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推进耐火材料行业全过程污染防治,实现行业减污降碳协同增效


2022年6月,生态环境部、国家发展改革委、工业和信息化部、住房城乡建设部、交通运输部、农业农村部和能源局等7部委联合印发《减污降碳协同增效实施方案》(以下简称“方案”),《方案》中提出“构建新发展格局,推动高质量发展,把实现减污降碳协同增效作为促进经济社会发展全面绿色转型的总抓手”的要求,明确“突出协同增效、强化源头防控、优化技术路径、注重机制创新和鼓励先行先试”的工作原则,本文从耐火材料行业全过程减污降碳着手,梳理已有政策和研究,从节能降耗、工艺优化、治理水平提升、无组织管控、监测监管水平、运输方式调整等方面提出优化方案,探索耐火材料行业减污降碳协同增效路径。

.推行节能降耗,促进行业绿色发展

以资源为导向,优化产业布局。在菱镁资源丰富的辽宁省等地区优先发展镁质耐火材料;在耐火铝矾土及黏土富集的山西、河南、贵州、山东等地优先发展铝硅质耐火材料;在辽宁、河南、山东、江苏、浙江等资源富集或产业基础好的地区发展耐火材料新型工业化产业示范基地,推进行业集约化和规模化发展[1],提高产品质量,优化产品工艺,力争发展高质量绿色低碳耐火原料和产品。

提高资源利用率,源头削减资源消耗量。推进原材料工业固废综合利用[7],积极利用煤矸石、赤泥等尾矿资源以及用后耐火材料,降低对一次资源的依赖,提高资源综合利用水平[2~7]

降低能源消耗,贯彻强制性单位产品能耗限额标准。严格控制燃料煤耗量,减少高温窑炉等高耗能设备单位耐火材料产品的综合能耗,发展不定形耐火材料和免烧制品,耐火原料和产品单位产品综合能耗限额符合《耐火材料行业规范条件(2014年版)》[1]规定及YB/T 4894~4897-2021,单位产品能源消耗限额系列标准。

加快燃料清洁化替代,开展余热回收利用。对以煤、石油焦、渣油、重油等为燃料的炉窑,逐步推进使用清洁低碳能源、工厂余热、电厂热力等进行替代[8],推广全电熔及电助熔等低碳技术[7]。加强高温散料与液态熔渣余热、含尘废气余热、低品位余能等的回收利用[9]

图1.用后耐火材料再利用路径

.促进产业结构调整,优化生产工艺,提升自动化生产水平

创新生产工艺,发展环保型产品。按照《产业结构调整指导目录(2019年本)》要求,鼓励发展焦炉、高炉、热风炉用长寿节能环保耐火材料生产工艺;精炼钢用低碳、无碳耐火材料、保温材料和高效连铸用功能环保性耐火材料生产工艺等[10]。《建材工业“十四五”发展实施意见》(中建材联行发[2021]70号)材料保障重点方向中耐火材料行业重点开发新型低碳水泥窑用关键耐火材料,发展水泥窑用模块化节能窑衬、玻璃熔窑用低导热熔铸耐火材料、低导热硅莫砖、高效纳米绝热材料、节能环保无碳钢包衬砖、节能高温喷补涂料等高效节能耐火材料,大型水泥窑、石灰窑用镁铁碱性砖,RH精炼炉用无铬不烧砖,环保型结合剂,固废耐火材料回收利用各类浇注料、钢包衬砖等环境友好耐火材料,长寿命刚玉尖晶石砖、JP系列高强耐磨浇注料、优质硅砖、玻璃窑用长寿碱性砖和高抗蚀熔铸耐火材料(寿命12年)、冶金工业用复合梯度结构长寿功能材料等安全长寿耐火材料[11]

提升自动化水平,实现智能化生产。鼓励企业采用自控水平高的先进工艺和装备,在原料智能仓储立体库、自动配料系统、成型自动化生产线、全自动温控超高温隧道窑、生产过程的智能在线检测等工艺流程方面,实现由机械化向自动化、智能化迈进,从传统向现代跨越[12]

提高行业准入门槛,淘汰落后产能。在满足《关于促进耐火材料产业健康可持续发展的若干意见》(工信部原〔2013〕63号)和《产业结构调整指导目录(2019年本)》要求的前提下,逐步提高行业准入门槛,加快淘汰能效低、污染重、隐患多的落后产品及产能。

