建卫陶工业污染物排放标准发布征求意见

建卫陶工业污染物排放标准发布征求意见

建筑卫生陶瓷工业在2010年前执行的《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996),对控制建筑卫生陶瓷工业大气污染物的排放、保护环境和推动行业环保技术进步发挥了重要作用。2010年开始执行《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010),对整个陶瓷工业提出了更为严格的环境保护要求,在该标准颁布实施后的这一段时间里,建筑卫生陶瓷行业内的领先企业积极响应,首先在污水排放上争取做到零排放,效果明显,进而在大气污染物的执行过程中发现在颗粒物、氟化物、氮氧化物等项目,即使使用较为先进的环保设施,但还有较高几率超出国家标准,针对这种情况,行业内大企业邀请研究院校的环保专家进行现场诊断,并与环保设备供应商制定方案,在改造既存设备的基础上,试验各种办法,不仅引入意大利、德国等国际先进设备、工艺,还根据国内的实际情况,大胆创新,研究了很多新环保技术,力争达到环境治理的先进水平,为新时期的环保事业做出行业内应有的贡献。

为此,中国建筑材料联合会考虑到更适宜地、确实可行地推广建筑卫生陶瓷行业的环保工作,要求业内领先企业加大投入、使用领先技术,起到模范带头作用的同时,也根据建筑卫生陶瓷行业的实际情况,组织成立项目组,制定《建筑卫生陶瓷工业污染物排行标准》,以适用于新形势下的环保工作推动。

2013年9月,中国建筑材料联合会下达了任务,由中国建筑卫生陶瓷协会牵头,全国建筑卫生陶瓷标准化技术委员会、国家日用及建筑陶瓷工程研究中心、杭州诺贝尔集团有限公司等单位共同参与中国建筑材料协会《建筑卫生陶瓷工业污染物排放标准》的制订工作。

1.2工作过程

(1)项目启动

本标准于2013年启动。2013年9月~11月,标准编制组对广东、浙江、山东、河北、江西、北京等产地的代表性企业进行了调研,内容包括工艺流程、原辅材料消耗、污染物控制措施及处理效果、存在的环境问题等。

以初步调研为基础,标准编制组根据各企业实施《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)的具体状况,确定了标准的适用范围和制订标准的技术路线和思路。

(2)实地监测和座谈

2013年10月,标准编制组选取了具有典型代表意义的广东、浙江、山东、河北地区生产企业进行了实地调研。掌握了主要生产工艺、资源、能源、燃料使用情况、污染治理及环境管理情况。同时,在各调研地区,标准编制组与当地环保局、环保设备公司及典型企业代表进行了交流,广泛听取各方面代表和专家对生产工艺、燃料使用、污染治理、污染物排放等有关情况的介绍和对标准制订内容、框架和指标选取及指标定值的建议和意见。

(3)资料收集整理

  标准编制组收集了国内外有关陶瓷工业企业的标准文本、国家相关环保技术产业政策和污染控制技术。

(4)开题报告论证会召开

2013年12月初,召开了《建筑卫生陶瓷工业污染物排放标准》开题报告论证会。专家认真听取了承担单位的汇报,详细审阅了开题报告材料,经过充分讨论认为:开题报告内容全面,技术路线可行,论证委员会一致通过开题论证。并提出以下意见:

1.突出行业的特点,重点调研确定业内开放式窑炉烧成烟气中氧含量的工艺要求值;

2.研究同行业的国外标准;

3.建议更新相关的资料和数据。

(5)征求意见稿编制

开题报告论证会后,承担单位根据专家意见对标准文本进行了调整,并对相关资料进行了更新,形成了征求意见稿。

2行业概况

2.1我国建筑卫生陶瓷行业现状

在建筑卫生陶瓷行业,我国是世界最大生产国、消费国,也是主要的产品出口国。目前,中国有3000多家建筑陶瓷厂、1000多家卫生陶瓷厂,另外,还有相当一部分的陶瓷小手工作坊。据统计,中国建筑卫生陶瓷行业年度产值达5600多亿,实现利税450多亿,现有建筑陶瓷生产线3400多条,年产建筑陶瓷约90亿平方米,占世界总产量50%;卫生陶瓷隧道窑生产线200多条,梭式窑1000多座,年产卫生陶瓷约2亿件,占世界总量40%。改革开放以来,建筑卫生陶瓷行业较早迎来企业市场化进程,在建筑陶瓷行业方面,随着国家改革开放的进程,公有企业陆续改制,台资、外资企业逐渐进入,开始大量引进意大利、西班牙、美国等国外先进生产技术,积极消化吸收,以很快的速度提高效率和产能,并且在关键设备以及窑炉装备上改进、研发、创新,赶超世界先进水平,出现了新明珠、诺贝尔、唯美、东鹏、冠军、斯米克、欧神诺等知名企业;在卫生陶瓷方面,国外品牌企业以独资或合资的方式,先后有台湾和成、美国美标、科勒与日本东陶、伊奈以及欧洲的乐家、杜拉维特等世界知名企业在我国设厂投产,从而带动国内生产工艺技术与装备水平的提高,惠达、箭牌、九牧、恒洁等国内知名企业得到迅速发展。在不长的20多年的时间里,建筑卫生陶瓷行业不仅在产量上得到极大提高,而且在产品质量以及管理能力上提升极快,进入21世纪,经过多年的市场化培育,企业的品牌建设能力也得到加强,一大批优秀企业纷纷投资建厂,尤其是近几年,行业年度投资都在600亿以上。各企业的基础设施投资中,环保配套建设是一个重点,在旧线改造与新建项目上,使用天然气类洁净燃料、建设污水处理中心、上马干湿法除尘脱硫除氟设施等等,品牌企业在获取市场利润的同时也在积极响应政府号召,为行业的可持续发展做出贡献。

3标准制(修)订的必要性分析

3.1国家相关产业政策对行业的相关要求

“十二五”期间,城镇化和新农村建设为建筑卫生陶瓷提供了稳步增长空间。居民住宅、公共建筑以及基础设施建设,特别是新农村及中西部地区城乡建设快速发展,对建筑卫生陶瓷产品需求拉动较大,经济社会发展对建筑卫生陶瓷工业提出了新要求。其中,节能减排已关系到建筑卫生陶瓷行业生存与发展。国家在建筑卫生陶瓷工业“十二五”规划中指出行业发展的基本原则是:

坚持创新发展。着力产品创新、工艺创新和商业模式创新,加快由规模扩张向质量、效益提升转变。

坚持绿色发展。全面推进清洁生产,大力推进节能减排,发展循环经济,加大综合利用,实现可持续发展。

坚持合理布局。统筹兼顾集聚规模与资源、能源、环境和市场的关系,引导产业有序转移,防止过度集中。

发展的主要目标是:

到2015年,建筑卫生陶瓷工业增加值年均增长10%以上,若干家企业创新能力达到世界先进水平。轻量化、薄型化、节水型、功能化的新型产品比重明显提高,产业结构明显优化,资源综合利用和节能减排取得明显进展,全行业单位工业增加值能耗降低20%。生产过程产生的固体废弃物利用率达到70%。单位工业增加值能耗和二氧化碳排放,以及氮氧化物和二氧化硫等主要污染物排放总量进一步降低。

行业发展的重点是:

(一)加快结构调整

大力推进陶瓷砖产品薄型化,开发创意设计新品种、以及耐磨、耐污、防滑、保温等多功能型产品。推进卫生陶瓷节水与减量化应用,积极发展节水型洁具,倡导小体量产品。大力发展五金配件、机械装备等配套产品。

积极培育龙头企业。鼓励规模大、创新能力强、管理水平高的企业发挥技术、管理、品牌、资本等要素的比较优势,实施联合重组,淘汰落后产能,做优做强。积极推进现有产区升级,扶优汰劣,延伸产业链,差异化发展,形成骨干优势大企业和“专、精、特、优”的中小企业协调发展的产业格局。

