摘 要: 介紹了中國石灰工業適用的污染物排放國家標準和河北、山東等地方性污染物排放標準,分析了標準規定的基準氧含量值,以及顆粒物、二氧化硫、氮氧化物三種污染物的排放濃度限值水平及變化趨勢。結果顯示：目前三種污染物的最嚴限值分別為10 mg/ m3 、50 mg/ m3 、100 mg/ m3 ,標準中石灰窯的基準氧含量值集中在8%~ 10%。石灰工業企業應根據自身條件執行正確的排放標準及政策要求,做好生產管理和環境保護工作。

1 前言

石灰是石灰石、白云石等礦物原料經石灰窯900~1 100 ℃煅燒的產物,主要成分為氧化鈣,作為一種使用歷史悠久的建筑材料和工業原料,廣泛應用在建材、鋼鐵、電石、有色、化工、環保等行業。改革開放以來,我國的石灰工業獲得了長足的發展,鋼鐵、電石等行業用高品質石灰產量逐年升高,但整個石灰工業仍存在企業小而分散、落后、產能過剩、裝備水平參差不齊以及環保設施缺乏、環境污染嚴重、相關標準規范缺乏等問題。

我國對環境保護要求日益提高,特別是大氣污染治理問題,已是迫在眉睫、刻不容緩。鋼鐵、水泥、火電、陶瓷等行業的大氣污染物排放標準不斷進行修訂和完善,而石灰工業因為企業結構等問題,一直沒有出臺相應的大氣污染物排放標準。本文選取顆粒物、二氧化硫、氮氧化物三種污染物項目,對我國石灰工業適用的現有的國家和地方污染物排放標準進行了研究,分析了排放限值水平及其變化趨勢,以期為石灰窯煙氣治理提供指導。

2 國家排放標準

2. 1 煉鋼工業大氣排放標準

我國于2012 年7 月27 日首次發布《煉鋼工業大氣污染物排放標準》(GB28664 -2012),對鋼鐵聯合企業內部的石灰窯大氣污染物排放做出規定,不再執行《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996) 和《工業爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996),其要求列于表1。

該標準對石灰窯、白云石窯的顆粒物排放限值進行了規定,但沒有規定二氧化硫和氮氧化物的排放限值。

2. 2 電石工業排放標準

2018 年3 月2 日,國家環境保護部進行《電石工業污染物排放標準》[4] 第二次公開征求意見。該標準為首次編制,征求意見稿中規定了電石工業企業內部的石灰窯大氣污染物排放標準,標準實施后將不再執行《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)和《工業爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996),其要求列于表2。

2.3 鋁工業排放標準

《鋁工業污染物排放標準》[5] (GB25465-2010)首次發布于2010年9月27日,在2013年11月27日[6]、2017 年6 月13 日[7] 發布的修改單中分別增加特別排放限值和無組織排放的控制措施要求。該標準規定了鋁工業企業中的石灰爐(窯)的大氣污染物排放要求,見表3。

該標準的發布時間較早,各個污染物指標的限值都相對寬松,并且沒有規定過量空氣系數或者基準氧含量等折算要求。修改單中的特別排放限值要求明顯加嚴,同時增加了氮氧化物的排放濃度限值要求,但依然沒有增加折算要求。

2. 4 工業爐窯大氣排放標準和大氣綜排

在以上鋼鐵、電石、有色等行業大氣污染物排放標準規定范圍之外,沒有對應行業標準的石灰工業爐窯執行《工業爐窯大氣污染物排放標準》(GB9078-1996),其他生產設施則執行《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996),相關要求列于表4。

工業爐窯大氣和大氣綜排兩個標準都是發布于1996 年,對我國當時的環境管理和空氣治理發揮了重要作用,而二十多年之后,其規定的指標限值已經明顯寬松。我國自2010 年之后已陸續出臺了20 余項行業性排放標準。因此,雖然這兩個標準依然有效,但實際使用意義不大。獨立的石灰工業企業進行環境管理時,應參考相關行業性標準的排放限值或征求當前環境管理部門意見后進行相應的污染治理。

