北方环境第29卷第4期2013年4月
水泥厂大气污染源核算细节分析
林鸣
(新疆建材环境评价部,鸟鲁木齐830001)
摘要:关键词:
对水泥厂大气污染源核算细节作简要分析,并提出做好污染源核算的建议。水泥厂;污染源;核算
文献标识码:A
文章编号:1007—0370(2013)04—0098—03
中图分类号:XS01
Cementplantairpollution
source
accountingdetailsofanalysis
LinMing
(XinjiangBuildingEnvironmental
AssessmentDepartment。Urumqi830001)
Abstract:Thecementfactoryairpollutionsuggestionsofaccountingo
source
accountingdetailsfor
a
briefanalysis,Good
sources
ofpollutionandputforwardthe
Keywords:CementPlant;PollutionSource;BusinessAccounting
提起水泥厂,直观印象可能是“高能耗”、“高污染”企业。但随着近年来先进环保技术应用和环保管
理力度的加强,水泥厂的污染防治已经基本规范化,
况状态参数条件的修正。
通常建设项目设计中风量设计参数为标准状态下风量,风量单位为Nm3/h。根据《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)大气污染物排放浓度单位为mg/m3,即标准要求为工况状态的排放参数。风量核算过程若直接引用设计风量参数,会导致大气污染物核算结果明显偏低,须将设计风量进行有效修正。
T.P
从前水泥厂乌烟瘴气的现象也得到彻底改观,逐步向
花园式工厂发展。而在水泥厂污染防治规范化进程
中,作为为环境管理提供基础数据支持的污染源核算数据,也显现出其重要性。本文将结合个人工作实践
经验,针对水泥厂大气污染源核算从风量、污染物排放量、单位产品污染物排放量核算细节及应注意的问
题做简要分析。
Q。=孑亍.Q。
1
1
1
n
1污染源核算
1.1风量核算
风量作为大气污染物排放量计算基础数据,其准确性直接影响排放量计算结果的准确性。风量的核算应注意风量的修正和总风量的核算。
1.1.1风量的修正
Q,一工况状态下废气的流量(m3/h);P,一工况状态下的压力(pa);T,一工况状态下的温度(T1=273+t);Q。一标准状态下废气的流量(Nm3/h);P。一标准状态下的压力(101325pa);T。一标准状态下的温度(273K);
应注意的参数:工况温度和工况压力。
水泥厂回转窑窑头废气排放温度可高达150—
风量的修正即针对设计风量考虑温度、压力等工
一98一万方数据
220。C,而窑尾一般在120—150'12,煤磨废气温度在60—70。C,水泥磨70。C左右,其他破碎、均化、库等废气排放口废气温度通常取常温。窑头、窑尾废气排放温度与生产工艺、气路走向有密切关系,应沟通设计单位通过热平衡分析核算理论废气排放温度。
工况压力理论计算需要引入温度、海拔高度、重力加速度、气体分子量等参数,其中温度和气体分子量很难准确定量,通常我们采用经验参数进行估算。即:以海平面为基准,海拔高度每升高12m,大气压力
降低133
pa。
1.1.2总风量的核算
总风量=单位时间风量×运行时间
水泥工艺各生产车间年利用效率即运行时间差别较大,同一生产车间也会因生产水泥标号差异其年利用率不同。核算总风量须根据生产设备的实际运行效率确定运行时间,避免造成较大风量误差。
1.2污染物排放量核算1.2.1粉尘
一条水泥生产线有组织粉尘排放口较多,各含尘
废气排放口均安装收尘设备对含尘废气进行收尘处理。通常各废气排放口安装高效布袋收尘器,其收尘效率可高达到99.99%,部分工艺回转窑也会选择电收尘器,其收尘效率也可高达99.95%,粉尘均能达标
排放。
G=10-6.VC
G一粉尘排放量(kg);V一废气排放量(m3);C一粉尘排放浓度(mg/m3)。
