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水泥工业大气污染物排放标准

（征求意见稿）

编制说明

河北省《水泥工业大气污染物排放标准》编制组

2018年4月

项目名称：

水泥工业大气污染物排放标准

标准编制单位：

河北省环境工程评估中心

标准编制组成员：

王碧琳、刘冉、杨士超、王春敏、马学军、曹鑫、王素欣

1项目背景1

1.1项目来源1

1.2主要工作过程1

2标准制订的必要性、制定原则和技术路线3

2.1标准制定的必要性3

2.2标准制定原则和技术路线5

3河北省水泥工业污染现状7

3.1河北水泥工业分布及生产状况7

3.2生产工艺及产污环节分析7

3.3河北省水泥工业污染控制措施及排放现状9

3.4污染物排放情况9

3.5河北省水泥工业主要问题分析11

3.6国内外相关标准借鉴12

3.6.1国外相关标准12

3.6.2国内相关标准14

4污染控制技术分析16

4.1颗粒物16

4.2氮氧化物19

4.3二氧化碳20

4.4其他污染物21

4.5无组织排放控制21

5排放限值的确定21

5.1污染源与时段划分21

5.2污染物控制项目22

5.3大气污染物排放限值制订依据22

5.4技术与管理要求24

6强制性标准的建议说明25

7贯彻标准的措施建议25

8标准实施后的企业成本核算和环境效益26

9对实施本标准的建议26

1项目背景

1.1项目来源

为贯彻落实中华人民共和国环境保护部2018年第9号《关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告》、河北省环境保护厅《河北省蓝天保卫战三年作战计划（2018-2020年）》相关要求，充分发挥地方标准在控制污染排放、调节行业准入和压减落后产能中的积极作用，进一步降低水泥熟料制造企业大气污染物排放，有序推进水泥行业去产能的科学性、精准性，提升和改善河北省大气环境质量，省环保厅决定强化标准倒逼机制，以国家标准为基础，结合我省实际，制定更加严格的地方标准，进一步加强对水泥工业的污染物排放控制。

项目已申报省质量技术监督局立项。

省环保厅委托河北省环境工程评估中心牵头开展标准编制。

1.2主要工作过程

标准编制组于2018年3月启动了标准编制工作，编制组首先根据2017年度我省发放的水泥行业排污许可证，对全省水泥行业生产及污染治理情况进行了梳理汇总，同时搜集了我省周边和国内其他省（市）以及发达国家和地区水泥行业污染物排放标准，对控制措施进行了深入研究；在此基础上，选择有代表性的企业进行了现场调研，并结合省控企业污染源在线监控数据进行分析，基本掌握了河北省水泥工业的污染治理技术和水平，了解了水泥工业生产和污染治理的发展变化和趋势；形成了《标准》框架及内容，通过组织工艺技术、污染治理相关技术力量几次讨论和研究，形成了目前的《标准》（征求意见稿）及其编制说明。

具体工作程序如下：

（1）成立编制组

2018年3月成立《河北省水泥工业大气污染物排放标准》编制组，开展标准编制工作；

（2）资料调研

2018年3月28日-4月10日标准编制组对国内外相关排放标准、污染防治技术、行业相关政策要求和环保要求等内容进行资料调研。

（3）4月对河北省内现有的水泥生产企业开展现场调研

截止2018年4月，河北省发放水泥行业排污许可证197家，主要分布在唐山、石家庄、邢台、邯郸等地。

全省共有熟料生产企业64家，熟料生产线82条，全省熟料总产能约7320万吨，其中特种水泥熟料产能25万吨。

全省共有水泥粉磨生产线288条，产能约1.96亿吨。

为全面了解河北省水泥生产企业的工艺技术水平和环境管理状况，标准编制组对有代表性的水泥企业进行了现场调研，详细了解企业的生产工艺流程、原辅材料类型、产污环节、污染防治技术、排放水平、管理状况等情况，收集了这些企业的污染物排放数据。

（4）形成《标准》（征求意见稿）

编制组对调研资料进行了综合分析，并对比周边省市相关标准政策，对《标准》框架及标准内容进行讨论，结合国家《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2013）（2017年修订单征求意见稿），起草形成了《标准》（征求意见稿）和编制说明，并提交河北省环保厅科技处。

2标准制订的必要性、制定原则和技术路线

2.1标准制定的必要性

（1）河北省污染减排的需要

《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》（国发〔2016〕74号）在“推进工业污染物减排”中要求：

