水泥工业大气污染物排放标准

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、王素欣目 录1 项目背景11.1 项目来源11.2 主要工作过程12 标准制订的必要性、制定原则和技术路线32.1 标准制定的必要性32.2 标准制定原则和技术路线53 河北省水泥工业污染现状73.1 河北水泥工业分布及生产状况73.2 生产工艺及产污环节分析73.3 河北省水泥工业污染控制措施及排放现状93.4 污染物排放情况93.5 河北省水泥工业主要问题分析113.6 国内外相关标准借鉴123.6.1 国外相关标准123.6.2 国内相关标准144 污染控制技术分析164.1 颗粒物164.2 氮氧化物194.3 二氧化碳204.4 其他污染物214.5 无组织排放控制215 排放限值的确定215.1 污染源与时段划分215.2 污染物控制项目225.3 大气污染物排放限值制订依据225.4 技术与管理要求246 强制性标准的建议说明257 贯彻标准的措施建议258 标准实施后的企业成本核算和环境效益269 对实施本标准的建议261 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201674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/ 21672015），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。背景调查调查各水泥企业的生产工艺及污染排放相关国家标准相关地方标准初步确定需控制的污染物污染物监测分析污染物危害及影响分析确定需控制的污染物确定制定标准的技术依据标准初稿标准征求意见稿标准送审稿标准报批稿标准公布、发表初审、修改征求意见、修改技术审查行政审查图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）1唐山6722220010768002石家庄321915204126703邯郸2355803424004邢台20129302218005承德1387102117606保定966001410007秦皇岛86430137508张家口82210148009衡水6845010沧州5760011廊坊42140550012定州114013辛集114014总计19782732028819610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。石灰石破碎机预均化堆场砂岩、铁矿预均化堆场粉煤灰石灰石库砂岩库铁矿库粉煤灰库生料磨生物均化库预均化堆场煤磨回转窑余热锅炉篦式冷却机汽轮发电机凝汽器熟料库配料系统石膏库破碎机矿渣库矿渣烘干矿渣堆场水泥磨水泥包装水泥散装选粉机粗粉预热器分解炉煤粉仓煤石膏热气增湿塔排出热气排出图3.1 水泥生产工艺流程图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(CaCO3CaO+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0160.451093.32%10，206.62%200.06%SO2047.5350100%NOx0737.645034.60%50，1503.96%150，26061.30%2600.14% 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0291093.50%10，206.46%200.04%SO20237.185099.91%500.09%NOx0737.645034.46%50，1504.79%150，26060.65%2600.10% 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040.391093.02%10，206.93%200.05%SO20121.015099.92%500.08%NOx0258.665038.78%50，1504.65%150，26056.57%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019.81098.83%10，201.17%SO2081.445099.97%500.03%NOx0366.235043.03%50，1506.12%150，26050.82%2600.03%表4-5 调研企业B 53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0.251233.121073.71%10，209.81%2016.48%SO202357.815089.37%5010.63%NOx01233.765027.56%50，15024.30%150，26047.53%2600.61%表4-6 调研企业B 