据近年水泥生产线竣工验收监测结果,环保设施正常运行状态,粉尘排放浓度达标且接近排放浓度标准限值。参考实际监测数据结果,通常选取达标排放
标准浓度作为排放浓度进行粉尘排放量核算。
1.2.2
S02
近几年中国环境监测总站竣工验收的30多条新
型干法水泥生产线验收的监测数据显示,回转窑窑尾SO:排放浓度均低于150mg/m3,符合《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)(200mg/m3)要求。据验收监测数据分析结果,目前水泥厂回转窑SO:达
万方数据
水泥厂大气污染源核算细节分析林鸣
标排放有保证,但SO:排放总量仍是环保关注重点。环评报告中sO:理论排放量直接影响环保行政部门总量指标的批复,同时也涉及建设单位能否切实执行的问题。
G。。,=2×(B1×S1+B2×S2)×K×(1一qs)
G。。,——S02的排放量,t/a;B。一煤耗量,t/a;s,一燃料的含硫率,%;B2一生料的料耗量,t/a;S:一生料的含硫率,%;
K一硫生成SO:的系数(对于新型干法水泥回转
窑,K=0.95);
1。一水泥熟料的吸硫率,%(新型干法水泥熟料的吸硫率可高达"950殇以上)。
应注意的问题:①核实耗煤量
带预热器和窑外分解炉的窑外分解水泥生产工
艺,熟料烧成的热耗在3000kj/kg左右,应根据熟料产量核算总耗热量,根据烧成系统所需热量和燃料煤的
发热量核实耗煤量。
②修正燃料含硫率
设计提供原煤煤质参数含硫量为单次检验定值,而水泥厂日常运行过程很难保证始终选用煤质参数接近的原煤,故直接选用设计定值计算sO:排放量容易出现较大误差。原煤含硫率的选取除参考设计提供煤质参数外,还必须考虑厂区所在整体区域的煤质平均水平,结合整体区域水平和拟用煤矿长期平均煤
质核定含硫率。
③K和11S
硫生成sO:的系数和炉型、煤质等相关,燃煤锅
炉、炉窑硫生成S0:的系数在75%一95%之间。新型
干法水泥回转窑转化系数较高,K取值0.95。
水泥窑内熟料的烧成过程化学反应较复杂,熟料烧成过程本身也是一个吸硫的过程。新型干法水泥生产工艺熟料烧成过程吸硫率可高达95%以上。
④排放量校准
s0:排放量一般采用物料平衡法进行较准:进人生产工艺硫量=原煤含硫量+生料含硫量
~99—
北方环境第29卷第4期加13年4月
排出生产工艺硫量=熟料含硫量+排放硫量(烟
气、炉渣)
进入生产工艺硫量=排出生产工艺硫量
即:原煤含硫量+生料含硫量=熟料含硫量+排
放硫量(烟气、炉渣)
1.2.3
NO,(以N02记)
大型锅炉、炉窑氮氧化物形成机理较为复杂,水泥厂回转窑氮氧化物产生和排放量与燃烧温度、空气过剩程度、反应时间、燃烧方式等因素密切相关,目前尚无准确的计算模式来定量氮氧化物。
污染源核算过程中,回转窑氮氧化物的排放量采用类比分析方法进行计算。即在符合《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)NO:排放浓度限值(800mg/m3)要求同时,结合同类水泥厂回转窑窑尾环
保竣工验收或日常环境监测数据,类比NO:排放浓度
核算其理论排放量。在类比确定NO:排放浓度时应选择生产规模、工艺条件相近生产线的类比监测数
据。
据近年来水泥厂验收数据统计,回转窑窑尾NO:排放浓度大都在600—700mg/m3之间(满负荷运转),而近期新兴的较大生产规模例如4000t/d以上规模的新型干法水泥生产线,其NO:排放浓度多高于
700mg/m3。
当今,氮氧化物控制已成为环境治理的一个重要课题,根据《水泥行业准人条件》,自2011年1月1日起新建或改扩建水泥(熟料)生产项目必须配置脱除NO。效率不低于60%的烟气脱销装置。近期,新建水泥生产线均设计安装烟气脱销设备设施,因脱销装置在水泥行业运行尚处于起步阶段,收集NO:验收监测数据困难较多。类比NO:排放浓度时常采用规模、工艺相近生产线的监测数据,同时考虑设计脱销效率来
确定理论NO:排放浓度。1.3单位产品排放量核算
