陶瓷工业大气污染防治现状、问题与对策

原标题:陶瓷工业大气污染防治现状、问题与对策

摘 要:陶瓷工业颗粒物、SO2、NOx 排放占工业源排放比重较高,是我国大气污染防治重点行业。陶瓷工业通过贯彻落 实排放标准、实施在线监测、环境巡查等举措,大气污染治理水平迅速提升,大气污染防治取得明显成效。但是,随着 近年来我国大气污染防治形势的转变以及污染防治技术的进步,陶瓷工业逐渐暴露出国家排放标准过于宽松、监管漏洞 较多、VOCs 排放被忽视等制约行业健康发展和污染物持续有效减排的突出问题,建议修订排放标准、健全监管体系、加 强 VOCs 排放管控。

关键词:陶瓷窑炉;大气污染控制;烟气治理

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引 言

陶瓷工业是我国历史悠久的传统优势产业之 一,在国民经济中占有重要地位。我国是陶瓷生 产大国,建筑、卫生、日用陶瓷产量已连续多年 位居世界第一。目前全国拥有规模以上陶瓷企业3678 家,规模以下企业数以万计。建有建筑陶瓷 生产线约 3350 条,卫生陶瓷隧道窑生产线 500 多 条,梭式窑 1000 多座。据统计,2017 年我国建筑 陶瓷产量为 101.5 亿 m2 ,占世界总产量 63 %;卫 生陶瓷产量为 2.18 亿件,占世界总产量 48 %;日 用陶瓷产量约 227 亿件,占世界总产量 68 %;陈 设艺术瓷产量约 53 亿件,占世界总产量 65 %,此 外,工业陶瓷产量占世界总产量 45 %。

陶瓷生产工艺大体相同,主要包括原料制备 (制浆、制粉)、成形、干燥、烧成、烤花、后处理 等工序。其中,生产成品的陶瓷窑(辊道窑、隧道 窑、梭式窑等)和制粉的喷雾干燥塔热风炉是典型 的高温炉窑,也是陶瓷工业大气污染物主要排放 源。目前,我国建筑陶瓷行业使用的燃料主要是 煤制气、天然气、水煤浆;卫生、日用、陈设艺 术陶瓷等行业主要采用天然气、石油液化气和电 力作为窑炉的供热能源。其中,建筑陶瓷生产原 料、燃料消耗量分别占全行业总量的 89 %和 85 %。据统计,2017 年陶瓷工业炉窑产生烟气 总量约 11674 万亿 m3 ,如果以达标排放浓度计, 陶瓷工业颗粒物、SO2、NOx 年排放总量分别约 3.5 万吨、5.8 万吨和 21 万吨,占当年全国工业排放 比例分别为 0.44 %、0.66 %、1.67 %,排放量较大。因此,陶瓷工业是我国大气污染控制重点行业, 其大气污染防治具有重要意义。本文通过分析陶瓷工业大气污染物产排、治 理及管理现状,分析当前陶瓷工业大气污染防治 中存在的问题,提出相应的防治对策建议。

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陶瓷工业大气污染防治现状

1.1 陶瓷工业大气污染物产生特性

陶瓷工业大气污染物产生特性与产品类型、 生产工艺、燃料类型等因素有关。对 29 家陶瓷 企业的采样监测结果表明,陶瓷窑炉、喷雾干燥 塔烟气中主要污染物包括颗粒物、SO2、NOx、氟 化物、氯化物、重金属、VOCs 等,其主要大气污 染物初始浓度范围见表 1、表 2。

建筑陶瓷辊道窑烟气中颗粒物、SO2、NOx初始 浓度大多在 200 mg/m3、150 mg/m3以下。喷雾干燥 塔烟气中 SO2、NOx 初始浓度大多在 200 mg/m3、 250 mg/m3 以下,其出料颗粒物为原料。

1.2 陶瓷工业大气污染物治理现状

陶瓷工业大气污染物治理的重点在建筑陶瓷 行业,其除尘脱硫治理技术成熟且普及度高,可 满足环保要求。而脱硝技术仍不完善,烟气中氟 化物、氯化物、重金属目前主要通过除尘、脱硫、 脱硝设施协同控制,以及烧成过程优化及原料控 制,基本可满足排放标准要求。卫生、日用、陈 设艺术陶瓷等其他行业主要通过安装除尘设施、 天然气或电替代等措施控制大气污染物排放。

在除尘脱硫方面,建筑陶瓷行业企业普遍安 装了布袋除尘和湿法脱硫(少数采用半干法脱硫) 设施,颗粒物、SO2 浓度可分别控制在 20 mg/m3、 30 mg/m3 以下。此外,在部分要求较严格的地区, 湿式静电除尘等技术得到应用,可将颗粒物控制 在 15 mg/m3 以下。

在脱硝方面,建筑陶瓷企业普遍针对喷雾干燥塔 安装了 SNCR 设施,脱硝效率可达 60 %以上。针对窑炉烟气,大部分建筑陶瓷企业尚未开展脱硝, 仅通过烧成过程优化等措施减少 NOx 的排放,少 数企业采用湿法多污染物协同控制技术,脱硝效率 可达到 50 %以上;山东个别企业采用 SCR 技术, 脱硝效率可达到 80 %左右。山东、广东一些窑炉 采用 SNCR 技术,但多数效果较差,脱硝效率仅 为 10 %-30 %,且因还原剂对设备和产品有影响。此 外,华南所联合清华大学等单位正在开展陶瓷窑 烟气中低温 SCR 脱硝+多污染物协同控制深度减 排技术研究,现场试验脱硝效率可达到 85 %以上。