东部沿海地区重在控制总量,淘汰落后,引导产业有序转移,原则上不再新建产区,重点提高产品质量与档次,培育知名品牌,研发新工艺、新技术、新产品,发展陶瓷机械装备、物流、商贸会展等配套产业,推进产业转型升级。中部地区依据相关产业政策,高起点、高水平、高质量因地制宜地承接东部地区陶瓷产业转移,重点提高技术装备水平、产品质量和档次以及产业配套能力,树立区域品牌。西部地区可根据市场、资源、能源和环境条件,适度布局生产能力。

(二)推进节能减排

推广先进、高效的除尘、脱硫、脱硝等环保技术与装备。加强原燃料运输过程中粉尘排放控制。加强能源管理,建立能源计量管理制度,提高全行业能效水平。积极开展清洁生产审核。

科学开发陶瓷原料资源,实现规模开采和综合利用,重点产区加快原材料标准化和产业化,保护黑泥等优质资源。推广低品位原料的综合利用技术,鼓励使用低质原料和工业废弃物等生产陶瓷产品。加强工业废水的处理与综合利用。

我国建筑陶瓷与卫生洁具行业在市场化发展中有一个现象:陶瓷件越做越大,相应坯体越做越厚,消耗了大量的资源和能源,增加工人的劳动强度和环境负荷,耗料、耗油、耗电、耗水最多的瓷质抛光砖成为中国建筑陶瓷的主导产品,而节能环保的产品还未成为市场的主流产品等等。为解决这些问题,结合“十二五”期间重点工作,在节能环保方面未来的主攻方向是:

(一).大力发展先进、节能、环保的陶瓷生产工艺

降低能耗是建筑陶瓷与卫生洁具行业发展的首要问题,实现低耗和清洁生产是行业发展的根本出路。加大调整产品结构步伐,淘汰落后生产工艺和装备,大力开发新技术、新工艺,推广先进、节能、清洁的生产工艺及装备是实现行业可持续发展的保证。发展科技含量高、经济效益好、能源消耗低、环境污染小的新产品,增强企业自主创新能力将是中国建筑卫生陶瓷工业今后的发展方向。从技术层面分析,推行陶瓷砖干法制粉与挤出成型,能够大大缩短工艺流程,是实现建筑陶瓷低耗生产的重要技术途径。

(二).大力开发和推广节能减排新技术

为实现节能清洁生产,应大力开发和推广节能减排新技术、新装备。一是降低耗能和排放,淘汰高耗能高污染落后生产线;二是积极推广应用节能减排新技术、新工艺、新材料等。使用清洁能源,应利用低质原料、城市污泥和工业废料废渣等制作的“绿色”产品的比重,研发有较高技术含量的自洁、抗菌、蓄光、导电、过滤、减噪、保健、隔热等功能化的新产品并产业化。大力引进和应用国外先进技术工艺流程和技术手段,推广应用低温快烧技术、连续磨生产技术、清洁能源制备技术、自动加工机械手等是实现节能减排与低耗生产的有效手段。

在排放总量控制的技术上,大力推进陶瓷砖薄型化以及卫生陶瓷的轻量化进程是有重大意义的。如果实现陶瓷砖“减量”(减薄)10%,每年将节约优质陶瓷原料2000多万吨,降低煤炭消耗500多万吨,减排十多万吨SO2,并节约大量的运输和物流费用,而卫生陶瓷在现有重量基础上减轻10%,每年将节约30万吨以上的优质原料和约2亿立方米的天然气,同时大幅度降低企业的生产成本,由此每年所产生社会经济效益将达到上百亿元,因此推进陶瓷砖薄型(减量)化以及卫生陶瓷的轻量化的意义十分重大。为此,在技术、工艺、装备、规范、应用等方面的重大技术和装备问题,需要社会各界和政府部门对使用薄型化陶瓷砖以及轻量化卫生陶瓷的大力支持。

在2013年9月10日,国务院发布了《大气污染防治行动计划》,再度对工业企业在大气环境治理提出了具体要求:“加快推进集中供热、‘煤改气’、‘煤改电’工程建设”、“加快重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设”、“本着‘谁污染、谁负责,多排放、多负担,节能减排得收益、获补偿’的原则,积极推行激励与约束并举的节能减排新机制”、“强化企业施治。企业是大气污染治理的责任主体,要按照环保规范要求,加强内部管理,增加资金投入,采用先进的生产工艺和治理技术,确保达标排放”。


3.2行业发展的主要环境问题以及行业污染防治技术的最新进展

陶瓷工业的原料制备、成形、施釉、冷加工等生产工序会带来水污染物的排放,而必定经过高温烧成才能成瓷化的工艺会带来大气污染物的排放,在我国建筑卫生陶瓷起步阶段的80年代,工业废水采用简单沉淀后直接排放的作法,而工业废气大多没有处理,特别是有很多老式倒焰窑、推板窑采用煤炭作为燃料,即便是

当时较为先进的隧道窑燃料也是煤炭或重油,燃烧也不充分,顶多是通过高高耸立的烟囱直接扩散排放,这种情况也造成了大家认为陶瓷生产就是污水遍地流、烟囱冒黑烟的污染行业,环保基础较差。

进入90年代,国外设备、工艺大量引进,建筑陶瓷生产采用喷雾干燥塔封闭式原料制备、大型自动压机干法成形、自动施釉线、辊道窑烧成、磨边抛光冷加工的全套自动化工艺,废水集中处理回收利用,喷雾塔布袋收尘回用,产品烧结以辊道窑、使用发生炉煤气明焰烧成为主,没有了老式工艺中的煤炭,而卫生陶瓷生产以隧道窑为主,采用煤气或天然气明焰烧成,基本上改变了行业使用传统工艺带来的污染工业基因,特别一些先进的建筑陶瓷企业,率先使用集中污水处理工艺、布袋收尘、湿法脱硫处理烧成排气,引导行业环保治理的方向。

进入二十一世纪,建筑卫生陶瓷行业发展进入成熟阶段,出现生产区域集中化现象,以广东佛山、山东淄博、福建晋江为代表的建筑陶瓷厂区,以及以唐山、佛山、潮州为代表的卫生陶瓷产区发展壮大,区域性的配套能力较强,同时国内的材料配套、装备制造能力提高,整线装备的工艺技术达到一定的标准化程度,新建生产线的投入产出效果得到公认,很多企业在工艺技术升级的同时,还加强了企业环境保护管理的投入,一些品牌企业响应政府的号召,全方位地治理污水废气的达标排放。之后,佛山地区率先提出清洁生产的口号,并且要求一些达不到标准的企业限期改正或限期迁出,长三角、珠三角的一些企业开始向四川夹江、江西高安、景德镇、沈阳法库等新的陶瓷产地迁移扩产,在不长的时间内,上述新建瓷区得到快速发展。到现在,基本完成了中西部承接东部沿海地区的产业转移工作,而这些新兴产区,先后度配套了集中污水处理以及天然气供应的条件。至此,卫生陶瓷生产基本都在使用天然气,建筑陶瓷生产在大多产区都开始使用清洁能源天然气,而在福建晋江、山东淄博等一些传统产区也开始了停用发生炉煤气改用天然气的改造工程,这种良好态势是随着国家环境保护要求的加强一步步提高的。

2012年我国建筑陶瓷砖产量达到90亿平方米,卫生陶瓷产量近2亿件,年耗用2.5亿吨以上的矿物原料,5000多万吨标准煤,从这些数据看,建筑卫生陶瓷是属于原料消耗型、燃料消耗型产业,并排放大量的二氧化碳、氮氧化物及粉尘等。尤其在大气污染物排放上,随着国家陶瓷工业污染物排放标准发布,企业在以往着重控制颗粒物、二氧化硫的基础上,也开始关注氟化物等项目的控制。

