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《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB 29620-2013)修改单(征求意见稿)编制说明

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《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB 29620-2013)修改单(征求意见稿)编制说明

一、行业基本情况

2016 年,我国生产烧结制品 8000 多亿块,其中粘土实心砖约3000 亿块;空心制品 2500 多亿块(折标砖);各种利废(煤矸石、粉煤灰和各种废渣)、环保等新型墙体材料产品近些年得到快速发展,年产近 2500 亿块(折标砖);烧结瓦 400 亿片。砖瓦总产量居世界第一位。

据砖瓦工业协会统计,截至 2016 年底我国有砖瓦企业约 5 万家。其中,工艺先进的隧道窑企业数量约占行业的 20%,产品产量约占行业的 50%;工艺落后的轮窑企业数量约占 80%,产品产量约占 50%。我国砖瓦企业量大面广,生产工艺和环保设施都相对落后,单个企业污染物排放量不高,但整个行业污染物排放总量相对较高。

二、砖瓦生产及污染治理情况

砖瓦生产工艺大体相同,经原料破碎、成型、干燥、烧成等工序制成砖瓦产品,其中砖瓦窑(轮窑和隧道窑)是主要的热工设备,也是大气污染物排放的主要来源。工艺落后的轮窑存在大量烟气无组织排放,属于行业禁止新建和逐渐淘汰的砖瓦窑。从 2014 年 1 月 GB 29620-2013 实施以来,砖瓦生产的环保问题开始受到行业重视,标准实施之前行业安装脱硫设施的企业不足 2082家,现在有 3000 多家企业(占行业 6%)安装了脱硫除尘设施,难以达标排放的小轮窑企业在标准实施后的 3 年多时间里已淘汰 1 万多家,整个砖瓦行业对环保问题从认识到行动都发生了巨大转变。但相比其他行业,砖瓦仍是落后行业,落后产能淘汰任务依然艰巨,环保治理设施也相对落后。从目前安装的环保设施看,多数采用的是设施简陋、投资和运行费用低的脱硫除尘一体化技术。对脱硫塔前后 SO2浓度对比测试表明,脱硫效率大多在 50-80%之间。砖瓦窑烧成温度低,NOx 主要是燃料产生的,排放浓度相对较低,到目前为止,没有砖瓦企业开展氮氧化物污染治理工作。大部分砖瓦生产企业无组织排放状况较差,运输车辆无苫盖、道路和料场无硬化、粉碎设备露天操作、砖瓦窑四处漏气等现象普遍存在。

三、关于烟气基准含氧量的说明

目 前 该 行 业 执 行 《 砖 瓦 工 业 大 气 污 染 物 排 放 标 准 》( GB29620-2013),颗粒物、SO2、NOx 限值分别为 30mg/m3、300mg/m3和200mg/m3(含氧量 8.6%),因工艺生产中的含氧量多在 18%以上,行业中一些上了脱硫除尘设施的砖瓦窑也难以实现达标排放。

(一)砖瓦窑实测烟气含氧量

砖瓦窑烟气含氧量高的原因主要有:

1.烧结砖瓦的工艺要求空气不仅为燃料燃烧提供氧气,还需要多余的空气将产品氧化,保证其中的氧化铁为 Fe2O3才能使烧结砖瓦产品为红色。

2.烧结砖瓦的工艺要求在产品烧结完成后,需要空气冷却产品。

3.为节约能源,烧结砖瓦烟气又进入干燥室对砖坯干燥提供热源,由于干燥一方面需要温度、同时还需要大量空气带走水蒸气,烟道排出的烟气中包括烟气、水蒸气、干燥砖坯的空气,造成烟气的含氧量高。

4.砖瓦工艺中采取从冷却段抽取一部分高温空气送到干燥室干燥砖坯,达到节能的目的,这一部分空气量远大于燃烧产生的烟气量,造成烟气含氧量增加。

5.砖瓦行业在干燥过程中为了使干燥温度、湿度达到工艺要求,需要掺入空气控制干燥室温度、湿度,造成烟气的含氧量更高。

可见,烧结砖生产烟道排放的混合气体不同于锅炉、工业窑炉等燃烧产生的烟气。由于环保要求集中排放和余热利用达到节约能源的目的,烧结砖生产中总烟道排放的气体是燃烧烟气、冷却产品的热风、水蒸气、干燥产品的空气等混合气体,都通过总烟道集中排放,造成含氧量过高。砖瓦窑含氧量一般在 17%-20%之间,不同的操作条件和生产工艺有一些波动,2014 年至 2016 年调研和监测的 45 条砖瓦窑,含氧量详细情况见表 1。