根据《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)颗粒物、SO:、NO:等大气污染物排放标准由“排放浓度(mg/m3)”和“单位产品排放量(kg/t)”两项标准组成,大气污染源核算不应遗漏单位产品排放
量的核算。
~100一万方数据
单位产品排放量指各生产设备生产每吨产品排放的有害物质量,产品产量按污染物监测时段设备小时产出量计算。
单位产品排放量=有害物质排放速率(kg/h)/设备小时产出量(t/h)
破碎、水泥磨、包装、入库等工序设备小时产出量明确,计算不存在参数模糊问题,问题一般出现在窑磨一体的情况。对于窑磨一体机,窑磨联合运转,设备小时产出量为磨机的小时产出量;煤磨及冷却机的设备小时产出量为煤磨的小时产出量。
2
改进建议
水泥工艺污染源核算看似只是简单的模式应用,
但应用过程细节的忽略往往导致明显误差,造成多方面不良后果。在此提出几点个人建议供参考。
(1)不照搬照抄建设项目设计参数,应根据对项目生产工艺深入了解,对数据的有效性做出判断,实现与设计单位有效沟通。同时,引用数据必须根据实际工况条件(温度、气压、高度等)进行有效修正。
(2)摸清生产工艺流程,熟悉物料走向、气路走向,保障数据取舍正确。
(3)做好物料平衡,包括总体的原料、产品物料平衡和单项元素平衡(据行业特征选取,水泥行业一般选择硫平衡),正确的物料平衡能够有效检验理论数据准确性。
(4)收集同类项目的环保验收资料和日常监测数据资料,参考环保验收、日常监测的污染源排放参数检校理论计算数据的合理性。
参考文献
[1](GB4915—2004)《水泥工业大气污染物排放标准》:1
—6.
[2]大气环境影响评价实用技术.北京.中国标准出版社.王栋成,2010:126—141.
[3]环境统计手册.四川.四川科学技术出版社.方品贤,
1985:60—63.89—110.
[4]新型干法水泥厂工艺设计手册.北京.中国建材工业出版社.严生.2007:60-459.
收稿日期:2012—11—21
作者简介:林鸣(1983一),女,汉族,环境工程学士学位,工程师,研究方向:环境工程.
北方环境第29卷第4期2013年4月
水泥厂大气污染源核算细节分析
林鸣
(新疆建材环境评价部,鸟鲁木齐830001)
摘要:关键词:
对水泥厂大气污染源核算细节作简要分析,并提出做好污染源核算的建议。水泥厂;污染源;核算
文献标识码:A
文章编号:1007—0370(2013)04—0098—03
中图分类号:XS01
Cementplantairpollution
source
accountingdetailsofanalysis
LinMing
(XinjiangBuildingEnvironmental
AssessmentDepartment。Urumqi830001)
Abstract:Thecementfactoryairpollutionsuggestionsofaccountingo
source
accountingdetailsfor
a
briefanalysis,Good
sources
ofpollutionandputforwardthe
Keywords:CementPlant;PollutionSource;BusinessAccounting
提起水泥厂,直观印象可能是“高能耗”、“高污染”企业。但随着近年来先进环保技术应用和环保管
理力度的加强,水泥厂的污染防治已经基本规范化,
况状态参数条件的修正。
通常建设项目设计中风量设计参数为标准状态下风量,风量单位为Nm3/h。根据《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)大气污染物排放浓度单位为mg/m3,即标准要求为工况状态的排放参数。风量核算过程若直接引用设计风量参数,会导致大气污染物核算结果明显偏低,须将设计风量进行有效修正。
T.P
从前水泥厂乌烟瘴气的现象也得到彻底改观,逐步向
花园式工厂发展。而在水泥厂污染防治规范化进程
中,作为为环境管理提供基础数据支持的污染源核算数据,也显现出其重要性。本文将结合个人工作实践