3 河北省排放標準

3. 1 鋼鐵工業大氣排放標準

河北省是全國冶金行業大省,在2011 年11 月15 日即發布了地方標準《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》[8] (DB13/1461-2011),2015 年2 月15 日修訂后發布《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》[9] (DB13/2169-2015)。隨著國家對環保要求的不斷提高,特別是京津冀及其周邊地區污染治理的迫切需求,河北省在2016 年9 月發布公告[10] 要求全省區域內鋼鐵行業在執行地方標準的基礎上,執行國家標準大氣污染物特別排放限值。并于2018 年9 月19 日發布了《鋼鐵工業大氣污染物超低排放標準》[11](DB13/2169-2018)。河北省的地方鋼鐵工業標準中對鋼鐵企業內的石灰煅燒窯、白云石窯等排放限值做出規定,其要求列于表5。

由表5 可以看出,河北省的鋼鐵工業排放標準是一個逐漸完善、逐漸變嚴的過程。超低排放標準中8% 的基準氧含量與國家煉鋼工業標準一致,而三種污染物的排放限值則大幅削減,10、50、150的指標也為其他石灰相關標準的制修訂提供了參考。

3. 2 石灰行業大氣排放標準

河北省環境保護廳在2012 年11 月28 日發布了地方標準《石灰行業大氣污染物排放標準》[12](DB13/1641-2012),對鋼鐵工業企業石灰窯、白云石窯之外的石灰行業大氣污染物排放做出規定,其要求列于表6。

標準中對折算的要求描述為“灰窯含氧量按16%計算。當實測含氧量低于16% 時,以實測濃度為準,不進行折算。” 與目前石灰窯常見的8% 相比,16%的基準氧含量明顯過高,再結合其限值指標來看,該標準的排放要求整體較為寬松。

4 山東省排放標準

4. 1 鋼鐵工業大氣排放標準

山東省的地方環境標準制修訂工作開展較早,目前已形成了較完善的大氣污染物排放標準體系。其在2008 年即發布了地方標準《鋼鐵工業污染物排放標準》[13] (DB37/990-2008),2013 年5 月24 日第一次修訂后發布了《山東省鋼鐵工業污染物排放標準》[14] (DB37/990 -2013),其中新增了煉鋼工段中石灰窯、白云石窯的排放要求。2018 年9 月28 日對再次修訂的《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》[15](征求意見稿)進行第一次公開征求意見。兩次修訂中的石灰相關規定內容列于表7。

從表7 可以看出,山東省鋼鐵工業中石灰生產的相關規定也是一個從無到有、從寬到嚴的完善過程,其最新征求意見稿的限值與河北省超低排放標準限值接近,甚至在重點控制區的氮氧化物限值還要嚴于河北省超低排放標準。

4. 2 建材工業大氣排放標準

山東省在2013 年首次發布《山東省建材工業大氣污染物超低排放標準》[16] (DB37/2373-2013),2018 年7 月3 日第一次修訂后發布《建材工業大氣污染物排放標準》[17] (DB37/2373-2018),其中增加了石灰工業大氣污染物的排放控制要求,山東省鋼鐵工業企業石灰生產設施之外的其他石灰工業生產管理按此標準執行,其要求內容列于表8。

該標準與鋼鐵工業排放標準重點控制區的限值一樣,一般控制區的顆粒物和氮氧化物排放限值略高一些,而10%的基準氧含量也高于鋼鐵工業中的8%,總體上比鋼鐵工業標準中對石灰生產排放的要求寬松。

5 其他地區工業爐窯標準

沒有地方行業標準的地區,則執行地方工業爐窯標準,我國的地方工業爐窯標準中石灰工業爐窯適用的排放限值要求列于表9。

北京市地方標準《冶金、建材行業及其它工業爐窯大氣污染物排放標準》[23] (DB11/237 -2004)的發布時間太早,指標不完整且限值過于寬松,未列在上表中。表中標準規定的顆粒物排放限值集中在20、30 mg/ m3,二氧化硫濃度限值集中在100 mg/ m3,氮氧化物濃度限值范圍在200~400 mg/ m3,這兩項指標最嚴的為江蘇省二次征求意見稿的80 mg/ m3 和180 mg/ m3,基準氧含量則集中在9%。