65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0.35690.721061.11%10，2021.97%2016.92%SO20230.035096.23%503.77%NOx01067.085029.36%50，15015.69%150，26054.51%2600.17%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/ 21672015）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40 CFR 60 Subpart F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）PM0.3磅/吨生料（干态）0.01磅/吨熟料（2mg/m3）1磅0.454kg，按每吨熟料20003000m3烟气量计算不透光率20%20%NOx1.5磅/吨熟料（300mg/m3）SO20.4磅/吨熟料（80mg/m3）熟料冷却机PM0.1磅/吨生料（干态）0.01磅/吨熟料不透光率10%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%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/m3NOx预热器窑200-450mg/m31. 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，NOx1000mg/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SO2NOx氟化物1美国Pm 0.01磅/吨熟料(2mg/m3)0.4磅/吨熟料(80mg/m3)1.5磅/吨熟料(300mg/m3)/2欧盟BAT10-20mg/m350-400mg/m3200-450mg/m33德国20mg/m3350mg/m3500mg/m33mg/m34日本一般地区100mg/m3特殊地区50mg/m3500mg/m35本标准30mg/m3100mg/m3320mg/m35mg/m33.6.2 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3020二氧化硫200100氮氧化物400320氟化物53氨108汞及其化合物0.050.05烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机颗粒物3020破碎机、磨机、包装机及其它通风生产设备颗粒物2010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2010(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202020020.055烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机20破碎机、磨机、包装机及其它通风的生产设备10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10a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3020水泥制造：水泥窑及窑磨一体机颗粒物3030二氧化硫200100氮氧化物（以NO2计）80040013002氟化物（以总F计）55氨3-8水泥制造：烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机颗粒物3030水泥制造：破碎机、磨机、包装机及其他通风生产设备颗粒物3020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颗粒物3020(4)本标准限值与国内相关标准对比本标准限值与国内相关标准对比见表9，由表9中数据分析，本标准表1中II时段中的SO2和NOx均严于国家GB4915-2013、山东地方标准中标准限值，但与北京地标相比，相对宽松。表9 本标准限值与国内相关标准对比情况一览表 单位：mg/m3序号国内标准标准限值颗粒物SO2NOx氟化物汞及其化合物 氨1GB4915-2013一般地区3020040050.0510重点地区2010032030.0582山东地标现有企业30200800/新建企业30100400130025/83北京地标II时段202020020.0554本标准新建企业105015050.058(1)4 污染控制技术分析从水泥工业污染控制历程来看，过去主要是控制颗粒物排放，近年来随着人们对NOx污染的认知，NOx污染控制越来越受到重视。4.1 颗粒物我省水泥工业目前使用的除尘技术主要是布袋除尘以及电袋复合除尘器。水泥窑的窑头、窑尾，采用布袋除尘器或电袋复合除尘器均可，根据烟气性质，一般需要对烟气降温调质，采用增湿等措施将高温气体降到150以下和适宜的比电阻（1011.cm）。其他通风生产设备、扬尘点大多采用布袋除尘器。