我國氮氧化物排放量超過2800萬噸/年，是大氣污染治理的重點。水泥行業(yè)作為我國重點污染行業(yè)之一，顆粒物排放占全國排放總量的20%~30%，二氧化硫排放占全國總排放量的5%~6%。;氮氧化物年排放約200萬噸，占全國氮氧化物排放量的10%左右，居火力發(fā)電和汽車尾氣排放之后的第三位。針對水泥行業(yè)污染物減排的嚴峻形勢，最新版《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》將PM排放限值由原標(biāo)準(zhǔn)的50mg/m3(水泥窯等熱力設(shè)備)、30mg/m3(水泥磨等通風(fēng)設(shè)備)收嚴至30mg/m3、20mg/m3;氮氧化物排放限值由800mg/m3收嚴到400mg/m3，目前，有些省份已將這一標(biāo)準(zhǔn)收嚴到100mg/m3。
脫硝技術(shù)不斷進步
水泥行業(yè)目前采用的氮氧化物控制技術(shù)主要有低氮燃燒、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)、選擇性催化還原技術(shù)(SCR)。低氮燃燒技術(shù)通過低NOx燃燒器，降低燃燒的過剩空氣系數(shù)，進而減少氮氧化物排放，但影響燃燒效率，脫硝效率小于30%;SNCR采用氨水或尿素作為脫硝還原劑，還原劑霧化后，其中的氨基成分與煙氣中NOx進行選擇性非催化還原反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)化成無污染的N2和H2O，從而達到降低NOx排放的目的。由于SNCR需要滿足反應(yīng)溫度的要求，脫硝效率一般為30%~60%;SCR采用氨(NH3)作為還原劑，氨在反應(yīng)器中催化劑作用下，在有氧氣條件下選擇性地與煙氣中NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成N2和H2O，脫硝效率一般可達到90%以上，但煙氣中的堿性物質(zhì)、CaO和SO2會使催化劑中毒。
此外，SCR需要用催化劑，系統(tǒng)較SNCR復(fù)雜，檢修和維護也比較麻煩，因此在投資和運行成本方面SCR都比SNCR要高很多。SNCR與SCR脫硝的最終產(chǎn)物為氮氣和水，可能會導(dǎo)致脫硝后的煙氣中含有一部分NH3，對大氣造成二次污染。但SCR較SNCR對環(huán)境造成的二次污染要小。
就目前看，絕大多數(shù)水泥企業(yè)采用的是選擇性非催化還原法(SNCR)，SNCR的脫硝效率能達到60%，NOx排放可以滿足現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)，但隨著環(huán)保排放限值的日趨嚴苛及脫硝水平的提升，脫硝效率更高的選擇性催化還原法將成為水泥行業(yè)治理氮氧化物的主要方法。
選擇性催化還原技術(shù)通常使用的催化劑為釩基催化劑，催化劑要先經(jīng)過煙氣中大量粉塵和二氧化硫的沖刷和侵蝕，容易引起催化劑的磨損和中毒。新疆石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授代斌帶領(lǐng)的工業(yè)催化研究團隊利用新疆豐富的天然礦物蛭石作為催化劑載體，錳鐵作為催化劑活性組份，成功制備了可應(yīng)用于室溫去除氮氧化物的脫硝催化劑(即MnOx-Fe2O3/VMT)。該催化劑在室溫下表現(xiàn)出了優(yōu)異的氮氣選擇性和氮氧化物轉(zhuǎn)化率，適用于在煙氣出口的最尾端，既可以避免粉塵對催化劑的磨損，又可以減少二氧化硫?qū)Υ呋瘎┑亩竞?。?jù)悉，未來可以據(jù)此設(shè)計出室溫脫硝路線，應(yīng)用于燃煤電廠、煉鋼廠、水泥窯爐、玻璃廠等固定源的煙氣處理。團隊目前正利用所獲得的室溫脫硝催化劑，進行與之匹配的工藝路線設(shè)計與示范裝置研究，同時更加深入地改進和優(yōu)化室溫脫硝催化劑，以期待早日將室溫脫硝技術(shù)應(yīng)用于固定源脫除氮氧化物。
江蘇鹽城環(huán)保科技城清華產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，國內(nèi)首條中低溫脫硝催化劑生產(chǎn)車間首批150立方米產(chǎn)品正式下線。這標(biāo)志著中國沒有中低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑臍v史宣告結(jié)束，這也是清華大學(xué)第一個校外國家工程實驗室取得的第一項成果。去年7月，清華大學(xué)國家工程實驗室落戶鹽城環(huán)?？萍汲呛?，已承擔(dān)一批國家重點研發(fā)項目。其中包括中低溫非電行業(yè)脫硝催化劑項目成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品性能水平國際領(lǐng)先。該實驗室負責(zé)人介紹，脫硝催化劑的活性一般會隨著煙氣溫度的降低而降低，當(dāng)溫度低于200℃時，現(xiàn)有催化劑的活性較低，會造成脫硝效率不達標(biāo)，導(dǎo)致氨逃逸超標(biāo)等二次污染。該生產(chǎn)線的誕生，將使焦化、水泥、玻璃、工業(yè)鍋爐等九大行業(yè)實現(xiàn)真正意義上的零排放，促進綠色發(fā)展。