经验,针对水泥厂大气污染源核算从风量、污染物排放量、单位产品污染物排放量核算细节及应注意的问
题做简要分析。
Q。=孑亍.Q。
1
1
1
n
1污染源核算
1.1风量核算
风量作为大气污染物排放量计算基础数据,其准确性直接影响排放量计算结果的准确性。风量的核算应注意风量的修正和总风量的核算。
1.1.1风量的修正
Q,一工况状态下废气的流量(m3/h);P,一工况状态下的压力(pa);T,一工况状态下的温度(T1=273+t);Q。一标准状态下废气的流量(Nm3/h);P。一标准状态下的压力(101325pa);T。一标准状态下的温度(273K);
应注意的参数:工况温度和工况压力。
水泥厂回转窑窑头废气排放温度可高达150—
风量的修正即针对设计风量考虑温度、压力等工
一98一万方数据
220。C,而窑尾一般在120—150'12,煤磨废气温度在60—70。C,水泥磨70。C左右,其他破碎、均化、库等废气排放口废气温度通常取常温。窑头、窑尾废气排放温度与生产工艺、气路走向有密切关系,应沟通设计单位通过热平衡分析核算理论废气排放温度。
工况压力理论计算需要引入温度、海拔高度、重力加速度、气体分子量等参数,其中温度和气体分子量很难准确定量,通常我们采用经验参数进行估算。即:以海平面为基准,海拔高度每升高12m,大气压力
降低133
pa。
1.1.2总风量的核算
总风量=单位时间风量×运行时间
水泥工艺各生产车间年利用效率即运行时间差别较大,同一生产车间也会因生产水泥标号差异其年利用率不同。核算总风量须根据生产设备的实际运行效率确定运行时间,避免造成较大风量误差。
1.2污染物排放量核算1.2.1粉尘
一条水泥生产线有组织粉尘排放口较多,各含尘
废气排放口均安装收尘设备对含尘废气进行收尘处理。通常各废气排放口安装高效布袋收尘器,其收尘效率可高达到99.99%,部分工艺回转窑也会选择电收尘器,其收尘效率也可高达99.95%,粉尘均能达标
排放。
G=10-6.VC
G一粉尘排放量(kg);V一废气排放量(m3);C一粉尘排放浓度(mg/m3)。
据近年水泥生产线竣工验收监测结果,环保设施正常运行状态,粉尘排放浓度达标且接近排放浓度标准限值。参考实际监测数据结果,通常选取达标排放
标准浓度作为排放浓度进行粉尘排放量核算。
1.2.2
S02
近几年中国环境监测总站竣工验收的30多条新
型干法水泥生产线验收的监测数据显示,回转窑窑尾SO:排放浓度均低于150mg/m3,符合《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)(200mg/m3)要求。据验收监测数据分析结果,目前水泥厂回转窑SO:达
万方数据
水泥厂大气污染源核算细节分析林鸣
标排放有保证,但SO:排放总量仍是环保关注重点。环评报告中sO:理论排放量直接影响环保行政部门总量指标的批复,同时也涉及建设单位能否切实执行的问题。
G。。,=2×(B1×S1+B2×S2)×K×(1一qs)
G。。,——S02的排放量,t/a;B。一煤耗量,t/a;s,一燃料的含硫率,%;B2一生料的料耗量,t/a;S:一生料的含硫率,%;
K一硫生成SO:的系数(对于新型干法水泥回转
窑,K=0.95);
1。一水泥熟料的吸硫率,%(新型干法水泥熟料的吸硫率可高达"950殇以上)。
应注意的问题:①核实耗煤量
带预热器和窑外分解炉的窑外分解水泥生产工
艺,熟料烧成的热耗在3000kj/kg左右,应根据熟料产量核算总耗热量,根据烧成系统所需热量和燃料煤的
发热量核实耗煤量。
②修正燃料含硫率
设计提供原煤煤质参数含硫量为单次检验定值,而水泥厂日常运行过程很难保证始终选用煤质参数接近的原煤,故直接选用设计定值计算sO:排放量容易出现较大误差。原煤含硫率的选取除参考设计提供煤质参数外,还必须考虑厂区所在整体区域的煤质平均水平,结合整体区域水平和拟用煤矿长期平均煤
质核定含硫率。
③K和11S
硫生成sO:的系数和炉型、煤质等相关,燃煤锅
炉、炉窑硫生成S0:的系数在75%一95%之间。新型
干法水泥回转窑转化系数较高,K取值0.95。