(1) 布袋除尘布袋除尘技术是利用纤维织物的过滤作用（纤维过滤、膜过滤和颗粒过滤）对含尘气体进行净化。它处理风量范围大、使用灵活，适用于水泥工业各个工序废气的除尘治理。选择适当的过滤材料是布袋除尘器的关键，目前可供选择的滤料材质主要有涤纶（聚酯）、丙纶（聚丙烯）、亚克力（聚丙烯腈）、pps（聚苯硫醚）、诺梅克斯（芳香族聚酰胺）、玻璃纤维、P84（聚亚酰胺）和PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤料等。目前我省大部分水泥熟料生产企业窑尾布袋除尘器过滤材料均选用覆膜滤料，布袋除尘技术的除尘效率可达99.80-99.99%，窑尾颗粒物排放浓度可控制在10mg/m3以下，甚至更低，运行费用主要来自于更换滤袋和引风机电耗。(2)电袋复合电袋复合除尘器，就是在除尘器的前部设置一个除尘电场，发挥电除尘器在第一电场能收集80-90%粉尘的优点，收集烟气中的大部分粉尘，而在除尘器的后部装设滤袋，使含尘浓度低的烟气通过滤袋，这样可以显著降低滤袋的运行阻力，延长清灰周期，缩短脉冲宽度，降低喷吹压力，延长滤袋的使用寿命，相应减少了运行维护成本。电袋复合除尘技术特别适用于原有静电除尘器的改造，它充分结合了电、袋除尘的优点，除尘效率可达99.80-99.99%，颗粒物排放浓度小于10mg/m3，甚至更低。4.2 氮氧化物水泥窑型对NOx排放有重大影响，新型干法工艺能显著降低NOx排放。NOx的产生于燃烧状况密切相关，因此可采取工艺控制措施，如低NOx燃烧器、分解炉分级燃烧。也可采用末端治理的方法，如SNCR、SCR，是有效去除NOx的环保措施。(1)清洁生产工艺新型干法水泥生产用燃料分别从窑头和分解炉喷入，窑头煤粉燃烧最高温度可达1600以上，且烧成废气在高温区停留时间较长；煤粉在分解炉处于无焰燃烧状态，燃烧温度为900左右。由于60%的燃烧料在分解炉内燃烧，燃烧温度低，在此几乎没有热力型NOx生成，只产生燃料型NOx，因此与普通回转窑(2.4kgNOx/t熟料)相比，削减了1/3的NOx排放，可使新型干法工艺NOx排放量控制在1.6kgNOx/t熟料。(2)工艺控制措施工艺控制措施主要是应用低NOx燃烧器、分解炉分级燃烧，以及保证水泥窑的均衡稳定运行。低NOx燃烧器具有多通道设计，一般为三、四通道，分为内风、煤风、外风，各有不同的风速和风向（轴向、径向），在出口汇合形成同轴旋转的复杂射流。操作时通过调整内、外风速和风量比例，可以灵活调节火焰形状和燃烧强度，使煤粉分级燃烧，减少在高温区的停留时间，相应减少了NOx产生量。分解炉分级燃烧包括空气分级和燃料分级两种，都是通过对燃烧过程的控制，在分解炉内产生局部还原性气氛，使生成的NOx被部分还原，从而实现水泥窑系统NOx减排。工艺波动会造成水泥窑NOx浓度的剧烈变化（NOx浓度可以作为水泥窑工艺控制参数），需要保持水泥窑系统的均衡稳定运行。通过保持适宜的火焰形状和温度，减少过剩空气量，确保喂料量和喂煤量准确均匀稳定，可有效降低NOx排放。上述工艺控制措施综合使用，大约可降低3070%的NOx排放量，相应NOx排放浓度可控制在300-600mg/m3，相当于末端治理前初始浓度在300-600mg/m3。(3)末端治理措施目前应用较多、相对成熟的末端治理措施是选择性非催化还原技术（SNCR），选择性催化还原技术（SCR）还在进一步示范完善中。SNCR是以分解炉膛为反应器，通过向高温烟气（850-1100）中喷入还原剂（常用液氮、氨水和尿素），将烟气中的NOx还原成氮气和水。该技术系统简单，NOx去除效率约60-70%，排放浓度可控制在100-240mg/m3。工艺过程控制（低氮燃烧+分解炉分级燃烧）+末端治理SNCR，排放浓度可控制在100-240mg/m3。SCR是在水泥窑预热器出口处安装催化反应器，在反应器前喷入还原剂(如氨水或尿素)，在适当的温度(300-400)和催化剂作用下，将烟气中的NOx还原成氮气和水。该技术NOx去除效率可达85-90%，排放浓度可控制在100mg/m3左右。从目前SCR技术的发展情况来看，有两种选择：一是将SCR设备安装在除尘器之前，这时烟气温度较高，可满足催化还原反应要求，但由于粉尘浓度过高，会造成催化剂磨损和堵塞。另一种选择是将SCR设备安装在除尘器之后，这时粉尘浓度非常低，没有了催化剂堵塞问题，但由于温度下降较多，催化还原反应温度不够。目前大多数专家倾向于将SCR设备安装在除尘器之后，希望通过加温的方式将烟气温度提高，从而满足SCR的催化还原反应温度要求。SCR技术一次投资较大，运行成本主要取决于催化剂的寿命。由于水泥窑尾废气粉尘浓度高，且含有碱金属，易使催化剂磨损、堵塞和中毒，需要采用可靠的清灰技术和合适的催化剂。要稳定达到本标准提出的排放限值，企业需进一步进行技术改造。一是采用SCR脱硝工艺。SCR脱硝效率高，脱除率可达到90%以上，应用后可稳定达到标准限值。目前,清华大学SCR选择性催化还原脱硝技术已有研究成果，金隅冀东水泥、中建材等行业集团也在进行深入技改试验。二是在企业目前采取的“低氮燃烧+分解炉分级燃烧+SNCR”联合脱硝工艺基础上深度技改。