3.3行业环保工作的实际情况以及补充现行标准的必要性

经过20多年的发展,特别是政府引导以及市场化运作共同作用,建筑卫生陶瓷行业的发展较为顺利,不仅在产量上达到世界第一,在产品品质的管控技术上也已达到世界先进,政府政策引导、企业积极响应,是保证建筑卫生陶瓷行业健康发展的基石。在环保事业上也是如此,目前,建筑卫生陶瓷行业中,大部分的卫生陶瓷、一部分的建筑陶瓷企业没有使用合理的污水处理设施、脱硫除氟设施,行业内的环保工作的空间还很大,预计未来一段时间内,行业内的环保工作主要是:

⑴继续推进全面使用天然气等清洁能源的工作;

⑵推广使用废水处理工程的应用;

⑶推广使用除尘、脱硫除氟装备;

⑷研发应用降低氮氧化物产生的燃烧工艺。

这种状况下,做好调查建筑卫生陶瓷行业的工艺特点、提出适宜行业环保工作实际情况的标准、推出行业内环保标杆企业、给予各大小企业全面推行环保工作的信心、引导行业环保工作方向的工作就显得非常重要,正如国务院颁布的《大气污染防治行动计划》中指出的:“强化企业施治。企业是大气污染治理的责任主体,要按照环保规范要求,加强内部管理,增加资金投入,采用先进的生产工艺和治理技术,确保达标排放”。

《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)的颁布是非常及时的,在监控项目的广度以及监控限值的严格上都是以前任何标准所不具备的,严格的标准以及严格的监控,对于现阶段改变我国建筑卫生陶瓷工业的环境保护状态是很有必要,但结合建筑卫生陶瓷行业的实际情况,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)在以下几个方面值得商榷:

⑴.目前企业的厂区废水排放大多是按建设规划将生活废水与生产废水分成各自独立的系统进行的,有些工厂考虑到工人的卫生健康在厂区内还设有浴室等生活设施,这些生活废水的排放通常是排放到市政管网统一处理的,而《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)将水污染物排放常规项目监测位置设定为“企业废水总排放口”,这一规定不是非常明确,容易引起歧义,应该说明清楚,以便实施有效的监控;

⑵.《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中对颗粒物的限值规定因燃料不同有不同的规定,而实际上,使用煤炭直接燃烧造成排放烟尘过高的生产工艺已经没有了,国家也早就将这种工艺列入淘汰目录中,目前广泛使用的工艺中,不同燃料对废气颗粒物排放浓度并没有明显的影响,而喷雾干燥塔与窑炉的生产环节是有区别的,特别是喷雾干燥塔的尾气含有较多的水分,无法使用覆膜滤袋,故,按生产工艺的不同在颗粒物限值上有一定区分是符合生产实际的;

⑶.因为《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)的各项限值都比较严,对于窑炉废气,有些工厂不惜增加袋式除尘器来提高环保达标的能力,从环保技术应用以及环保工作发展的角度看,对于这种行为措施是提倡的,为鼓励这种行为,也便于更为正确评价袋式除尘器(或其他专用除尘设备)的效果,对于颗粒物等项目,调整监测取样口是一种积极做法;

⑷.《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中对陶瓷工业的烟气氧含量的规定没有考虑行业特点,直接套用1.7的基准过氧系数来进行折算,不利于监测结果的真实性体现,不利于建筑卫生陶瓷行业的环保工作推进。建筑卫生陶瓷工业的烟气的氧含量是由生产工艺决定的,陶瓷烧成需要过量的氧进行氧化反应,并且辊道窑与隧道窑的开放式生产以及预热带的负压生产特点也决定了建筑卫生陶瓷的窑炉废气中存在较高的氧含量,同样,喷雾塔也需要配风控制塔内温度进行烘干,需要过氧,这些工艺需要决定了陶瓷生产烟气中氧含量均较大,为顺利推进行业的环保工作,有必要对这一点进行修订补充。

4行业污染物防治技术分析

4.1水污染物防治技术分析

建筑卫生陶瓷的生产废水主要来自原料、成形、冷加工和其它工段产生的废水,由泥釉浆废水、废瓷粉废水、车间清扫废水组成,废水中的悬浮物主要是粒径<150μm的固体颗粒,其中具有很强的分散性且粒径<10μm的微细颗粒比例很大。废水的悬浮物浓度高达500~1000 mg/L左右,生产中排放污水,水质、水量变化不大,主要是浊度较高,污泥较细腻,污水总的特点是沉淀性好,水质指标稳定。同时,陶瓷废水输送管道宜采用泵送管道,以免淤塞排水管道。

对于这种特点的工业废水,一般采用以预沉+混凝沉淀+高效滤池为主体工艺的治理方案。

含泥废水是一个胶体分散体系,胶粒表面带负电,所以在处理这类废水时,须向废水中投加混凝剂,压缩双电层,降低电位,破坏胶体的稳定性,从而达到泥水分离的目的。具体工艺流程如下:

污水自车间排水明沟经活动格栅,拦截粗大漂浮物再汇集到预沉池,在明沟中就有粗大的颗粒物沉降,这部分沉淀物必须由人工经常清理,以免堵塞明沟;在预沉池中,经过沉淀,能去除一部分SS。预沉池上设置刮泥机,在集泥井中使用潜水污泥泵将污泥抽出,泵入泥浆池再脱水处理。

污水溢流入中间水池,由潜水泵提升至混凝池,投加PAC混凝剂,然后自流进入旋混池,投加PAM絮凝剂,混合后进人沉淀池。水中的悬浮物与混凝剂、混凝剂经过反应,形成水解聚合物,产生双电压缩、吸附架桥和网捕作用而聚结沉淀,上清液经高效滤池过滤后,流入回用水池回用。

预沉池和沉淀池沉积的泥浆,排入污泥浓缩池,浓浆经压榨脱水后形成泥饼,可做为普通地砖生产原料。


5.3基准废气氧含量确定及依据:

基于上述的比对与调查,发现标准废气氧含量的调整是非常必要的,为此,标准编制组查找《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中确定的基准过氧系数1.7(相当于基准废气氧含量为8.6%)的依据,发现《陶瓷工业污染物排放标准编制说明》中虽然调查了许多数据,但没有对陶瓷工业的实际情况及工艺特点予以充分估计,而是直接套用了过去的一些的规定值。

追溯基准过氧系数1.7的来源,查找相关文件描述如下:

⑴. GB 9078-1996在5.2中提到:

5.2实测的工业炉窑的烟(粉)尘,有害污染物排放浓度,应换算为规定掺风系数或过量空气系数时的数值:

冲天炉(冷风炉,鼓风温度400℃)掺风系数规定为:4.0;

冲天炉(热风炉,鼓风温度>400℃)掺风系数规定为:2.5;

其它工业炉过量空气系数规定为1.7。

熔炼炉、铁矿烧结炉按实测浓度计。

GB 5468-1991中烟尘排放浓度按GB13271-91第6.2条的要求,应折算到过量空气系数a=1.8时的烟尘浓度。折算公式与GB/T 16157-1996中相同。

⑵. GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准提到:

5.2中大气污染物基准氧含量排放浓度折算方法

实测的火电厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物和汞及其化合物排放浓度,必须执行GB/T 16157规定,按下列公式折算为基准氧含量排放浓度。

式中:——折算基准废气氧含量时的大气污染物排放浓度,mg/m3;

   c“——大气污染物实测排放浓度,mg/m3;

O“2——实测的氧含量,%;

   O2—基准氧含量,%。

各类热能转化设施的基准氧含量按下表的规定执行。

从以上资料可以看出,对陶瓷行业的基准废气氧含量并没有准确的计算依据,倒是火电行业中对燃气轮机组的基准氧含量确定了一个15%的取值,而较早的规定中也可看到,冲天炉(冷风炉,鼓风温度400℃)因其工艺的特殊性确定了4.0的掺风系数。