各地排放限值收緊
今年1月原環(huán)保部印發(fā)《關(guān)于京津冀大氣污染傳輸通道城市執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》，決定在京津冀大氣污染傳輸通道城市執(zhí)行大氣污染物特別排放限值。具體到水泥行業(yè)：新建項目自2018年3月1日起，新受理環(huán)評的建設(shè)項目執(zhí)行大氣污染物特別排放限值;現(xiàn)有企業(yè)自2018年10月1日起，執(zhí)行二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機物特別排放限值。地方有更嚴格排放控制要求的，按地方要求執(zhí)行。
此前，河南省人民政府辦公廳發(fā)布的《河南省2018年大氣污染防治攻堅戰(zhàn)實施方案》提出，對2018年10月底前穩(wěn)定達到超低排放限值的水泥企業(yè)，2019年1月1日至3月15日，豁免其不再實施錯峰生產(chǎn)，但要按當(dāng)?shù)刂匚廴咎鞖鈶?yīng)急預(yù)案要求參加污染管控。2018年10月底前，鼓勵在水泥熟料企業(yè)試點開展超低排放改造。完成超低排放改造后，水泥窯廢氣在基準(zhǔn)氧含量10%的條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度要分別不高于10mg/m3、50mg/m3、150mg/m3。
江蘇省環(huán)保廳印發(fā)的《關(guān)于開展全省非電行業(yè)氮氧化物深度減排的通知》明確，將在非電行業(yè)實現(xiàn)達標(biāo)排放基礎(chǔ)上，大力推進焦化、鋼鐵、水泥、玻璃等行業(yè)氮氧化物深度減排。為促進區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量進一步改善，加大焦化、鋼鐵及水泥等行業(yè)污染治理，突出氮氧化物和揮發(fā)性有機物協(xié)同治理將成為“十三五”江蘇省大氣污染治理的重點。2019年6月1日前，對照《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2013)，全省水泥行業(yè)實現(xiàn)水泥窯煙氣氮氧化物排放濃度不高于100mg/m3。
河南省政府發(fā)布的《關(guān)于征求河南省2018年大氣污染防治攻堅戰(zhàn)工作方案(征求意見稿)修改意見的通知》顯示，按照堅持污染減排與質(zhì)量改善相同步、堅持重點區(qū)域與重點時段相兼顧、堅持工程治理與制度建設(shè)相結(jié)合的工作原則，到2018年年底，全省細顆粒物(PM2.5)年均濃度達到65微克/立方米以下，可吸入顆粒物(PM10)年均濃度達到115微克/立方米以下。
《通知》要求，水泥行業(yè)在2018年10月底前，完成全省73家水泥熟料企業(yè)超低排放改造。完成超低排放改造后，水泥窯廢氣在基準(zhǔn)氧含量10%的條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度要分別不高于10mg/m3、50mg/m3、100mg/m3。其中，對2018年6月底前穩(wěn)定達到超低排放限值的水泥、陶瓷企業(yè)，豁免其2019年1月1日至3月15日，不再實施錯峰生產(chǎn)，但要按當(dāng)?shù)刂匚廴咎鞖鈶?yīng)急預(yù)案要求參加污染管控;對2018年9月底前穩(wěn)定達到超低排放限值的水泥、陶瓷企業(yè)，豁免其2019年2月15日至3月15日，不再實施錯峰生產(chǎn)，但要按當(dāng)?shù)刂匚廴咎鞖鈶?yīng)急預(yù)案要求參加污染管控。
《廣東省環(huán)境保護廳關(guān)于鋼鐵、石化、水泥行業(yè)執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告(征求意見稿)》提出，新建項目自2018年6月1日起，鋼鐵、石化、水泥行業(yè)新受理環(huán)評的建設(shè)項目執(zhí)行大氣污染物特別排放限值;現(xiàn)有企業(yè)自2018年12月1日起，鋼鐵、水泥行業(yè)現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行顆粒物、二氧化硫和氮氧化物特別排放限值。其中，珠三角區(qū)域自2013年4月1日起新受理的鋼鐵、石化、水泥行業(yè)環(huán)評項目，繼續(xù)執(zhí)行《關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》(原環(huán)境保護部公告2013年第14號)的相關(guān)規(guī)定。經(jīng)批復(fù)的環(huán)境影響評價文件或排污許可證有更嚴格排放控制要求的，按更嚴格要求執(zhí)行。