包括对脱硝设施的各个分块系统深入技改、分级燃烧系统升级改造、在氨逃逸不超标的前提下，增加氨使用量，提高氮氧化物脱除率等措施，也可将氮氧化物的排放限值降低到排放限值，但SNCR脱硝效率最佳70%，一般情况脱硝效率在60%-70%之间，且脱硝效率受窑皮的掉落、来料波动、窑内烧成气氛等工艺状况影响较大，脱硝稳定性较差。4.3 其他污染物水泥窑的高温、长停留时间、氧化气氛、碱性条件，有利于酸性气体(HCL、SO2)、有机物的去除，重金属（Hg除外）固结在水泥熟料中，因此其他大气污染物排放量很少, SO2能控制在50mg/m3以内。4.4 无组织排放控制水泥工业的粉尘无组织排放是一个突出的环境问题，2016年发布实施的煤场、料场、渣场扬尘污染控制技术规范（DB13/2352-2016）针对水泥行业物料运输、装卸、存储提出了具体的污染控制技术要求，可有效降低粉尘无组织排放。5 排放限值的确定本标准包括使用范围、规范性引用文件、术语和定义、污染物排放控制要求、污染物监测要求、实施与监督共6章，另有一个规范性附录，标准主要内容及其条款说明如下：5.1 污染源与时段划分 2018年底前,在水泥熟料企业试点开展超低排放改造。完成超低排放改造后,水泥窑废气在基准氧含量10%的条件下,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度要分别不高于10毫克/立方米、50毫克/立方米、150毫克/立方米。2019年推进重点企业开展超低排放改造。2020年完成超低排放改造。5.2 污染物控制项目本标准对水泥窑大气污染物中颗粒物、SO2、NOx提出了更严格的排放限值，其它污染物排放参照现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）。5.3 大气污染物排放限值制订依据本标准的污染物排放限值包括两类：一是最高允许排放浓度限值，分时段和分工艺进行控制；二是无组织排放监控点浓度限值。5.3.1 最高允许排放浓度限值制订依据（1）颗粒物颗粒物（烟粉尘）是水泥工业排放的最主要大气污染物，几乎全部工艺过程都有颗粒物排放。根据河北省水泥工业企业在线监测数据显示，颗粒物排放浓度均在10mg/m3左右，标准中的颗粒物排放限值是基于现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）的基础上进行调整的10 mg/m3。（2）二氧化硫水泥行业的SO2排放主要集中在窑尾烟气中，与所用原、燃料中的S含量密切相关。由于水泥窑是碱性环境，因此SO2排放浓度通常比较低。标准中2015年7月1日前执行的SO2排放限值是基于现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中排放限值（第时段SO2浓度取值50mg/m3与之相同），根据河北省水泥工业企业在线监测数据显示，SO2排放浓度均低于50mg/m3，因此本标准中SO2排放浓度取值50mg/m3。（3）氮氧化物目前已有的NOx控制技术有低NOx燃烧器、分级燃烧、添加矿化剂、工艺优化控制（系统均衡稳定运行）等工艺控制措施，以及选择性非催化还原技术（SNCR）、选择性催化还原技术（SCR）等末端治理措施。欧洲认为综合使用这些技术措施后（SCR除外），排放控制水平可达到100-240mg/m3，若使用SCR技术，则可进一步控制在100mg/m3.左右，表10为水泥窑NOx控制措施的效果及大致的排放浓度范围。表10 水泥窑NOx控制措施及效果措施分类削减效率（%）排放浓度（mg/m3）工艺控制措施低NOx燃烧5-30300-600分级燃烧10-30添加矿化剂10-15工艺优化控制10-20末端治理措施SNCR60-70100-240SCR70-90100左右根据河北省水泥工业企业在线监测数据显示，NOx排放浓度处于170mg/m3左右，因此本标准中NOx排放浓度取值150mg/m3。（4）氟化物由于新增污染控制技术对氟化物影响不大，从近几年河北省水泥生产企业窑头窑尾的监测数据来看，大多都低于2mg/m3。鉴于上述原因，本标准继续执行现行的3mg/m3，且该限值与现行的国家水泥工业大气污染物排放标准（GB4915-2013）中对重点地区要求的3mg/m3一致。(5)氨河北省目前采用SNCR脱硝措施，需要使用尿素、氨水等还原剂，它们喷入适宜温度区间的烟气内与NOx反应，会有部分氨逃逸。根据河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中规定氨逃逸浓度应低于8mg/m3，本标准与其相衔接，取值与之相同。 (6)汞及其化合物现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中汞及其化合物的排放限值均为0.05mg/m3，本标准与其相衔接，取值与之相同。5.3.2 无组织排放监控点浓度限值制订依据根据煤场、料场、渣场扬尘污染控制技术规范（DB13/2352-2016）相关要求，本标准对水泥生产无组织排放提出了控制措施。