陶瓷工业隧道窑、辊道窑属于开放式窑炉,烟气通过负压区预热带要漏入大量的空气,同时陶瓷坯体中含有的碳酸盐、硫酸盐等化合物需要在氧化带充分氧化,需要环境空气中有较高的氧气浓度,而喷雾干燥塔的温度调节以及高速搅动罐内气流的工艺要求,也需要漏入大量的空气。

刘振群教授编写的《陶瓷工业热工设备》中指出,在设计此类陶瓷炉窑时,离窑烟气的空气过剩系数,当窑内负压不大时, =2~4;当窑内负压较大时, =3~7【1】;而胡国林教授等主编的《陶瓷工业窑炉》中指出,在连续窑预热带热平衡计算时, =2~5【2】。

 进一步对比国外在基准氧含量取值上的规定:

从上表可以看出,几个国家的取值在锅炉、水泥工业上基本接近,在玻璃工业上略有差异,在其他工业上,韩国、德国、日本的取值也是相近的,基准氧含量根据工业特点从4%~18%各有不同,而我国在各工业的取值基本接近,特别是在陶瓷工业的基准氧含量上与其他国家相差较大,如果基准值按8.6%(基准过量空气系数1.7)计算的话,与其他国家的16%~18%相比,考察的各大气污染物数值有3.1~4.1倍的折算,从这一点上看,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)的大气污染物排放标准限值与其他国家地区的限值基本失去了比较的意义。

从调查到的各厂家实际废气氧含量上看,窑炉与喷雾干燥塔的烟气氧含量相对接近,在16~18.5%的居多,并且与调查到的国外相关规定的取值相近,所以,本标准将建筑卫生陶瓷工业的基准废气氧含量确定为17%。


6标准制(修)订的具体内容

通过以上的调研与分析,可以看出,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中的污染物控制项目和限值是能够代表先进水平的,本标准编制以《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)(以下称为原标准)为基础(未说明变动的部分内容等同引用),根据建筑卫生陶瓷工业的实际情况,对以下局部内容进行补充调整,更有利于在本行业推行有效的环保措施。

⑴.术语与定义中,取消过量空气系数,增加氧含量的解释与定义;

⑵.现有企业与新建企业一样实行同一更严标准要求,不予区分;

⑶.水污染物排放限值的监控位置由“企业废水总排放口”、“车间或生产设施废水排放口”统一改为“企业生产废水总排放口”,明确本标准的管控对象为企业生产废水;

⑷.将原标准中颗粒物排放限值随燃料变化而有不同取值的作法调整为随加工对象的工艺条件不同而有不同取值的作法:

由原标准的:

  调整为:

⑸.为准确监测企业在窑炉大气除尘措施的有效性,并鼓励企业在窑炉上投用除尘设备,对企业大气污染物排放浓度限值的列表中的监控位置增加补充规定“车间或生产设施排气筒(设有除尘器的场所,颗粒物、铅镉镍及其化合物四项以除尘器出口做为取样点)”;

⑹.对企业大气污染物排放浓度限值的列表增加备注“梭式窑类间歇式窑炉设备,以一个烧成周期的平均计算值为计”,以确保对梭式窑类间歇式窑炉的准确评价;并对坯体干燥工序的排放作了明确说明,规范行业中利用窑炉余热干燥坯体这一节能作法的排放监控:

①、生坯及产品烘干窑排放标准采用喷雾塔中相关规定。

②、对于利用烧成及烤花窑炉高温烟气进行烘干的烘干窑,除颗粒物排放标准按喷雾塔中规定执行外,其余指标排放标准按相应的烧成及烤花窑炉标准执行。

③、对于利用烧成及烤花窑炉高温烟气进行干燥的喷雾塔,除颗粒物按喷雾塔表中标准执行外,其余指标排放标准按相应的烧成及烤花窑炉标准执行。

⑺.考虑到过量空气系数由测定废气中的氧气百分含量通过公式计算而得,二者是简单的数学换算,使用含氧量省去计算环节,可直接监测获得,其次是与国际排放标准对接。因此,取消过剩空气系数,按公式 =c“×(21- O2)÷(21-O“2)将监测的大气污染物排放浓度折算为基准氧含量排放浓度。

考虑到建筑卫生陶瓷行业的实际情况以及与国外标准的接轨,将建筑卫生陶瓷工业的基准废气氧含量确定为17%,实测的喷雾干燥塔、炉窑的污染物排放浓度,应换算为基准废气氧含量的排放浓度,并作为判定排放是否达标的依据,计算方法以(1)为准:

式中:——折算基准废气氧含量时的大气污染物排放浓度,mg/m3;

   c“——大气污染物实测排放浓度,mg/m3;

O“2——实测的氧含量,%;

   O2—基准氧含量,%。

如果实测的废气氧含量小于17%,直接使用实测的污染物排放浓度,不必进行折算。

另外,考虑到陶瓷工业中存在使用电力为加热能源的现象,对于电烧窑炉不用折算,以实测数值为计。

⑻.为避免歧义,去除原标准中“排放氯化氢的排气筒高度不得低于25m”的文字。建筑卫生陶瓷的生产废气排放不属于排放氯化氢的管控范畴。

7经济技术分析及本标准实施意义

⑴行业水治理分析

我国现有建筑陶瓷生产线3400多条,年产建筑陶瓷约90亿m2,卫生陶瓷隧道窑生产线200多条,梭式窑1000多座,年产卫生陶瓷约2亿件,按文中提到的处理工艺(废水处理按每条线投资50万元为计),全行业需要投入18亿元,年废水处理运行成本1.2亿元,本标准实施后,不仅对建筑卫生陶瓷工业废水排放及污染物的减量起到了较大的作用,可以从根本上解决建筑卫生陶瓷工业废水对环境的影响,同时鼓励企业积极实施中水回收利用,一些先进企业争取做到零排放,加大科技投入,加强管理,将废泥处理后,再利用到普通地砖或其他工业,可以减少固体废弃物的产生。

⑵行业大气治理分析

我国现有建筑陶瓷生产线3400多条,年产建筑陶瓷约90亿m2,卫生陶瓷隧道窑生产线200多条,梭式窑1000多座,年产卫生陶瓷约2亿,件按文中提到的处理工艺(布袋除尘、湿法脱硫除氟等),全行业需要投入环保设施150亿元以上,年大气处理运行成本80亿元以上。通过本标准的实施,全国建筑卫生陶瓷工业企业SO2、NO2、烟(粉)尘的排放总量分别减少为现有排放量的43.7%、42.8%、43.3%,因此,本标准的实施对全国大气环境的改善可以起到一定的作用。

从已经运行的情况来看,在工业废水治理上,先进建筑陶瓷企业已经达到零排放的水平,卫生陶瓷中优秀企业的中水利用率也能够达到85%的水平;在大气污染治理上,投入除尘、脱硫除氟工艺设备是一方面,还要加强管理力度,才能保证持续稳定达标。按本标准确定的基准氧含量进行环保监控,可以反映除企业真实的环境保护治理状态,一改原来行业内没有达标样板的现象,在本行业推出达标典范企业,督促其他企业认真履行环境保护的职责,促使全国建筑卫生陶瓷工业企业的环境管理由盲目向规范化转变,环境管理部门也可以根据各地建筑卫生陶瓷工业企业的排污特点有针对性地进行管理,真正做到有法可依,实现我国建筑卫生陶瓷工业环境管理的统一和完整,也使我国建筑卫生陶瓷工业向更高水平发展。


8存在的问题以及建议

⑴本标准主要是根据行业实际状况对《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)一些不明确的地方做出补充调整,而对各污染物的限值没有做详细分析,没有探讨污染物的治理还有多少提升的空间,需要在以后的工作中予以加强。