“以削减挥发性有机物、持久性有机物、重金属等污染物为重点，实施重点行业、重点领域工业特征污染物削减计划”。

在“强化主要污染物减排”中要求：

“分区域、分流域制定实施钢铁、水泥、平板玻璃、锅炉、造纸、印染、化工、焦化、农副食品加工、原料药制造、制革、电镀等重点行业、领域限期整治方案，升级改造环保设施，确保稳定达标”。

因此，加严水泥工业排放标准是确保水泥行业完成升级改造的重要保障。

环保部2018年发布了《关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告》（2018年第9号），决定在京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值。

河北省10个市（区）位于大气污染传输通道，加严水泥工业排放标准是河北省污染减排的需要。

（2）河北省化解过剩产能的需要

产业结构偏重是造成河北大气污染严重的根本原因之一，为着力推动产业转型升级，2013年起过去5年间，河北累计压减水泥产能7057万吨。

目前，河北产业结构调整已进入去、调、转联动发力协同推进的新阶段，2018年，河北省计划压减水泥产能110万吨。

因此，通过加严水泥行业排放标准，依规引导企业走低消耗、低排放、高质量的发展之路，进一步推进我省水泥行业有序、科学、精准的完成过剩产能的化解任务。

（3）河北省环境管理工作的需要

《河北省蓝天保卫战三年作战计划（2018-2020年）》中明确要求：

加强大气污染综合治理，编制实施蓝天保卫战三年作战计划和冬季清洁取暖三年规划，大力开展工业企业全面达标排放行动。

通过提高节能环保标准，全面深化企业治理，可有效倒逼行业过剩产能退出。

因此，加严水泥工业排放标准是河北省环境管理工作的需要。

2.2标准制定原则和技术路线

2.2.1标准制定的原则

（1）衔接性原则

目前，河北省水泥工业企业大气污染物排放执行《水泥工业大气污染物排放标准》（DB13/2167—2015），控制的污染物主要有：

颗粒物、SO2、NOx、氟化物、汞及其化合物、氨。

用水泥窑协同处置固体废物，除执行上述标准外，还执行河北省和国家相应的污染控制标准规定。

本标准制定过程充分考虑了与现行标准的衔接性，即与国家和地方有关的环境法律法规、标准协调配套，与环境保护的方针政策相一致。

（2）先进性原则

鉴于河北省大气污染现状和污染物总量减排的严峻形势，本标准的制定比对了国外发达国家污染控制情况，结合国内工艺和技术发展现状和趋势，本着促进环保技术进步的原则，制定此标准。

（3）可行性原则

本标准制定在充分了解河北省水泥工业总体发展水平的基础上，提出符合河北省实际情况的污染物排放标准，力求使标准科学客观、技术上可行、经济上合理、可操作性强。

2.2.2技术路线

本课题编制的技术路线如图2-1。

图2.1《河北省水泥工业大气污染物超低排放标准》编制说明技术路线

3河北省水泥工业污染现状

3.1河北水泥工业分布及生产状况

截止2018年4月，河北省发放水泥行业排污许可证197家，主要分布在唐山、石家庄、邢台、邯郸等地。

全省共有熟料生产企业64家，熟料生产线82条，全省熟料总产能约7320万吨，其中特种水泥熟料产能25万吨。

全省共有水泥粉磨生产线288条，产能约1.96亿吨。

河北省水泥行业产能分布情况见表1-1。

表1-1河北省水泥产能分布情况

序号

地区

企业数量

熟料生产线条数

熟料产能（万t/a）

水泥粉磨生产线条数

水泥产能（万t/a）

唐山

2200

107

6800

石家庄

1520

2670

邯郸

580

2400

邢台

930

1800

承德

710

1760

保定

600

1000

秦皇岛

430

750

张家口

210

800

衡水

——

450

沧州

——

600

廊坊

140

500

定州

——

辛集

——

总计

197

7320

288

19610

目前，金隅集团、冀东水泥是河北省水泥行业的龙头和中坚力量。

其中冀东集团在省内有14家企业，有18条熟料生产线，熟料产能2100余万吨；金隅集团在我省有10家企业，有15条熟料生产线，熟料产能1500余万吨。

另外，曲寨集团也是我省较大的水泥企业，熟料产能400万吨左右，代表我省水泥工业向规模经济方向发展。

3.2生产工艺及产污环节分析

水泥生产通常分为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨3个阶段。

石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配为成分合适、质量均匀的生料，这一过程称为生料制备；生料经预热器或预分解系统预热/分解后，在水泥窑内煅烧至部分熔融所得到的以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，称为熟料煅烧；在熟料中加入适量石膏、矿渣、或外加剂共同磨细成为水泥成品，对水泥成品进行检验，合格的水泥包装或散装出厂。

