泥企業(yè)已采用SCR系統(tǒng)的至今僅此2套。第二，筆者估計，當(dāng)SNCR系統(tǒng)操作熟練、運(yùn)行正常，還原劑和NOX克分子濃度比值處于1.00~1.25的條件下，其運(yùn)行成本可以控制在噸熟料10元左右；否則其還原劑的逃逸率太高，非但不經(jīng)濟(jì)，提高成本而且還會引起氮氫排放污染，純屬非正常操作狀態(tài)，必須盡力避免。此外，根據(jù)丹麥?zhǔn)访芩构綟LSmidth和瑞典Petro Miljo公司20多年的實踐經(jīng)驗，SNCR系統(tǒng)采用氨水為還原劑時，其NOX削減率可達(dá)80%，氨水消耗的成本約為1.2歐元每噸熟料，折合成市場水泥售價約增 2.7%；如果采用尿素為還原劑，則SNCR對NOX的削減率將會下降到70%左右，而尿素的成本則提高為噸熟料2歐元，水泥售價將增加4.3%。而我國的情況、價格和對氨水的管理能力等與歐洲的差別較大，上述數(shù)據(jù)僅供參考而已。但是這里有一個理念應(yīng)該對我國會有所啟示，那就是各種產(chǎn)品的環(huán)保成本都應(yīng)該適當(dāng)轉(zhuǎn)移到消費(fèi)者的支付賬單上。之所以發(fā)達(dá)國家的公眾和政府大都支持和愿意幫助綠色產(chǎn)品的發(fā)展和創(chuàng)新，因為作為社會大家庭中既是生產(chǎn)者又是消費(fèi)者的一員，這是每個行業(yè)甚至每一位公民對全社會必須承擔(dān)的任責(zé)和義務(wù)，只有這樣才能實現(xiàn)和諧地可持續(xù)發(fā)展。