6 指標分析

選取上述除工業爐窯大氣、大氣綜排之外的國家標準3 項,河北省、山東省地方標準各2 項中的新建企業排放限值(其中國家電石工業及山東鋼鐵工業大氣為一次征求意見稿,山東省地方標準選取新建企業一般控制區限值),按照標準發布(征求意見)時間的先后排序,對標準中規定的折算要求、污染物排放限值進行如下分析。

6. 1 折算要求

大氣污染物排放標準中規定過量空氣系數或基準氧含量,主要是為了防止人為對煙氣進行稀釋。

基準氧含量排放濃度折算方法計算公式如下:

c = c' × 21 - O2 21 - O'2

其中: c 為大氣污染物基準氧含量排放濃度(mg/ m3); c' 為實測的大氣污染物排放濃度(mg/ m3); O'2 為實測的氧含量(%); O2為基準氧含量(%)。

以上7 項標準中鋁工業排放標準未規定折算要求,其他6 項標準規定的基準氧含量值如圖1 所示。除去河北石灰工業的16%,其他標準對石灰窯規定的基準氧含量集中在8%~ 10%,涵蓋了鋼鐵、電石和建材工業,基本可以反映出我國石灰窯在此指標上的水平。

6. 2 顆粒物排放限值要求

各標準中新建企業石灰窯的顆粒物排放濃度限值及變化趨勢如圖2 所示。趨勢上看,顆粒物的限值指標逐漸減小,現在基本都在30 mg/ m3 以下。山東省新建企業的一般控制區為15 mg/ m3,重點地區則為10 mg/ m3,與鋁工業的特別排放限值及河北鋼鐵大氣超低標準一樣為當前的最嚴限值。其他設施的顆粒物限值與石灰窯基本相同,不做單獨討論。

6. 3 二氧化硫排放限值要求

各標準中新建企業石灰窯的二氧化硫排放濃度限值及變化趨勢如圖3 所示。國家煉鋼工業大氣標準中沒有規定二氧化硫排放限值,河北石灰的基準氧含量為16%,如果按照9% 進行修正則濃度限值相當于240 mg/ m3,因此二氧化硫濃度限值趨勢也是逐漸減小的,目前的最嚴限值為50 mg/ m3。

6. 4 氮氧化物排放限值要求

各標準中新建企業石灰窯的氮氧化物排放濃度限值及變化趨勢如圖4 所示,按照標準發布時間排序逐漸減小。國家煉鋼工業標準和鋁工業標準中沒有規定新建企業的氮氧化物排放限值,但鋁工業標準中規定的特別排放限值與山東省建材工業、鋼鐵工業(一次征求意見稿)標準中的重點控制區一樣,同為100 mg/ m3, 比河北鋼鐵超低排放標準的150 mg/ m3還要嚴格。

7 結論與建議

(1) 目前,石灰工業沒有統一的大氣污染物排放標準,通過研究國家及河北、山東等地區的地方行業標準中對石灰設施的排放規定,可以看出石灰窯的大氣污染物排放規定從無到有、逐漸變嚴,顆粒物、二氧化硫、氮氧化物三個污染物目前最嚴的排放限值分別為10 mg/ m3、50 mg/ m3、100 mg/ m3,基準氧含量值集中在8%~10%。

(2) 在污染物排放標準執行上,石灰工業企業應按照地方優先于國家、行業性優先于綜合性的原則,根據地區要求及企業性質,合理正確地選用排放標準。

( 3) 應密切關注國家和地方的最新政策,明確生產設施所屬的區域劃分。按照執行特別排放限值規定、實施超低排放意見、打贏藍天保衛戰行動計劃、秋冬季大氣污染物綜合治理攻堅行動方案等政策要求,認真貫徹落實生產管理和環境保護工作。