脱硝预期考验水泥业
2011年，作为约束性指标之一的氮氧化物指标不降反升，显现出氮氧化物削减的难度。作为氮氧化物排放的重点行业，水泥行业氮氧化物排放问题成为环保部门和媒体关注的热点，各种数据、观点、议论、主张屡见报端，认为水泥工业必须大幅减排氮氧化物的声音高涨。
对此，笔者完全同意，随着国家环保形势的发展，现行水泥工业氮氧化物排放800mg/m3的国家标准确实应该修订。
水泥行业究竟应该怎样削减氮氧化物？笔者认为应该采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、研讨协调制订各方面共同可持续发展的最佳可行方案，修订水泥工业氮氧化物排放的新国标。为此，首先必须搞清楚现今水泥工业实际氮氧化物排放量是多少，这是修订新国标最根本的基础。 我国水泥工业氮氧化物排放知多少？ 要搞清楚水泥工业氮氧化物的准确排放总量，还要进行更多的实测、核查和技术探究
根据《中国水泥年鉴》所载，2006~2008年我国水泥工业的氮氧化物排放量分别为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。
从2009年开始，笔者再也没有找到国家权威机构公布的水泥工业氮氧化物排放量的数据。但从环境保护部公布的数据得知，我国2009和2010年的氮氧化物总排放量分别是1692.7万吨和2273.6万吨，其中，水泥工业氮氧化物排放占总量的10％。
查阅2006~2008年全国工业氮氧化物排放的数据，那些年我国水泥工业氮氧化物排放约为全国工业总排放量的5％。如今，我国水泥工业氮氧化物排放突然飙升，排放量从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％。
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有代表性的9座1500t/d~5000t/d新型干法水泥窑进行了氮氧化物排放检测。结果表明，≥5000t/d、≥2500t/d和≤1500t/d水泥窑的氮氧化物排放浓度分别平均为600mg/m3、1100mg/m3和1600mg/m3。此外已知水泥立窑的氮氧化物排放一般为360mg/m3，即吨熟料排放氮氧化物为0.58kg。加权计算可得水泥工业2009年氮氧化物排放总平均值约为700mg/m3，如吨熟料废气量按1600m3~2000m3计，则吨熟料氮氧化物排放为1.12kg~1.40kg。2009年熟料产量10.1亿吨。于是2009年水泥工业氮氧化物排放量为113万吨~141万吨，这一数值与2008年76.46万吨可以衔接上。
2012年2月，浙江省兰溪市公布了其境内的南方水泥、红狮、金圆、双狮、虎鹰等水泥公司所属10余座新型干法水泥窑氮氧化物排放的检测数据，其平均值为669mg/m3，即吨熟料氮氧化物排放为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，要搞清楚水泥工业氮氧化物的准确排放总量，建议还需要进行更多的实测、核查和技术探究。
氮氧化物排放标准修订到多少为宜？ 吨熟料氮氧化物排放多少千克才是控制氮氧化物的关键
在国家经济和环保发展需要的前提下，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，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，需要精心组织和领导，更需要决策层的视野和智慧。
笔者建议尽快组织修订水泥工业氮氧化物排放标准，要提出修订到什么程度、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，供主管部门最终决策、颁布实施。
目前，有来自各界的各种想法和说法，各抒己见完全正常，但媒体报道不应偏颇。比如，有报道称我国水泥厂的环保排放全都不合格。事实上，我国新型干法水泥厂绝大多数均已全面符合现行国家排放标准。只是假设将现行氮氧化物排放标准由800mg/m3改为300mg/m3，那么现在的水泥厂在这一指标上就可能全都不合格了。
笔者承认，水泥行业虽然已在酝酿氮氧化物减排问题，但并未料到标准会如此严格。因而，直觉反映可能考虑行业运行成本和利润因素较多。
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，国家是否可以像对待火力发电厂氮氧化物减排一样给予水泥厂适当的脱硝激励政策，引导各行业实现共同可持续发展。
至于我国水泥工业氮氧化物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/m3～800mg/m3，约吨熟料氮氧化物排放0.8kg~1.28kg；德国200mg/m3～400mg/m3，约吨熟料氮氧化物排放0.32kg~0.64kg；日本300mg/m3~600mg/m3，约吨熟料氮氧化物排放0.48kg~0.96kg；美国400mg/m3~700mg/m3，约吨熟料氮氧化物排放0.64kg~1.12kg)酌情而定，分地区分阶段实施为宜。
其实，在水泥生产中，吨熟料氮氧化物排放多少千克，这项限值才是控制氮氧化物排放总量的关键所在。
水泥企业该怎样减排氮氧化物？ 主要问题在于设计是否合理以及操作经验
如今，水泥工业氮氧化物减排问题备受关注，除国家总体意图和媒体报道之外，也有一些脱硝设备供应商希望借此制造“商机”。但是，这类企业情况相差悬殊，良莠不齐，水泥企业务必认真辨别，谨慎选择。
笔者上世纪八九十年代曾在欧美和中东生产管理过大型PC窑水泥厂，包括SNCR脱硝系统的经验，认为我国的水泥企业最好先冷静面对有关厂商的宣传和促销，把主导精力转到水泥窑生产系统上来，结合原、燃料成分性能分析，探求水泥窑系统的最佳操作参数，找出问题所在。
首先，要把现有水泥窑调整到稳定优化状态，其氮氧化物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，就应对这两项先进行升级技改，更新采用高燃烧推动力、低一次风量、低氮氧化物的新型燃烧器；分解炉及煤料风管均改造成拥有氮氧化物还原区的阶段燃烧型式。
经验表明，仅这两项措施加之窑系统的稳定优化操作，可将氮氧化物排放削减到500mg/m3左右，而且费用较低，见效快，长期效益较显著。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多年，效果显著。
在圆满地完成第一步骤以后，如果还需要进一步削减氮氧化物排放，才可考虑进入第二步骤，即选择安装SNCR或SCR脱硝装置。
目前，在许多人似乎还不太清楚的情况下，这些脱硝系统被披上了一层神秘的面纱，价格不菲，利润颇丰，若水泥企业贸然采用，最终效果往往难以确保。必须提醒最终用户，要达到经济有效的目的，主要问题在于设计是否合理以及操作经验的探索与积累。
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，运转在欧洲的有60余套，占欧洲投产水泥窑总数的9.2％(60/650)，在德国有28套，占德国投产水泥窑总数的40％(28/68)，远非流传所说的“普及率达70％”的情况。
至于SCR系统，第一套工业规模试验装置于2011年3月在德国Rohrddorf 市的Sudbayer 水泥厂(SPZ)投产，因这是一家老厂的全面升级技改工程，这一SCR系统仍处于研究性调试阶段。全球水泥企业采用SCR系统的，至今仅此1套。
据笔者估计，在SNCR系统操作熟料、运行正常，还原剂和氮氧化物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，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和瑞典PetroMiljo 公司20多年的实践经验，SNCR系统采用氨水为还原剂时，其氮氧化物削减率可达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加2.7％；如果采用尿素为还原剂，则SNCR对氮氧化物的削减率将会下降到70％左右，尿素的成本则提高为吨熟料两欧元，水泥售价将增加4.3％。但我国的实际情况、价格和对氨水的管理能力等与欧洲差别较大，上述数据仅供参考。
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