水泥生产工艺流程详见图3.1。

原料调配

生

料

制

备

熟料煅烧

水泥粉磨

水泥熟料煅烧主要有二种方式：

一种是以回转窑为主要生产设备，包括新型干法窑、预热器窑、余热发电窑、干法中空窑、立波尔窑、湿法回转窑；另一种则是以立式窑为主要生产设备，包括普通立窑和机械化立窑。

目前河北省水泥生产线主要是新型干法回转窑。

新型干法技术的核心是水泥熟料煅烧的窑外预分解技术，它是在悬浮预热技术的基础上发展起来的，不同型式的分解炉与各种预热器组成了不同类型的窑外分解系统。

与在回转窑内完成预热、分解、烧结多个过程的传统工艺相比，它将熟料煅烧过程变成为在两套独立的设备内进行的两阶段操作：

既在悬浮预热器和分解炉内完成生料预热和石灰石分解（CaCO3→CaO+CO2，900℃）；在回转窑内高温条件下（1400-1500℃）完成熟料烧成（形成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等）。

由于在分解炉内引入第二热源（使用约60%的燃料），降低了烧成带热负荷，提高了回转窑运转率和生产能力，同时也使能源消耗、污染物（特别是NOx、SO2）排放大大降低。

现代化新型干法系统集五级悬浮预热器、改进型分解炉和回转窑、多通道燃烧器、第四代篦冷机、窑头窑尾余热发电等多项技术于一体，再与新型节能粉磨系统、原燃料预均化系统、计量与自动化控制系统等组合在一起，代表着当代水泥生产的最高技术水平。