⑵实际工作中发现,检测抽样的工具对监测数据有影响,建议使用国家认定的合格工具进行检测,以保证对环保措施准确评价。

⑶建筑卫生陶瓷工业的粉尘工序较多,如:原料搬运、破碎、坯体打磨、喷釉等,如不能很好地治理,对作业工人的健康会带来影响,需要行业内企业在治理外排污染的同时,也要积极治理这些工序内发生的粉尘,建立合理的安全生产体系。

5.3基准废气氧含量确定及依据:

基于上述的比对与调查,发现标准废气氧含量的调整是非常必要的,为此,标准编制组查找《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中确定的基准过氧系数1.7(相当于基准废气氧含量为8.6%)的依据,发现《陶瓷工业污染物排放标准编制说明》中虽然调查了许多数据,但没有对陶瓷工业的实际情况及工艺特点予以充分估计,而是直接套用了过去的一些的规定值。

追溯基准过氧系数1.7的来源,查找相关文件描述如下:

⑴. GB 9078-1996在5.2中提到:

5.2实测的工业炉窑的烟(粉)尘,有害污染物排放浓度,应换算为规定掺风系数或过量空气系数时的数值:

冲天炉(冷风炉,鼓风温度400℃)掺风系数规定为:4.0;

冲天炉(热风炉,鼓风温度>400℃)掺风系数规定为:2.5;

其它工业炉过量空气系数规定为1.7。

熔炼炉、铁矿烧结炉按实测浓度计。

GB 5468-1991中烟尘排放浓度按GB13271-91第6.2条的要求,应折算到过量空气系数a=1.8时的烟尘浓度。折算公式与GB/T 16157-1996中相同。

⑵. GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准提到:

5.2中大气污染物基准氧含量排放浓度折算方法

实测的火电厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物和汞及其化合物排放浓度,必须执行GB/T 16157规定,按下列公式折算为基准氧含量排放浓度。

式中:——折算基准废气氧含量时的大气污染物排放浓度,mg/m3;

   c“——大气污染物实测排放浓度,mg/m3;

O“2——实测的氧含量,%;

   O2—基准氧含量,%。

各类热能转化设施的基准氧含量按下表的规定执行。

从以上资料可以看出,对陶瓷行业的基准废气氧含量并没有准确的计算依据,倒是火电行业中对燃气轮机组的基准氧含量确定了一个15%的取值,而较早的规定中也可看到,冲天炉(冷风炉,鼓风温度400℃)因其工艺的特殊性确定了4.0的掺风系数。

陶瓷工业隧道窑、辊道窑属于开放式窑炉,烟气通过负压区预热带要漏入大量的空气,同时陶瓷坯体中含有的碳酸盐、硫酸盐等化合物需要在氧化带充分氧化,需要环境空气中有较高的氧气浓度,而喷雾干燥塔的温度调节以及高速搅动罐内气流的工艺要求,也需要漏入大量的空气。

刘振群教授编写的《陶瓷工业热工设备》中指出,在设计此类陶瓷炉窑时,离窑烟气的空气过剩系数,当窑内负压不大时, =2~4;当窑内负压较大时, =3~7【1】;而胡国林教授等主编的《陶瓷工业窑炉》中指出,在连续窑预热带热平衡计算时, =2~5【2】。

 进一步对比国外在基准氧含量取值上的规定:

从上表可以看出,几个国家的取值在锅炉、水泥工业上基本接近,在玻璃工业上略有差异,在其他工业上,韩国、德国、日本的取值也是相近的,基准氧含量根据工业特点从4%~18%各有不同,而我国在各工业的取值基本接近,特别是在陶瓷工业的基准氧含量上与其他国家相差较大,如果基准值按8.6%(基准过量空气系数1.7)计算的话,与其他国家的16%~18%相比,考察的各大气污染物数值有3.1~4.1倍的折算,从这一点上看,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)的大气污染物排放标准限值与其他国家地区的限值基本失去了比较的意义。

从调查到的各厂家实际废气氧含量上看,窑炉与喷雾干燥塔的烟气氧含量相对接近,在16~18.5%的居多,并且与调查到的国外相关规定的取值相近,所以,本标准将建筑卫生陶瓷工业的基准废气氧含量确定为17%。

6标准制(修)订的具体内容

通过以上的调研与分析,可以看出,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中的污染物控制项目和限值是能够代表先进水平的,本标准编制以《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)(以下称为原标准)为基础(未说明变动的部分内容等同引用),根据建筑卫生陶瓷工业的实际情况,对以下局部内容进行补充调整,更有利于在本行业推行有效的环保措施。

⑴.术语与定义中,取消过量空气系数,增加氧含量的解释与定义;

⑵.现有企业与新建企业一样实行同一更严标准要求,不予区分;

⑶.水污染物排放限值的监控位置由“企业废水总排放口”、“车间或生产设施废水排放口”统一改为“企业生产废水总排放口”,明确本标准的管控对象为企业生产废水;

⑷.将原标准中颗粒物排放限值随燃料变化而有不同取值的作法调整为随加工对象的工艺条件不同而有不同取值的作法:

由原标准的:

  调整为:

⑸.为准确监测企业在窑炉大气除尘措施的有效性,并鼓励企业在窑炉上投用除尘设备,对企业大气污染物排放浓度限值的列表中的监控位置增加补充规定“车间或生产设施排气筒(设有除尘器的场所,颗粒物、铅镉镍及其化合物四项以除尘器出口做为取样点)”;

⑹.对企业大气污染物排放浓度限值的列表增加备注“梭式窑类间歇式窑炉设备,以一个烧成周期的平均计算值为计”,以确保对梭式窑类间歇式窑炉的准确评价;并对坯体干燥工序的排放作了明确说明,规范行业中利用窑炉余热干燥坯体这一节能作法的排放监控:

①、生坯及产品烘干窑排放标准采用喷雾塔中相关规定。

②、对于利用烧成及烤花窑炉高温烟气进行烘干的烘干窑,除颗粒物排放标准按喷雾塔中规定执行外,其余指标排放标准按相应的烧成及烤花窑炉标准执行。

③、对于利用烧成及烤花窑炉高温烟气进行干燥的喷雾塔,除颗粒物按喷雾塔表中标准执行外,其余指标排放标准按相应的烧成及烤花窑炉标准执行。

⑺.考虑到过量空气系数由测定废气中的氧气百分含量通过公式计算而得,二者是简单的数学换算,使用含氧量省去计算环节,可直接监测获得,其次是与国际排放标准对接。因此,取消过剩空气系数,按公式 =c“×(21- O2)÷(21-O“2)将监测的大气污染物排放浓度折算为基准氧含量排放浓度。

考虑到建筑卫生陶瓷行业的实际情况以及与国外标准的接轨,将建筑卫生陶瓷工业的基准废气氧含量确定为17%,实测的喷雾干燥塔、炉窑的污染物排放浓度,应换算为基准废气氧含量的排放浓度,并作为判定排放是否达标的依据,计算方法以(1)为准:

式中:——折算基准废气氧含量时的大气污染物排放浓度,mg/m3;

   c“——大气污染物实测排放浓度,mg/m3;

O“2——实测的氧含量,%;