 (二)国内外相关排放标准含氧量规定

调研的国内外砖瓦窑标准含氧量要求各不相同,明确提出了含氧量要求的如韩国、德国和我国台湾,以及欧盟 BAT 文件,规定含氧量分别为 16%、17%和 18%,美国、英国、印度没有明确要求含氧量,以实测值为准,不需要含氧量折算,详细情况见表 2。

砖瓦窑在实施行业专项排放标准之前执行的是《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB 9078-1996),其中规定砖瓦窑过剩空气系数 1.7,相当于烟气含氧量 8.6%。与砖瓦生产工艺相近的陶瓷行业在《陶瓷工业污染物排放标准》(GB 25464-2010)含氧量规定也是过剩空气系数 1.7,在 2014 年 12 月 12 日发布了陶瓷标准修改单,其中将喷85雾干燥塔、陶瓷窑烟气基准含氧量由 8.6%调整为 18%。综合考虑我国砖瓦工业生产工艺现状、砖瓦窑实测烟气含氧量情况,参考国内外相关标准,对烟气含氧量(过剩空气系数)进行修改,将人工干燥及焙烧窑烟气基准含氧量调整为 18%。

四、关于大气污染物排放限值的说明

(一)标准修订必要性

砖瓦工业目前执行的排放标准问题较大,由于砖瓦窑烟气基准含氧量规定为 8.6%,与行业 18%左右的实际烟气含氧量差异较大,造成限值过严,行业普遍超标。将烟气基准含氧量调整为 18%后,可与行业工艺匹配,但同时需要根据行业可行控制技术,对一般地区排放限值进行调整。另外,根据重点地区污染减排工作需要,应增加特别排放限值。

(二)排放限值与达标技术路线

污染物排放限值既与烟气含氧量折算基准有关,也与采取的可行控制措施有关。将含氧量修订为 18%后,根据可行控制技术确定的一般地区及重点地区限值见表 3。

1.颗粒物86

目前,砖瓦窑烟气颗粒物控制主要采用湿法除尘或脱硫除尘一

体化技术,个别采用天然气为燃料的大型砖瓦窑采取袋式除尘器,以煤为燃料的砖瓦窑没有采用袋式除尘器的,整个行业也没有使用电除尘器的应用实例。对于砖瓦生产中其他工序颗粒物控制,有些企业在产尘工序安装了袋式除尘器,很多企业颗粒物以无组织排放为主。

在当前环保形势下,需要提高砖瓦行业颗粒物控制水平,全面普及袋式除尘等高效除尘技术,以及湿法脱硫协同控制颗粒物技术。袋式除尘技术净化效率高,排放浓度一般能控制在 20mg/m3以下。采用湿法脱硫协同除尘(或脱氟),一般可将颗粒物浓度控制在 30mg/m3以下,后端强化除雾、水洗,减少脱硫二次颗粒物夹带,可进一步控制颗粒物浓度在 20mg/m3以下。

2.SO2

砖瓦行业 SO2控制主要采用湿法脱硫技术,其中双碱法脱硫和简易湿法应用最为普遍,个别企业用氨法脱硫,石灰/石灰石-石膏法等其他工艺鲜有应用。砖瓦行业湿法脱硫效率现状一般低于 80%,调研的 39 家隧道窑平均 SO2排放浓度为 320.8mg/m3,大部分企业需要脱硫技术改造,采用碱法、双碱法、氨法、石灰石膏法等,脱硫效率应高于 80%,将SO2排放浓度控制在一般地区 150mg/m

3、重点地区 100mg/m3以下。对禁煤区的砖瓦企业,全部使用天然气,取消内燃煤,SO2排放浓度很低,不需要上脱硫设施。

3.NOx87

目前,国内砖瓦企业没有开展脱硝技术应用的实例。砖瓦窑脱硝难度很大。砖瓦窑烧成温度在 850℃~1100℃之间,NOx 产生浓度低。按含氧量 18%计,调研的 36 家隧道窑平均浓度为

87.4mg/m3(范围 19~204mg/m3),有 6 条窑的排放浓度超过 150mg/m3。考虑到砖瓦窑 NOx 排放浓度相对较低和不具备脱硝技术,一般地区 200mg/m3不需要脱硝。重点地区 150mg/m3,通过调整燃料和生产工艺,进一步降低 NOx 排放浓度。