根据水泥生产企业的排放特点，本标准只规定颗粒物和氨的无组织排放监控点浓度限值，均不考虑扣除环境背景值。无组织排放只控制单位周界，颗粒物和氨排放限值与现行的河北省地方标准水泥工业大气污染物排放标准（DB13/2167-2015）中的无组织排放限值相同。5.4 技术与管理要求5.4.1 排气筒高度 本标准参照现行的国家水泥工业大气污染物排放标准中对排气筒的绝对高度要求：除储库底、地坑及物料转运点单机除尘设施外，其他排气筒高度应不低于15m。排气筒高度应高出本体建筑物3m以上。水泥窑及窑尾余热利用系统排气筒周围半径200m范围内有建筑物时，排气筒高度还应高出最高建筑物3m以上。5.4.2 污染排放控制要求本标准对水泥窑大气污染物提出了更严格的排放限值。并根据煤场、料场、渣场扬尘污染控制技术规范（DB13/2352-2016）相关要求，对水泥生产无组织排放提出了控制措施。5.5 监测5.5.1 监测方法标准中给出了各大气污染物的监测分析方法，并要求排气筒中大气污染物的监测采样按GB/T16157、HJ/T397或HJ/T75规定执行；单位周界监控点的设置执行HJ/T55。2017年，国家颁布实施排污单位自行监测技术指南 总则（HJ819-2017），提出了排污单位自行监测的一般要求、监测方案制定、监测质量保证和质量控制、信息记录和报告的基本内容和要求。在5.1企业自行监测条款，补充了上述文件。5.5.2 大气污染物浓度折算 为防止炉窑内空气量过大对排放浓度产生稀释作用，本标准规定了大气污染物浓度折算方法。从合理性和标准的衔接性等方面考虑，本标准选择了现行的国家水泥工业大气污染物排放标准中规定的折算方法，即：对于水泥窑及窑尾余热利用系统，实测烟气中大气污染物排放浓度应换算到基准氧含量10%状态下的数值：其他车间或生产设施排气按实测浓度计算，但不得人为稀释排放。5.5.3 无组织排放监控点设置 目前，无组织排放监控点的设置和监测一般都执行大气污染物无组织排放监测技术指导（HJ/T 55-2000），它是对国家大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）中附录C的补充和具体化，本标准中单位周界监控点设置仍沿用该技术导则。6 强制性标准的建议说明本标准为环境标准，属强制性标准。强制性标准理由如下：一是根据中华人民共和国标准化法的规定“保障人体健康，人身、财产安全的标准和法律、行政法规规定强制执行的标准是强制性标准，其他标准是推荐性标准”。二是根据原国家环保总局令第3号环境标准管理办法中的相关规定：为防治环境污染，维护生态平衡，保护人体健康。国务院环境保护行政主管部门和省、自治区、直辖市人民政府依据国家有关法律规定，对环境保护工作中需要统一的各项技术规范和技术要求，制定环境标准。其中地方环境标准包括地方环境质量标准和地方污染物排放标准（或控制标准）。地方环境标准在颁布该标准的省、自治区、直辖市辖区范围内执行。环境标准分为强制性环境标准和推荐性环境标准。环境质量标准、污染物排放标准和法律、行政法法规规定必须执行的其它环境标准属于强制性环境标准，强制性环境标准必须执行。因此，本标准应属强制性标准范畴。7 贯彻标准的措施建议对于新建水泥熟料生产企业，应严格按本标准的要求审批，并符合国家和河北省相关规划及产业政策，防止出现新的环境污染问题。对于现有水泥熟料生产企业，要利用3年时间逐步达到本标准规定的排放限值。2018年底前，开展试点达标排放改造；2019年，推进重点企业开展达标排放改造；2020年，完成全部水泥熟料企业的达标排放改造。河北省各级人民政府环境保护行政主管部门应加强对水泥工业各生产环节和治理设施大气污染排放的日常监督管理。8 标准实施后的企业成本核算和环境效益(1)企业成本核算对于干法旋窑生产线来说，为达到表1排放标准限值需对脱硝系统进行升级改造，可选工艺2种，包括采用SCR脱硝系统和对现有“低氮燃烧+分级燃烧+SNCR联合脱硝系统”进行深入改造。选用SCR脱硝工艺，脱硝效率较高，可达到90%以上，应用后可稳定达到排放限值。企业设备投资在2500-3000万元之间，运行期间氨使用量增加，运行费用约新增50万元/年。对现有“低氮燃烧+分级燃烧+SNCR”联合脱硝系统进行深入改造费用至少要新增投资300万元以上，运营期氨使用量增加，运行费用约新增20-50万元/年。(2)环保效益按河北省2017发放排污许可证的熟料产能约7320万吨/年计算，以每生产1吨熟料窑尾产生3000m3烟气考虑，则窑尾烟气产生量约为21960000万m3/a，本标准实施后窑尾的颗粒物、NOx排放浓度分别按10mg/m3、150mg/m3计算，则排放量分别为2196t/a、32940t/a。本标准实施后，河北省水泥工业的污染物排放量将大大降低，环境效益显著。9 对实施本标准的建议1、 为促进我省水泥熟料生产的持续健康发展，建议鼓励水泥窑废气低温脱硝技术研发，为水泥熟料生产企业实现超低排放、稳定达标排放提供技术保障。2、制定出台相关配套的环境经济倾斜政策，激励和推动企业执行本标准排放限值的积极性和自觉性。3、根据本省环境规划制定本标准实施计划，各污染源按照标准实施时段分期达到本标准要求。