3.3河北省水泥工业污染控制措施及排放现状

河北省水泥生产企业污染控制措施主要针对颗粒物、氮氧化物污染进行治理。

由于水泥窑内为碱性气氛，通常情况下SO2排放浓度较低，因此未采取脱硫措施。

颗粒物治理措施主要包括有组织排放源安装高效布袋除尘器；物料堆存、输送、转运等易产生无组织排放的环节采取措施减少颗粒物的无组织排放等。

根据发放的排污许可证统计，截止2018年4月，河北省新型干法生产线有82条，95%以上安装了SNCR脱硝装置。

3.4污染物排放情况

标准编制组对我省部分企业进行了现场调研，调研企业水泥窑窑尾废气污染物治理措施如下：

颗粒物采取高效布袋除尘器设施；未安装脱硫措施；脱硝采取“低氮燃烧+分解炉分级燃烧+SNCR”设施，并对上述企业2017年水泥窑窑尾自动监测数据进行了分析。

数据如下表所示。

表4-1调研企业A一公司1号线窑尾各污染物排放浓度一览表

主要污染物

水泥窑窑尾排放口

浓度范围

浓度分类

占比

颗粒物

0～160.45

≤10

93.32%

＞10，≤20

6.62%

＞20

0.06%

SO2

0～47.53

≤50

100%

NOx

0～737.64

≤50

34.60%

＞50，≤150

3.96%

＞150，≤260

61.30%

＞260

0.14%

单位：

mg/m3

表4-2调研企业A一公司2号线窑尾各污染物排放浓度一览表

主要污染物

水泥窑窑尾排放口

浓度范围

浓度分类

占比

颗粒物

0～29

≤10

93.50%

＞10，≤20

6.46%

＞20

0.04%

SO2

0～237.18

≤50

99.91%

＞50

0.09%

NOx

0～737.64

≤50

34.46%

＞50，≤150

4.79%

＞150，≤260

60.65%

＞260

0.10%

单位：

mg/m3

表4-3调研企业A二公司1号线窑尾各污染物排放浓度一览表

单位：

mg/m3

主要污染物

水泥窑窑尾排放口

浓度范围

浓度分类

占比

颗粒物

0～40.39

≤10

93.02%

＞10，≤20

6.93%

＞20

0.05%

SO2

0～121.01

≤50

99.92%

＞50

0.08%

NOx

0～258.66

≤50

38.78%

＞50，≤150

4.65%

＞150，≤260

56.57%

表4-4调研企业A二公司2号线窑尾各污染物排放浓度一览表

单位：

mg/m3

主要污染物

水泥窑窑尾排放口

浓度范围

浓度分类

占比

颗粒物

0～19.8

≤10

98.83%

＞10，≤20

1.17%

SO2

0～81.44

≤50

99.97%

＞50

0.03%

NOx

0～366.23

≤50

43.03%

＞50，≤150

6.12%

＞150，≤260

50.82%

＞260

0.03%

表4-5调研企业B53号一线窑尾各污染物排放浓度一览表

单位：

mg/m3

主要污染物

水泥窑窑尾排放口

浓度范围

浓度分类

占比

颗粒物

0.25～1233.12

≤10

73.71%

＞10，≤20

9.81%

＞20

16.48%

SO2

0～2357.81

≤50

89.37%

＞50

10.63%

NOx

0～1233.76

≤50

27.56%

＞50，≤150

24.30%

＞150，≤260

47.53%

＞260

0.61%

表4-6调研企业B65号二线窑尾各污染物排放浓度一览表

单位：

mg/m3

主要污染物

水泥窑窑尾排放口

浓度范围

浓度分类

占比

颗粒物

0.35～690.72

≤10

61.11%

＞10，≤20

21.97%

＞20

16.92%

SO2

0～230.03

≤50

96.23%

＞50

3.77%

NOx

0～1067.08

≤50

29.36%

＞50，≤150

15.69%

＞150，≤260

54.51%

＞260

0.17%

根据对河北省部分水泥生产企业污染物排放资料的收集，水泥生产企业的污染物排放情况大致如下：

（1）颗粒物治理措施：

由于近几年过滤材料的技术革新与进步，我省水泥企业目前多采用覆膜滤料布袋除尘器，颗粒物排放得到有效控制，排放浓度绝大部分都在10mg/m3以下。

（2）二氧化硫治理措施：

由于水泥窑内有大量CaO存在，为碱性环境，因此水泥窑的SO2排放浓度较低，根据历史检测数据及本次调研，我省水泥窑的SO2浓度大多低于50mg/m3。

（3）氮氧化物治理措施：

我省水泥窑多采用“低氮燃烧+分解炉分级燃烧+SNCR脱硝”，氮氧化物排放浓度大多在150-260mg/m3，符合我省的《水泥工业大气污染物排放标准》（DB13/2167—2015）第II时段排放限值要求。

3.5河北省水泥工业主要问题分析

本次调研发现，河北省水泥行业存在的主要问题：

我省水泥熟料生产企业大多采用选择性非催化还原脱硝技术（SNCR），脱硝反应需要较高的温度（850-950℃），氨水喷入位置为粉尘高浓度区，其反应效率最高为70%，且易受到窑烧成温度的影响，过量的喷入氨水，不仅无法反应更易造成氨逃逸的超标。

窑尾系统还原气氛对氮氧化物有还原作用，但过强的还原气氛易造成一氧化碳浓度的成倍升高，造成能耗的巨大浪费。

SCR选择性催化还原脱氮技术受制于反应温度局限及高浓度粉尘对催化剂的破坏作用，目前正在前期实验阶段，清华大学、山东、北京等地已有多家环保公司开展低氮技术研究，金隅冀东水泥、中建材等行业集团也在深入进行技改试验，尚未有成熟稳定的运行技术。

3.6国内外相关标准借鉴

3.6.1国外相关标准

根据国家现行《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2013）编制说明，美国、欧盟、德国、日本等国家和地区的水泥行业大气污染物排放标准限值大致如下。