基于现有陶瓷工业污染物排放水平和可行的 污染控制技术,配套建设完善的烟气治理设施后, 大多数陶瓷企业颗粒物、SO2、NOx 排放浓度可以 达到 20 mg/m3、30 mg/m3、100 mg/m3(氧含量 18%)以下,采用高效脱硝技术,NOx 排放浓度可以达 到 50 mg/m3(氧含量 18 %)以下。

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陶瓷工业大气污染防治问题

2.1 现有国标颗粒物、SO2、NOx 排放限值过于宽松

2.2 大气排放监管漏洞较多

一是烟气旁通管道跑冒偷排问题。部分建筑 陶瓷企业在烧成窑窑头排烟风机处设置旁通管 道,以闸板闭合,其目的是在非正常生产工况下 泄压和排烟。但由于疏于管理和管道腐蚀,存在 烟气跑冒现象,也有少数企业存在偷排烟气行为。二是窑尾冷却烟气直排问题。《排污许可证申请与 核发技术规范陶瓷砖瓦工业》(HJ954-2018)将窑尾 冷却烟气排气筒定义为一般排放口,其污染物为 颗粒物。目前大多数企业将窑炉烟气和冷却带热 风全部引入干燥窑进行热能利用,混合烟气从干 燥窑排出集中治理。但仍有部分企业将冷却烟气 收集后直接在厂内排放。三是治理设施设计和运 行管理不规范的问题。部分企业存在治理工艺路 线选择不合理、不按技术要求设计、建成的治理 设施不运行、运行管理差造成事故等情况。四是 对第三方检测机构缺乏有效监管的问题。目前第 三方检测市场乱象频发有待规范,存在低价竞争、 恶性竞争、弄虚作假等现象,监测结果缺乏公信 力,部分超标企业取得所谓达标的第三方监测报 告干扰了环保部门的正常管理工作。

2.3 陶瓷生产 VOCs 排放未引起重视

陶瓷生产工艺过程存在多个 VOCs 排放环节。建筑陶瓷企业大部分建有喷墨打印线,所用的陶 瓷墨水含有表面活性剂和有机溶剂,在使用过程 中会排放 VOCs。日用陶瓷生产的烤花工序,贴 花纸中的 PVC 成分烧失会排放 VOCs。特种陶 瓷生产的排蜡、排塑工序,使用有机溶剂(石蜡、 桐油等)也存在 VOCs 排放问题。《排污许可证 申请与核发技术规范陶瓷砖瓦工业》(HJ954-2018) 将施釉工序、其他通风设备排气筒定义为一般排 放口,其污染物为颗粒物,未规定 VOCs 的排放 要求,对烤花等工序也未规定 VOCs 的排放要求。对于喷墨打印、烤花、排蜡等工序,企业一般会 进行废气收集并设置了除尘等系统,但大部分未 考虑 VOCs 的预防和治理,仅少数 VOCs 排放浓 度高的企业采用水洗、UV 光解等简单治理工艺, 效果较差。

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管控对策建议

3.1 修订《陶瓷工业污染物排放标准》,收严大气 污染物排放限值

以陶瓷工业污染物减排和环境质量改善为目 标,以陶瓷工业污染物产排特性为依据,以现有 污染控制技术为支撑,修订《陶瓷工业污染物排 放标准》(GB 25464),重点收严大气污染物排放标 准限值。建议将颗粒物、SO2、NOx 排放限值收严 至 20 mg/m3、30 mg/m3、100 mg/m3 ,特别排放限 值收严至 20 mg/m3、30 mg/m3、70 mg/m3 ,将基 准含氧量收严至 16 %。

3.2 健全环保监管体系,强化监管措施

一是开展陶瓷工业烟气旁通管道及窑尾冷却 烟气排放专项检查。以企业自检为主,结合环保 部门现场督查,重点检查陶瓷企业烟气旁通管道 偷排和窑尾冷却烟气直排情况,制订整改措施, 限期整改。二是加强对第三方环境检测机构的监 管。制订相关监管政策,加大对第三方检测机构 的随机检查力度,严惩弄虚作假行为。三是加快 《陶瓷工业废气治理工程技术规范》等标准的制 订和实施。加强陶企环保从业人员的技能培训, 规范治理设施设计和运行管理。

3.3 开展 VOCs 排放现状评估,加强 VOCs 管控

开展陶瓷工业 VOCs 排放特征研究,摸清 VOCs 产排污环节,明确 VOCs 排放种类和浓度。重点关注建筑陶瓷喷墨打印工序、日用陶瓷烤花 工序、特种陶瓷排蜡和排塑工序。结合陶瓷工业 VOCs排放管控现状以及现有可行的 VOCs污染控 制技术,明确污染控制可行技术路线,制订陶瓷 工业 VOCs 污染管控政策,从原辅料使用、VOCs 收集、治理技术选择等方面规范 VOCs 治理。

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结论

本文分析了我国当前陶瓷工业大气污染防 治的现状和问题,提出了以下针对性的管控对策 建议。

(1) 陶瓷工业现有国家排放标准限值过于宽松, 不符合当前的环保形势要求,落后于当前控制技 术水平。建议修订国家排放标准,收严排放限值。

(2) 监管漏洞、VOCs 治理是陶瓷工业治理过 程必须解决的问题。建立健全环保监管体系、强 化监管措施,并评估 VOCs 排放现状,加强 VOCs 管控。

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