摘 要: 介绍了中国石灰工业适用的污染物排放国家标准和河北、山东等地方性污染物排放标准,分析了标准规定的基准氧含量值,以及颗粒物、二氧化硫、氮氧化物三种污染物的排放浓度限值水平及变化趋势。结果显示：目前三种污染物的最严限值分别为10 mg/ m3 、50 mg/ m3 、100 mg/ m3 ,标准中石灰窑的基准氧含量值集中在8%~ 10%。石灰工业企业应根据自身条件执行正确的排放标准及政策要求,做好生产管理和环境保护工作。
1 前言
石灰是石灰石、白云石等矿物原料经石灰窑900~1 100 ℃煅烧的产物,主要成分为氧化钙,作为一种使用历史悠久的建筑材料和工业原料,广泛应用在建材、钢铁、电石、有色、化工、环保等行业。改革开放以来,我国的石灰工业获得了长足的发展,钢铁、电石等行业用高品质石灰产量逐年升高,但整个石灰工业仍存在企业小而分散、落后、产能过剩、装备水平参差不齐以及环保设施缺乏、环境污染严重、相关标准规范缺乏等问题。
我国对环境保护要求日益提高,特别是大气污染治理问题,已是迫在眉睫、刻不容缓。钢铁、水泥、火电、陶瓷等行业的大气污染物排放标准不断进行修订和完善,而石灰工业因为企业结构等问题,一直没有出台相应的大气污染物排放标准。本文选取颗粒物、二氧化硫、氮氧化物三种污染物项目,对我国石灰工业适用的现有的国家和地方污染物排放标准进行了研究,分析了排放限值水平及其变化趋势,以期为石灰窑烟气治理提供指导。
2 国家排放标准
2. 1 炼钢工业大气排放标准
我国于2012 年7 月27 日首次发布《炼钢工业大气污染物排放标准》(GB28664 -2012),对钢铁联合企业内部的石灰窑大气污染物排放做出规定,不再执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996) 和《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996),其要求列于表1。
该标准对石灰窑、白云石窑的颗粒物排放限值进行了规定,但没有规定二氧化硫和氮氧化物的排放限值。
2. 2 电石工业排放标准
2018 年3 月2 日,国家环境保护部进行《电石工业污染物排放标准》[4] 第二次公开征求意见。该标准为首次编制,征求意见稿中规定了电石工业企业内部的石灰窑大气污染物排放标准,标准实施后将不再执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)和《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996),其要求列于表2。
2.3 铝工业排放标准
《铝工业污染物排放标准》[5] (GB25465-2010)首次发布于2010年9月27日,在2013年11月27日[6]、2017 年6 月13 日[7] 发布的修改单中分别增加特别排放限值和无组织排放的控制措施要求。该标准规定了铝工业企业中的石灰炉(窑)的大气污染物排放要求,见表3。
该标准的发布时间较早,各个污染物指标的限值都相对宽松,并且没有规定过量空气系数或者基准氧含量等折算要求。修改单中的特别排放限值要求明显加严,同时增加了氮氧化物的排放浓度限值要求,但依然没有增加折算要求。
2. 4 工业炉窑大气排放标准和大气综排
在以上钢铁、电石、有色等行业大气污染物排放标准规定范围之外,没有对应行业标准的石灰工业炉窑执行《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996),其他生产设施则执行《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996),相关要求列于表4。
工业炉窑大气和大气综排两个标准都是发布于1996 年,对我国当时的环境管理和空气治理发挥了重要作用,而二十多年之后,其规定的指标限值已经明显宽松。我国自2010 年之后已陆续出台了20 余项行业性排放标准。因此,虽然这两个标准依然有效,但实际使用意义不大。独立的石灰工业企业进行环境管理时,应参考相关行业性标准的排放限值或征求当前环境管理部门意见后进行相应的污染治理。
3 河北省排放标准
3. 1 钢铁工业大气排放标准
河北省是全国冶金行业大省,在2011 年11 月15 日即发布了地方标准《钢铁工业大气污染物排放标准》[8] (DB13/1461-2011),2015 年2 月15 日修订后发布《钢铁工业大气污染物排放标准》[9] (DB13/2169-2015)。随着国家对环保要求的不断提高,特别是京津冀及其周边地区污染治理的迫切需求,河北省在2016 年9 月发布公告[10] 要求全省区域内钢铁行业在执行地方标准的基础上,执行国家标准大气污染物特别排放限值。并于2018 年9 月19 日发布了《钢铁工业大气污染物超低排放标准》[11](DB13/2169-2018)。河北省的地方钢铁工业标准中对钢铁企业内的石灰煅烧窑、白云石窑等排放限值做出规定,其要求列于表5。
由表5 可以看出,河北省的钢铁工业排放标准是一个逐渐完善、逐渐变严的过程。超低排放标准中8% 的基准氧含量与国家炼钢工业标准一致,而三种污染物的排放限值则大幅削减,10、50、150的指标也为其他石灰相关标准的制修订提供了参考。
3. 2 石灰行业大气排放标准
河北省环境保护厅在2012 年11 月28 日发布了地方标准《石灰行业大气污染物排放标准》[12](DB13/1641-2012),对钢铁工业企业石灰窑、白云石窑之外的石灰行业大气污染物排放做出规定,其要求列于表6。