水泥窑内熟料的烧成过程化学反应较复杂,熟料烧成过程本身也是一个吸硫的过程。新型干法水泥生产工艺熟料烧成过程吸硫率可高达95%以上。
④排放量校准
s0:排放量一般采用物料平衡法进行较准:进人生产工艺硫量=原煤含硫量+生料含硫量
~99—
北方环境第29卷第4期加13年4月
排出生产工艺硫量=熟料含硫量+排放硫量(烟
气、炉渣)
进入生产工艺硫量=排出生产工艺硫量
即:原煤含硫量+生料含硫量=熟料含硫量+排
放硫量(烟气、炉渣)
1.2.3
NO,(以N02记)
大型锅炉、炉窑氮氧化物形成机理较为复杂,水泥厂回转窑氮氧化物产生和排放量与燃烧温度、空气过剩程度、反应时间、燃烧方式等因素密切相关,目前尚无准确的计算模式来定量氮氧化物。
污染源核算过程中,回转窑氮氧化物的排放量采用类比分析方法进行计算。即在符合《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)NO:排放浓度限值(800mg/m3)要求同时,结合同类水泥厂回转窑窑尾环
保竣工验收或日常环境监测数据,类比NO:排放浓度
核算其理论排放量。在类比确定NO:排放浓度时应选择生产规模、工艺条件相近生产线的类比监测数
据。
据近年来水泥厂验收数据统计,回转窑窑尾NO:排放浓度大都在600—700mg/m3之间(满负荷运转),而近期新兴的较大生产规模例如4000t/d以上规模的新型干法水泥生产线,其NO:排放浓度多高于
700mg/m3。
当今,氮氧化物控制已成为环境治理的一个重要课题,根据《水泥行业准人条件》,自2011年1月1日起新建或改扩建水泥(熟料)生产项目必须配置脱除NO。效率不低于60%的烟气脱销装置。近期,新建水泥生产线均设计安装烟气脱销设备设施,因脱销装置在水泥行业运行尚处于起步阶段,收集NO:验收监测数据困难较多。类比NO:排放浓度时常采用规模、工艺相近生产线的监测数据,同时考虑设计脱销效率来
确定理论NO:排放浓度。1.3单位产品排放量核算
根据《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)颗粒物、SO:、NO:等大气污染物排放标准由“排放浓度(mg/m3)”和“单位产品排放量(kg/t)”两项标准组成,大气污染源核算不应遗漏单位产品排放
量的核算。
~100一万方数据
单位产品排放量指各生产设备生产每吨产品排放的有害物质量,产品产量按污染物监测时段设备小时产出量计算。
单位产品排放量=有害物质排放速率(kg/h)/设备小时产出量(t/h)
破碎、水泥磨、包装、入库等工序设备小时产出量明确,计算不存在参数模糊问题,问题一般出现在窑磨一体的情况。对于窑磨一体机,窑磨联合运转,设备小时产出量为磨机的小时产出量;煤磨及冷却机的设备小时产出量为煤磨的小时产出量。
2
改进建议
水泥工艺污染源核算看似只是简单的模式应用,
但应用过程细节的忽略往往导致明显误差,造成多方面不良后果。在此提出几点个人建议供参考。
(1)不照搬照抄建设项目设计参数,应根据对项目生产工艺深入了解,对数据的有效性做出判断,实现与设计单位有效沟通。同时,引用数据必须根据实际工况条件(温度、气压、高度等)进行有效修正。
(2)摸清生产工艺流程,熟悉物料走向、气路走向,保障数据取舍正确。
(3)做好物料平衡,包括总体的原料、产品物料平衡和单项元素平衡(据行业特征选取,水泥行业一般选择硫平衡),正确的物料平衡能够有效检验理论数据准确性。
(4)收集同类项目的环保验收资料和日常监测数据资料,参考环保验收、日常监测的污染源排放参数检校理论计算数据的合理性。
参考文献
[1](GB4915—2004)《水泥工业大气污染物排放标准》:1
—6.
[2]大气环境影响评价实用技术.北京.中国标准出版社.王栋成,2010:126—141.
[3]环境统计手册.四川.四川科学技术出版社.方品贤,
1985:60—63.89—110.
[4]新型干法水泥厂工艺设计手册.北京.中国建材工业出版社.严生.2007:60-459.
收稿日期:2012—11—21
作者简介:林鸣(1983一),女,汉族,环境工程学士学位,工程师,研究方向:环境工程.