   O2—基准氧含量,%。

如果实测的废气氧含量小于17%,直接使用实测的污染物排放浓度,不必进行折算。

另外,考虑到陶瓷工业中存在使用电力为加热能源的现象,对于电烧窑炉不用折算,以实测数值为计。

⑻.为避免歧义,去除原标准中“排放氯化氢的排气筒高度不得低于25m”的文字。建筑卫生陶瓷的生产废气排放不属于排放氯化氢的管控范畴。

7经济技术分析及本标准实施意义

⑴行业水治理分析

我国现有建筑陶瓷生产线3400多条,年产建筑陶瓷约90亿m2,卫生陶瓷隧道窑生产线200多条,梭式窑1000多座,年产卫生陶瓷约2亿件,按文中提到的处理工艺(废水处理按每条线投资50万元为计),全行业需要投入18亿元,年废水处理运行成本1.2亿元,本标准实施后,不仅对建筑卫生陶瓷工业废水排放及污染物的减量起到了较大的作用,可以从根本上解决建筑卫生陶瓷工业废水对环境的影响,同时鼓励企业积极实施中水回收利用,一些先进企业争取做到零排放,加大科技投入,加强管理,将废泥处理后,再利用到普通地砖或其他工业,可以减少固体废弃物的产生。

⑵行业大气治理分析

我国现有建筑陶瓷生产线3400多条,年产建筑陶瓷约90亿m2,卫生陶瓷隧道窑生产线200多条,梭式窑1000多座,年产卫生陶瓷约2亿,件按文中提到的处理工艺(布袋除尘、湿法脱硫除氟等),全行业需要投入环保设施150亿元以上,年大气处理运行成本80亿元以上。通过本标准的实施,全国建筑卫生陶瓷工业企业SO2、NO2、烟(粉)尘的排放总量分别减少为现有排放量的43.7%、42.8%、43.3%,因此,本标准的实施对全国大气环境的改善可以起到一定的作用。

从已经运行的情况来看,在工业废水治理上,先进建筑陶瓷企业已经达到零排放的水平,卫生陶瓷中优秀企业的中水利用率也能够达到85%的水平;在大气污染治理上,投入除尘、脱硫除氟工艺设备是一方面,还要加强管理力度,才能保证持续稳定达标。按本标准确定的基准氧含量进行环保监控,可以反映除企业真实的环境保护治理状态,一改原来行业内没有达标样板的现象,在本行业推出达标典范企业,督促其他企业认真履行环境保护的职责,促使全国建筑卫生陶瓷工业企业的环境管理由盲目向规范化转变,环境管理部门也可以根据各地建筑卫生陶瓷工业企业的排污特点有针对性地进行管理,真正做到有法可依,实现我国建筑卫生陶瓷工业环境管理的统一和完整,也使我国建筑卫生陶瓷工业向更高水平发展。

8存在的问题以及建议

⑴本标准主要是根据行业实际状况对《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)一些不明确的地方做出补充调整,而对各污染物的限值没有做详细分析,没有探讨污染物的治理还有多少提升的空间,需要在以后的工作中予以加强。

⑵实际工作中发现,检测抽样的工具对监测数据有影响,建议使用国家认定的合格工具进行检测,以保证对环保措施准确评价。

⑶建筑卫生陶瓷工业的粉尘工序较多,如:原料搬运、破碎、坯体打磨、喷釉等,如不能很好地治理,对作业工人的健康会带来影响,需要行业内企业在治理外排污染的同时,也要积极治理这些工序内发生的粉尘,建立合理的安全生产体系。

建筑卫生陶瓷典型废水处理工艺流程如下所示。

中水可用作工厂清洁打扫、卫生间用水、喷淋除尘降温、冷加工用水、绿化用水等,适当的投入,可以提高中水的回用率,甚至有些领先的厂家可以做到接近100%回用,达成废水“零排放”的目标。

4.2大气污染物防治技术分析

建筑卫生陶瓷工业的废气主要是窑炉(使用天然气或煤气居多)烧成排放出来的烟气,以及喷雾干燥塔(使用水煤浆、煤气或天然气)排出的废气,其主要排放的污染物为氟化物、氮氧化物、少量烟(粉)尘及二氧化硫。

建筑卫生陶瓷企业废气处理工艺简述如下:

⑴脱氟工艺:

①、湿法除氟工艺

利用气态氟化物具有极易被水或碱溶液吸收的特点,对烟气进行喷淋洗涤,使氟化物由气相转为液相。在适宜条件下经过一系列化学反应再生成固相氟化盐,沉淀分离及提纯后再回收。

脱氟原理

脱氟过程:

NaOH + HF= NaF+H2O

Ca(OH)2+2NaF= CaF2↓+2NaOH

CaF2氟化钙的沉淀难溶于水,溶于铵盐,微溶于酸。

其主要工艺过程是:用水与片碱调成PH值为8左右的除氟液(循环液),用泵打入除氟塔进行除尘除氟,再用石灰溶剂制成氢氧化钙除氟液,加入废水池进行除氟。废气中的氟和石灰水进行反应,同时生成难溶解的氟化钙,通过沉淀清除。

②、干法除氟工艺

与布袋除尘器共用,将脱氟剂以干粉状态喷入除尘器内,与废气中的气态氟化物直接反应,达到除氟效果。

③、辊道窑脱氟流程

⑵除尘工艺:

采用布袋除尘器或湿法除尘器是陶瓷企业普遍采用的除尘工艺,相比湿法除尘而言,布袋除尘器效率较高且稳定。建筑陶瓷的喷雾塔采用的是布袋除尘器,滤袋的品质很重要,直接影响除尘效果,采用PPS覆PTFE膜滤袋的烟尘排放浓度小于10 mg/m3,窑炉除尘以前大多是利用湿法除氟去除窑炉烟气的烟尘,一些采用干法除氟的企业在窑炉上也使用布袋除尘器。

⑶脱硫工艺:

一般采用湿法脱硫工艺,药剂采用氢氧化钠或碳酸钠。此工艺是利用气态硫化物具有极易被水或碱溶液吸收的特点,对烟气进行喷淋洗涤,使硫化物由气相转为液相。在适宜条件下经过一系列化学反应再生成固相硫化物盐、沉淀分离及提纯后再回收。

从喷雾塔排出的烟气经过除尘器,去除烟气中的颗粒物后经引风机引入高效脱硫吸收塔进口烟道,与布置在进口烟道的喷淋装置形成的水幕进行传质换热,烟气在这里初步降温、脱硫后的烟气向下切向进入脱硫吸收塔。

烟气螺旋上升进入布置在塔体中的气动旋流装置,与装置上保持的一定液面首先进行接触洗涤,同时托盘上的液体与经过各个区域布置的旋流板的高速旋动气流的充分搅拌旋切作用下,与从塔内上部喷淋布水装置大面积喷淋出来的吸收液形成一个充分雾化区,在雾化区烟气与液体充分混合接触,由于旋流装置的合理设计,烟气在塔内产生气动旋流,强劲的上旋力与冲击力对吸收液激烈搅动,获得最佳的搅拌及雾化效果,单位体积的洗涤液表面积增加上千倍,雾化的洗涤液与二氧化硫充分搅拌,达到最理想的接触面积与方式,吸收溶解及充分反应。

在脱除SO2的过程中,同步对除尘器未除尽的粉尘在碰撞、拦截、凝聚、粘附的机理中进一步脱除。

经过净化后的烟气继续在塔体里上升,最终进入塔内设置的脱水装置——专业脱硫除雾器进行气液分离后,从而使经过脱水除雾后的烟气中的含水量小。脱水除雾后的净烟气最终进入水平烟道、烟囱迅速抬升排放。

⑷脱硝工艺

氮氧化物的产生机理一般有燃料型、热力型和快速温度型三种:

热力型NOx:燃烧时,空气中的氮气在高温下氧化产生,随着反应温度T的升高,其反应速率按指数规律增加。

快速型NOx:由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成,在反应区附近会快速生成NOx。

燃料型NOx:由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。在生成燃料型NOx过程中,首先是含有氮的有机化合物热裂解产生N、CN、HCN和等中间产物基团,然后再氧化成NOx。