标准中对折算的要求描述为“灰窑含氧量按16%计算。当实测含氧量低于16% 时,以实测浓度为准,不进行折算。” 与目前石灰窑常见的8% 相比,16%的基准氧含量明显过高,再结合其限值指标来看,该标准的排放要求整体较为宽松。
4 山东省排放标准
4. 1 钢铁工业大气排放标准
山东省的地方环境标准制修订工作开展较早,目前已形成了较完善的大气污染物排放标准体系。其在2008 年即发布了地方标准《钢铁工业污染物排放标准》[13] (DB37/990-2008),2013 年5 月24 日第一次修订后发布了《山东省钢铁工业污染物排放标准》[14] (DB37/990 -2013),其中新增了炼钢工段中石灰窑、白云石窑的排放要求。2018 年9 月28 日对再次修订的《钢铁工业大气污染物排放标准》[15](征求意见稿)进行第一次公开征求意见。两次修订中的石灰相关规定内容列于表7。
从表7 可以看出,山东省钢铁工业中石灰生产的相关规定也是一个从无到有、从宽到严的完善过程,其最新征求意见稿的限值与河北省超低排放标准限值接近,甚至在重点控制区的氮氧化物限值还要严于河北省超低排放标准。
4. 2 建材工业大气排放标准
山东省在2013 年首次发布《山东省建材工业大气污染物超低排放标准》[16] (DB37/2373-2013),2018 年7 月3 日第一次修订后发布《建材工业大气污染物排放标准》[17] (DB37/2373-2018),其中增加了石灰工业大气污染物的排放控制要求,山东省钢铁工业企业石灰生产设施之外的其他石灰工业生产管理按此标准执行,其要求内容列于表8。
该标准与钢铁工业排放标准重点控制区的限值一样,一般控制区的颗粒物和氮氧化物排放限值略高一些,而10%的基准氧含量也高于钢铁工业中的8%,总体上比钢铁工业标准中对石灰生产排放的要求宽松。
5 其他地区工业炉窑标准
没有地方行业标准的地区,则执行地方工业炉窑标准,我国的地方工业炉窑标准中石灰工业炉窑适用的排放限值要求列于表9。
北京市地方标准《冶金、建材行业及其它工业炉窑大气污染物排放标准》[23] (DB11/237 -2004)的发布时间太早,指标不完整且限值过于宽松,未列在上表中。表中标准规定的颗粒物排放限值集中在20、30 mg/ m3,二氧化硫浓度限值集中在100 mg/ m3,氮氧化物浓度限值范围在200~400 mg/ m3,这两项指标最严的为江苏省二次征求意见稿的80 mg/ m3 和180 mg/ m3,基准氧含量则集中在9%。
6 指标分析
选取上述除工业炉窑大气、大气综排之外的国家标准3 项,河北省、山东省地方标准各2 项中的新建企业排放限值(其中国家电石工业及山东钢铁工业大气为一次征求意见稿,山东省地方标准选取新建企业一般控制区限值),按照标准发布(征求意见)时间的先后排序,对标准中规定的折算要求、污染物排放限值进行如下分析。
6. 1 折算要求
大气污染物排放标准中规定过量空气系数或基准氧含量,主要是为了防止人为对烟气进行稀释。基准氧含量排放浓度折算方法计算公式如下:
c = c' × 21 - O2 21 - O'2
其中: c 为大气污染物基准氧含量排放浓度(mg/ m3); c' 为实测的大气污染物排放浓度(mg/ m3); O'2 为实测的氧含量(%); O2为基准氧含量(%)。
以上7 项标准中铝工业排放标准未规定折算要求,其他6 项标准规定的基准氧含量值如图1 所示。除去河北石灰工业的16%,其他标准对石灰窑规定的基准氧含量集中在8%~ 10%,涵盖了钢铁、电石和建材工业,基本可以反映出我国石灰窑在此指标上的水平。
6. 2 颗粒物排放限值要求
各标准中新建企业石灰窑的颗粒物排放浓度限值及变化趋势如图2 所示。趋势上看,颗粒物的限值指标逐渐减小,现在基本都在30 mg/ m3 以下。山东省新建企业的一般控制区为15 mg/ m3,重点地区则为10 mg/ m3,与铝工业的特别排放限值及河北钢铁大气超低标准一样为当前的最严限值。其他设施的颗粒物限值与石灰窑基本相同,不做单独讨论。
6. 3 二氧化硫排放限值要求
各标准中新建企业石灰窑的二氧化硫排放浓度限值及变化趋势如图3 所示。国家炼钢工业大气标准中没有规定二氧化硫排放限值,河北石灰的基准氧含量为16%,如果按照9% 进行修正则浓度限值相当于240 mg/ m3,因此二氧化硫浓度限值趋势也是逐渐减小的,目前的最严限值为50 mg/ m3。
6. 4 氮氧化物排放限值要求
各标准中新建企业石灰窑的氮氧化物排放浓度限值及变化趋势如图4 所示,按照标准发布时间排序逐渐减小。国家炼钢工业标准和铝工业标准中没有规定新建企业的氮氧化物排放限值,但铝工业标准中规定的特别排放限值与山东省建材工业、钢铁工业(一次征求意见稿)标准中的重点控制区一样,同为100 mg/ m3, 比河北钢铁超低排放标准的150 mg/ m3还要严格。
7 结论与建议
(1) 目前,石灰工业没有统一的大气污染物排放标准,通过研究国家及河北、山东等地区的地方行业标准中对石灰设施的排放规定,可以看出石灰窑的大气污染物排放规定从无到有、逐渐变严,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物三个污染物目前最严的排放限值分别为10 mg/ m3、50 mg/ m3、100 mg/ m3,基准氧含量值集中在8%~10%。
(2) 在污染物排放标准执行上,石灰工业企业应按照地方优先于国家、行业性优先于综合性的原则,根据地区要求及企业性质,合理正确地选用排放标准。
( 3) 应密切关注国家和地方的最新政策,明确生产设施所属的区域划分。按照执行特别排放限值规定、实施超低排放意见、打赢蓝天保卫战行动计划、秋冬季大气污染物综合治理攻坚行动方案等政策要求,认真贯彻落实生产管理和环境保护工作。