（1）美国

美国在联邦法规典40CFR60SubpartF中列出了针对水泥行业常规大气污染物的排放控制限值，排放限值见表3，其限值制定是基于最佳示范技术（BDT）

表3美国水泥工业相关标准限值

受控设施/工艺

污染物

1971.8.17-2008.6.16建设、重建、改建

2008.6.16后建设、重建、改建

说明

水泥窑（包括）

0.3磅/吨生料（干态）

0.01磅/吨熟料（~2mg/m3）

1磅≈0.454kg，按每吨熟料2000~3000m3烟气量计算

不透光率

20%

NOx

—

1.5磅/吨熟料（~300mg/m3）

SO2

—

0.4磅/吨熟料（~80mg/m3）

熟料冷却机

0.1磅/吨生料（干态）

0.01磅/吨熟料

不透光率

10%

其他——原料磨；水泥磨；原料干燥机；原料、熟料及水泥产品贮库；输送系统转运点；包装；散装水泥装卸系统等

不透光率

10%

（2）欧盟

欧盟在其综合污染预防与控制（IPPC）指令中，对各典型行业（包括水泥行业）提出污染物排放要求。

为配合IPPC指令以及许可证制度的实施，根据各成员国和工业部门的信息交流成果，欧盟委员会出版了33份行业BAT参考文件（BREF）。

水泥行业BAT文件最初发布于2001年12月，最新的文件是2010年5月，相应BAT排放要求见表4。

表4欧盟水泥工业相关标准限值

污染物

排放源

BAT相关排放水平

说明

颗粒物

水泥窑

＜10-20mg/m3

冷却、粉磨

＜10-20mg/m3

其他产尘点

＜10mg/m3

NOx

预热器窑

＜200-450mg/m3

1.窑况良好时，可实现＜350mg/m3有三家企业可达到200mg/m3排放水平。

2.如果采用初级措施/技术后，NOx＞1000mg/m3，则BAT排放水平为500mg/m3。

立波尔窑、长窑

400-800mg/m3

基于初始排放水平和氨溢出率。

SO2

水泥窑

＜50-400mg/m3

与原料中S含量有关

（3）德国

德国在《联邦排放控制法》下辖的《空气质量控制技术指南》中规定了对水泥工业的大气污染排放限值。

最新版（2002年）的《空气质量控制技术指南》对水泥行业的污染物排放要求为：

颗粒物20mg/m3、SO2350mg/m3、NOx500mg/m3（一般行业为350mg/m3）、氟化物3mg/m3。

（4）日本

日本对水泥工业的颗粒物排放限值区分了一般地区和特殊地区，一般地区的限值为100mg/m3，特殊地区的限值为50mg/m3。

日本对水泥工业的NOx排放限值要求为500mg/m3和700mg/m3。

本标准限值与国外相关标准对比见表5（只列水泥窑的）。

表5本标准限值与国外相关标准对比情况一览表

序号

国外标准

标准限值

粉尘

SO2

NOx

氟化物

美国

Pm0.01磅/吨熟料（~2mg/m3）

0.4磅/吨熟料（~80mg/m3）

1.5磅/吨熟料（~300mg/m3）

欧盟BAT

＜10-20mg/m3

＜50-400mg/m3

＜200-450mg/m3

德国

20mg/m3

350mg/m3

500mg/m3

3mg/m3

日本

一般地区100mg/m3

特殊地区50mg/m3

500mg/m3

本标准

30mg/m3

100mg/m3

320mg/m3

5mg/m3

3.6.2国内相关标准

（1）国家标准

国家现行的《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2013）的相关限值见表6。

表6国家标准限值（单位：

mg/m3）

生产设备

污染物

现行标准

总体要求

重点地区

水泥窑及窑磨一体机

颗粒物

二氧化硫

200

100

氮氧化物

400

320

氟化物

氨

汞及其化合物

0.05

烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机

颗粒物

破碎机、磨机、包装机及其它通风生产设备

颗粒物

散装水泥中转站及水泥制品生产

水泥仓及其他通风生产设备

（2）北京市地方标准

北京市《水泥工业大气污染物排放标准》（DB11/1054-2013）规定：

自2016年1月1日起，现有污染源执行表7中第II时段的排放限值。

表7北京市地方标准

时段

受控工艺或设备

颗粒物

二氧化硫

氮氧化物（以NO2计）

氟化物（以总F计）

汞及其化合物（以Hg计）

氨a

第II时段

水泥制造

水泥窑及窑尾余热利用系统

200

0.05

烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机

破碎机、磨机、包装机及其它通风的生产设备

散装水泥中转站及水泥制品生产

水泥仓及其它需要通风的生产设备

a适用于水泥窑烟气脱硝使用含氨还原剂的情况。

（3）山东省地方标准

山东省《建材工业大气污染物排放标准》（DB37/2373-2013）规定：

现有企业和新建企业分别执行表8中规定的“现有企业”与“新建企业”大气污染物排放浓度限值。

表8山东省建材工业大气污染物排放浓度限值

单位：

mg/m3

工业

受控工艺或设备

污染物项目

现有企业

新建企业

水泥

矿山开采：

破碎机及其他通风生产设备

颗粒物

水泥制造：

水泥窑及窑磨一体机

颗粒物

二氧化硫

200

100

氮氧化物（以NO2计）

800

400[1]

300[2]

氟化物（以总F

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