4.氟化物

氟化物主要来自于原料粘土,从调研和监测的数据看,砖瓦行业氟化物排放浓度较低,没有采取单独的控制技术,安装脱硫设施会协同脱除氟化物。个别企业可能氟化物排放浓度较高,需要采取干法或湿法除氟措施(从国外的经验分析,其去除率超过 90%),可控制在 3mg/m3以下。

(三)实施成本与效益

我国现有砖瓦企业中隧道窑企业约 1 万家,隧道窑约 2 万条,有些早期建设的断面在 4.6 米以下的隧道窑也逐渐落后面临淘汰,可以改造的隧道窑按 1 万条计。从近期调研的砖瓦窑看,一条窑的脱硫除尘设施投资约 320-350 万元,年运行费用约 240 万元,生产每块标砖增加成本 3-5 分钱。根据 39 家企业实测数据和产排污系数的燃烧废气量估算,一条年产 6000 万块标砖的砖瓦窑,颗粒物、SO2 排放量约 35.9t/a、88.2t/a,执行一般地区限值可减排颗粒物 27.7t/a、SO2 47.0t/a,执行特别排放限值可减排颗粒物 30.4t/a、SO2 60.7t/a。

(一)无组织排放控制的必要性

目前,我国砖瓦企业开始逐渐重视砖瓦窑废气治理,但无组织排放问题还没有引起足够重视。环保部门的监测和检查主要是针对有组织排放环节,还有相当一部分大气污染源以无组织的形式排放,需要收集后转变为有组织排放。目前从实际情况看,料场、堆场露天堆放、破碎筛分过程无封闭和集尘措施,轮窑顶部有很多投煤孔未密封,废气无组织排放量可达 40%以上,其他产尘点收集率也很低。

虽然对砖瓦工业制定并实施了严格的排放标准,但其污染问题没有得到有效解决,其中无组织排放是主要问题之一。因此,需要制定砖瓦企业无组织排放控制措施,这也是改善砖瓦企业污染现状的重要手段。

(二)无组织排放环节

砖瓦行业主无组织排放的环节主要包括:原料贮存、粉碎、成型、干燥、烧成等。破碎及制备成型:各种原料燃料的破碎筛分过程未在封闭厂房中进行,没有集尘和除尘设施。

干燥与焙烧:干燥室、焙烧窑烟气应有组织收集,经烟气治理设施处理后从排气筒排放;窑顶外加煤开放式贮存,窑顶投煤孔数量多,不操作时没有关闭;窑、窑车及周边清扫不及时、积尘多。除尘灰:除尘器灰仓出口未密封,除尘灰直接卸入未封闭地面;在除尘灰装车过程中未使用加湿系统,对运输车辆未进行苫盖等。

(三)无组织排放控制措施89

为实现无组织排放的有效控制,配料、粉碎、成型、烧成等工序都应采取必要的集中收尘措施,尽可能采用封闭式作业,配备除尘设施。所有工序生产过程与除尘设施同步运行,避免产生无组织排放。破碎及制备成型:各种原料燃料的破碎筛分过程应在封闭厂房中进行,配备除尘设施;页岩、煤矸石、煤等破碎筛分应在设备进、出料口等产尘点设置集气罩,配备除尘设施;配料及混料过程产尘点应设置集气罩,配备除尘设施。干燥与焙烧:干燥室、焙烧窑烟气应有组织收集,经烟气治理设施处理后从排气筒排放;窑顶外加煤应密闭贮存,窑顶投煤孔不操作时应及时关闭;加强窑的清扫,窑车在装砖前应进行清扫。除尘灰:除尘器应设置密闭灰仓并及时卸灰,除尘灰不落地;如采用车辆运输,在除尘灰装车过程中应使用加湿系统,并对运输车辆进行遮盖,除尘灰输送返回原料系统。

此外,砖瓦企业所用的燃料种类主要有煤矸石、煤,极个别企业使用天然气。随着环保压力的增大,一些重点城市出台相关政策,要求砖瓦生产企业以天然气为燃料替代原有煤或煤矸石,可以有效减少颗粒物无组织排放。

(四)一般地区与重点地区控制措施差异

对于一般地区,综合考虑砖瓦行业生产工艺、污染治理工作现状、借鉴其他行业污染防治技术文件等规定的无组织排放管理与控制要求,结合砖瓦行业特点提出了无组织排放控制措施。对比一般地区所提出的无组织排放控制措施,对重点地区提出90了两条更严格要求,包括:

1.煤矸石、煤储存于储库、堆棚中,棚内应设有喷淋装置,在物料装卸时洒水降尘。

2.车辆驶离厂区时应清洗车轮、清洁车身。

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