对于现代建筑卫生陶瓷工业来说,NOx几乎都属于热力型。热力NOx主要在燃料燃烧过程中生成,温度低于1400℃时生成速度较慢,之后,随温度提高呈指数规律增加。根据配方的不同,建筑卫生陶瓷的完全瓷化温度在1160~1260℃间,提供的高温火焰温度应该在1400℃左右,所以,控制坯体烧成温度是业内减低氮氧化物的主要手段,近年来颇有成效的低温快烧配方技术取得一定效果,但在建筑卫生陶瓷工业中,还没有实施专门的脱硝处理工艺。实施陶瓷工业污染物排放标准之后,业内厂家已经开始注意氮氧化物的排放控制,鉴于陶瓷产品烧成工艺的特性,其他行业的低氮或富氧燃烧技术还处于借鉴研究阶段,生产控制技术还不成熟,而脱硝处理技术在陶瓷行业的应用也不成熟,要达到新标准中规定的限值还需要全行业共同努力。

5同行业的国内外标准比对情况及关键差异调查

5.1国外同行业标准调查

标准编制组对中国台湾、韩国、意大利、德国、日本等国家地区的同行业标准进行研究,得出一些结论,整理如下:

各有关地区国家废气污染物排放浓度限值:喷雾干燥塔

各有关地区国家废气污染物排放浓度限值:窑炉

表中显示,单比限值数据,除意大利的粉尘、氮氧化物限值外,各地区的限值都宽松于我国标准,而通过对意大利标准与环保技术的分析可以看出一些问题:

⑴、意大利标准下的环保设备

从意大利陶瓷企业考察可以发现,意大利陶瓷环保技术如下:

喷雾塔:由于意大利陶瓷均采用天然气作能源,喷雾塔采用布袋除尘器就可以实现环保排放标准。由于喷雾塔尾气含湿度高,无法使用覆膜滤袋,普通滤袋可以把颗粒物浓度控制在20mg/m3左右。

窑炉:意大利陶瓷企业全部采用干法除氟工艺。窑炉尾气经过文丘里管后添加熟石灰,再经过布袋除尘器收集,尾气就能满足意大利环保标准(窑炉尾气中SO

及NOx含量均低于意大利标准中的限值)。窑炉使用的布袋除尘器为覆膜滤袋,能满足5mg/m3的颗粒物排放标准。

综上所述,意大利标准下的陶瓷企业环保设备能有效地去除特定的污染物,同时又能使设备能有效运行,既经济又环保。

⑵、GB 25464-2010标准下的环保设备

从国内陶瓷企业考察可以发现,国内陶瓷环保技术如下:

喷雾塔:目前能有效去除颗粒物的设备只有布袋除尘器,但由于标准需要过氧系数折算(喷雾塔尾气含氧在18%左右)。

尾气含氧在18%情况下,达到GB 25464-2010标准的尾气成分实测限值如下:

(油气类喷雾塔)

颗粒物:小于7.5mg/m3;SO2:小于25mg/m3;NOx:小于60mg/m3

(水煤浆喷雾塔)

颗粒物:小于12.5mg/m3;SO2:小于75mg/m3;NOx:小于60mg/m3

目前布袋除尘器的尾气处理技术能有效运行的颗粒物排放标准为20mg/m3(覆膜滤袋不适合喷雾塔高浓度及高湿环境),NOx处理目前还没有成熟技术可以实现。

目前大品牌的陶瓷企业采用的环保设备为:布袋除尘器+湿法脱硫塔。湿法脱硫液会增加颗粒物排放,换算后的颗粒物浓度无法达到GB 25464-2010标准要求。

窑炉:

窑炉尾气的含氧在17%左右,达到GB 25464-2010标准的尾气成分实测限值如下:

(油气类)

颗粒物:10mg/m3;SO2:33.3mg/m3;NOx:100mg/m3

HF:1mg/m3;铅及镉:0.033mg/m3;镍:0.066mg/m3

(水煤浆类)

颗粒物:16.7mg/m3;SO2:100mg/m3;NOx:183.3mg/m3

HF:1mg/m3;铅及镉:0.033mg/m3;镍:0.066mg/m3

按目前成熟的干法除氟工艺,HF排放可以控制在4mg/m3左右,采用意大利干法除氟工艺无法达到GB 25464-2010标准。因此必须加湿法处理,采用单碱法或双碱法处理。

目前采用干法加湿法处理后发现,湿法碱液会增加颗粒物浓度,无法满足颗粒物达标,且湿法后的饱和废碱液会成为二次污染物。并且,上述折算指标中的铅的排放限值已经大大低于意大利标准,经实际测试滤筒所含铅的波动量已经超出测量值,无法实现准确测量。

综上所述,由于存在一些不符合建筑卫生陶瓷生产实际的情况,GB 25464-2010标准内各个窑炉指标无法全部同时实现,部分指标有超出检测精度范畴的可能,不利于行业推动环保工作。

5.2关键差异(废气氧含量)调查

从上面的国内外标准比对情况可以看出,现行标准的各项具体数值是代表世界较高水平的,适合现在及在未来引领陶瓷工业的污染治理工作,但在污染物实际浓度折算的基准废气氧含量(基准过氧系数)的取值上差别很大,日本以及我国台湾地区采用的是18%,德国采用的是17%,韩国采用的是16%,意大利没有进行折算(直接以实际监测数据判定合格与否),可以判断,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中给定的过氧系数1.7(相当于基准废气氧含量为8.6%)需要调整,这样才能真正在实际工作中发挥国家环保标准中的先进性。

为此,项目组调研了行业的实际情况,列表如下:

5.3基准废气氧含量确定及依据:

基于上述的比对与调查,发现标准废气氧含量的调整是非常必要的,为此,标准编制组查找《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中确定的基准过氧系数1.7(相当于基准废气氧含量为8.6%)的依据,发现《陶瓷工业污染物排放标准编制说明》中虽然调查了许多数据,但没有对陶瓷工业的实际情况及工艺特点予以充分估计,而是直接套用了过去的一些的规定值。

追溯基准过氧系数1.7的来源,查找相关文件描述如下:

⑴. GB 9078-1996在5.2中提到:

5.2实测的工业炉窑的烟(粉)尘,有害污染物排放浓度,应换算为规定掺风系数或过量空气系数时的数值:

冲天炉(冷风炉,鼓风温度400℃)掺风系数规定为:4.0;

冲天炉(热风炉,鼓风温度>400℃)掺风系数规定为:2.5;

其它工业炉过量空气系数规定为1.7。

熔炼炉、铁矿烧结炉按实测浓度计。

GB 5468-1991中烟尘排放浓度按GB13271-91第6.2条的要求,应折算到过量空气系数a=1.8时的烟尘浓度。折算公式与GB/T 16157-1996中相同。

⑵. GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准提到:

5.2中大气污染物基准氧含量排放浓度折算方法

实测的火电厂烟尘、二氧化硫、氮氧化物和汞及其化合物排放浓度,必须执行GB/T 16157规定,按下列公式折算为基准氧含量排放浓度。

式中:——折算基准废气氧含量时的大气污染物排放浓度,mg/m3;

   c“——大气污染物实测排放浓度,mg/m3;

O“2——实测的氧含量,%;

   O2—基准氧含量,%。

各类热能转化设施的基准氧含量按下表的规定执行。

从以上资料可以看出,对陶瓷行业的基准废气氧含量并没有准确的计算依据,倒是火电行业中对燃气轮机组的基准氧含量确定了一个15%的取值,而较早的规定中也可看到,冲天炉(冷风炉,鼓风温度400℃)因其工艺的特殊性确定了4.0的掺风系数。

陶瓷工业隧道窑、辊道窑属于开放式窑炉,烟气通过负压区预热带要漏入大量的空气,同时陶瓷坯体中含有的碳酸盐、硫酸盐等化合物需要在氧化带充分氧化,需要环境空气中有较高的氧气浓度,而喷雾干燥塔的温度调节以及高速搅动罐内气流的工艺要求,也需要漏入大量的空气。

刘振群教授编写的《陶瓷工业热工设备》中指出,在设计此类陶瓷炉窑时,离窑烟气的空气过剩系数,当窑内负压不大时, =2~4;当窑内负压较大时, =3~7【1】;而胡国林教授等主编的《陶瓷工业窑炉》中指出,在连续窑预热带热平衡计算时, =2~5【2】。

 进一步对比国外在基准氧含量取值上的规定:

从上表可以看出,几个国家的取值在锅炉、水泥工业上基本接近,在玻璃工业上略有差异,在其他工业上,韩国、德国、日本的取值也是相近的,基准氧含量根据工业特点从4%~18%各有不同,而我国在各工业的取值基本接近,特别是在陶瓷工业的基准氧含量上与其他国家相差较大,如果基准值按8.6%(基准过量空气系数1.7)计算的话,与其他国家的16%~18%相比,考察的各大气污染物数值有3.1~4.1倍的折算,从这一点上看,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)的大气污染物排放标准限值与其他国家地区的限值基本失去了比较的意义。

从调查到的各厂家实际废气氧含量上看,窑炉与喷雾干燥塔的烟气氧含量相对接近,在16~18.5%的居多,并且与调查到的国外相关规定的取值相近,所以,本标准将建筑卫生陶瓷工业的基准废气氧含量确定为17%。

6标准制(修)订的具体内容

通过以上的调研与分析,可以看出,《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)中的污染物控制项目和限值是能够代表先进水平的,本标准编制以《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)(以下称为原标准)为基础(未说明变动的部分内容等同引用),根据建筑卫生陶瓷工业的实际情况,对以下局部内容进行补充调整,更有利于在本行业推行有效的环保措施。

⑴.术语与定义中,取消过量空气系数,增加氧含量的解释与定义;

⑵.现有企业与新建企业一样实行同一更严标准要求,不予区分;

⑶.水污染物排放限值的监控位置由“企业废水总排放口”、“车间或生产设施废水排放口”统一改为“企业生产废水总排放口”,明确本标准的管控对象为企业生产废水;

⑷.将原标准中颗粒物排放限值随燃料变化而有不同取值的作法调整为随加工对象的工艺条件不同而有不同取值的作法:

由原标准的:

  调整为:

⑸.为准确监测企业在窑炉大气除尘措施的有效性,并鼓励企业在窑炉上投用除尘设备,对企业大气污染物排放浓度限值的列表中的监控位置增加补充规定“车间或生产设施排气筒(设有除尘器的场所,颗粒物、铅镉镍及其化合物四项以除尘器出口做为取样点)”;

⑹.对企业大气污染物排放浓度限值的列表增加备注“梭式窑类间歇式窑炉设备,以一个烧成周期的平均计算值为计”,以确保对梭式窑类间歇式窑炉的准确评价;并对坯体干燥工序的排放作了明确说明,规范行业中利用窑炉余热干燥坯体这一节能作法的排放监控:

①、生坯及产品烘干窑排放标准采用喷雾塔中相关规定。

②、对于利用烧成及烤花窑炉高温烟气进行烘干的烘干窑,除颗粒物排放标准按喷雾塔中规定执行外,其余指标排放标准按相应的烧成及烤花窑炉标准执行。

③、对于利用烧成及烤花窑炉高温烟气进行干燥的喷雾塔,除颗粒物按喷雾塔表中标准执行外,其余指标排放标准按相应的烧成及烤花窑炉标准执行。

⑺.考虑到过量空气系数由测定废气中的氧气百分含量通过公式计算而得,二者是简单的数学换算,使用含氧量省去计算环节,可直接监测获得,其次是与国际排放标准对接。因此,取消过剩空气系数,按公式 =c“×(21- O2)÷(21-O“2)将监测的大气污染物排放浓度折算为基准氧含量排放浓度。

考虑到建筑卫生陶瓷行业的实际情况以及与国外标准的接轨,将建筑卫生陶瓷工业的基准废气氧含量确定为17%,实测的喷雾干燥塔、炉窑的污染物排放浓度,应换算为基准废气氧含量的排放浓度,并作为判定排放是否达标的依据,计算方法以(1)为准:

............(1)

式中:——折算基准废气氧含量时的大气污染物排放浓度,mg/m3;

   c“——大气污染物实测排放浓度,mg/m3;

O“2——实测的氧含量,%;

   O2—基准氧含量,%。

如果实测的废气氧含量小于17%,直接使用实测的污染物排放浓度,不必进行折算。

另外,考虑到陶瓷工业中存在使用电力为加热能源的现象,对于电烧窑炉不用折算,以实测数值为计。

⑻.为避免歧义,去除原标准中“排放氯化氢的排气筒高度不得低于25m”的文字。建筑卫生陶瓷的生产废气排放不属于排放氯化氢的管控范畴。

7经济技术分析及本标准实施意义

⑴行业水治理分析

我国现有建筑陶瓷生产线3400多条,年产建筑陶瓷约90亿m2,卫生陶瓷隧道窑生产线200多条,梭式窑1000多座,年产卫生陶瓷约2亿件,按文中提到的处理工艺(废水处理按每条线投资50万元为计),全行业需要投入18亿元,年废水处理运行成本1.2亿元,本标准实施后,不仅对建筑卫生陶瓷工业废水排放及污染物的减量起到了较大的作用,可以从根本上解决建筑卫生陶瓷工业废水对环境的影响,同时鼓励企业积极实施中水回收利用,一些先进企业争取做到零排放,加大科技投入,加强管理,将废泥处理后,再利用到普通地砖或其他工业,可以减少固体废弃物的产生。

⑵行业大气治理分析

我国现有建筑陶瓷生产线3400多条,年产建筑陶瓷约90亿m2,卫生陶瓷隧道窑生产线200多条,梭式窑1000多座,年产卫生陶瓷约2亿,件按文中提到的处理工艺(布袋除尘、湿法脱硫除氟等),全行业需要投入环保设施150亿元以上,年大气处理运行成本80亿元以上。通过本标准的实施,全国建筑卫生陶瓷工业企业SO2、NO2、烟(粉)尘的排放总量分别减少为现有排放量的43.7%、42.8%、43.3%,因此,本标准的实施对全国大气环境的改善可以起到一定的作用。

从已经运行的情况来看,在工业废水治理上,先进建筑陶瓷企业已经达到零排放的水平,卫生陶瓷中优秀企业的中水利用率也能够达到85%的水平;在大气污染治理上,投入除尘、脱硫除氟工艺设备是一方面,还要加强管理力度,才能保证持续稳定达标。按本标准确定的基准氧含量进行环保监控,可以反映除企业真实的环境保护治理状态,一改原来行业内没有达标样板的现象,在本行业推出达标典范企业,督促其他企业认真履行环境保护的职责,促使全国建筑卫生陶瓷工业企业的环境管理由盲目向规范化转变,环境管理部门也可以根据各地建筑卫生陶瓷工业企业的排污特点有针对性地进行管理,真正做到有法可依,实现我国建筑卫生陶瓷工业环境管理的统一和完整,也使我国建筑卫生陶瓷工业向更高水平发展。

8存在的问题以及建议

⑴本标准主要是根据行业实际状况对《陶瓷工业污染物排行标准》(GB 25464-2010)一些不明确的地方做出补充调整,而对各污染物的限值没有做详细分析,没有探讨污染物的治理还有多少提升的空间,需要在以后的工作中予以加强。

⑵实际工作中发现,检测抽样的工具对监测数据有影响,建议使用国家认定的合格工具进行检测,以保证对环保措施准确评价。

⑶建筑卫生陶瓷工业的粉尘工序较多,如:原料搬运、破碎、坯体打磨、喷釉等,如不能很好地治理,对作业工人的健康会带来影响,需要行业内企业在治理外排污染的同时,也要积极治理这些工序内发生的粉尘,建立合理的安全生产体系。