图2.耐火材料企业自动化生产车间

.提升污染治理水平,降低有组织排放强度

耐火材料行业污染物来源于原辅材料的贮存、输送、配料、加工、包装和窑炉烧成和干燥处理等生产环节,主要包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物,部分原料和产品生产过程涉及VOCs排放,末端需配备除尘、脱硫、脱硝等设施,其中,超高温竖窑、回转窑配备覆膜袋式等高效除尘设施,其他耐火材料窑应配备袋式等除尘设施;以煤(含煤气)、重油等为燃料以及使用含硫粘结剂的,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施;超高温竖窑、回转窑、高温隧道窑应配备SCR、SNCR等脱硝设施[8]

耐火原料和制品A级企业要求除尘采用覆膜等袋式除尘、湿式电除尘或电袋除尘等高效除尘工艺,其设计除尘效率不低于99.9%;生产线末端脱硫采用石灰/石-石膏法、半干法/干法等工艺;除干燥窑、热处理窑除外,脱硝采用SCR/SNCR等工艺;以树脂类为结合剂的耐火制品热处理工艺产生的VOCs废气采用催化燃烧、蓄热燃烧等末端处置工艺,或引至锅炉、窑炉燃烧处理[13]

.强化无组织管控能力,削减无组织排放量

无组织排放是企业重要的污染来源之一,严格控制工业炉窑生产工艺过程及相关物料储存、输送等无组织排放,在保障生产安全的前提下,采取密闭、封闭等有效措施,有效提高废气收集率,产尘点及车间不得有可见烟粉尘外逸。生产工艺产尘点(装置)应采取密闭、封闭或设置集气罩等措施。煤粉、粉煤灰、石灰、除尘灰、脱硫灰等粉状物料应密闭或封闭储存,采用密闭皮带、封闭通廊、管状带式输送机或密闭车厢、真空罐车、气力输送等方式输送。粒状、块状物料应采用入棚入仓或建设防风抑尘网等方式进行储存,粒状物料采用密闭、封闭等方式输送。物料输送过程中产尘点应采取有效抑尘措施[8]

除此之外,耐火原料和制品A级企业要求物料采取封闭等有效措施,物料破碎及制备成型过程应在封闭厂房中进行,并配备除尘措施;料棚配备抑尘设施,料棚出入口配备自动门[13]

图3.粉状物料料仓存放

图4.产尘点及车间无可见烟粉尘外逸

图5.成型工序在封闭车间进行

图6.破碎机集气、除尘设备(破碎机置于地下)

.加强监测能力建设,提升污染监管水平

按照《固定污染源排污许可分类管理名录》要求在重点排放口安装CEMS,开展连续性监测,并遵照《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范》(HJ75-2017)要求安装、管理和运维等;按照法律法规要求,定期开展企业有组织和无组织排放监测;重点排污企业干燥、焙烧窑排放口安装CEMS,数据保存一年以上。

耐火材料焙烧窑(电窑除外)安装自动监控设施,具备条件的企业,应通过分布式控制系统(DCS)等,自动连续记录工业炉窑环保设施运行及相关生产过程主要参数。自动监控、DCS监控等数据至少要保存一年,视频监控数据至少要保存三个月。自动监控设施应与生态环境主管部门联网。加强自动监控设施运营维护,数据传输有效率达到90%。企业在正常生产以及限产、停产、检修等非正常工况下,均应保证自动监控设施正常运行并联网传输数据[8]

.推进清洁运输方式,助力交通结构调整

提高运输车辆排放阶段要求,降低企业全生命周期污染物排放量,从企业和行业端推进交通运输结构调整,健全全过程污染防治体系,耐火原料和制品A级企业要求物料公路运输、厂内运输全部使用达到国五及以上排放标准重型载货车辆(含燃气)或新能源车辆;厂内非道路移动机械全部达到国三及以上排放标准或使用新能源机械[13]

以实现减污降碳协同增效为总抓手,推行源头削减、过程控制和末端治理相结合的全过程污染防控理念,提高资源利用效率,推进节能降碳,促进环境空气质量持续改善和耐火材料行业的高质量发展。

作者:王红梅1、于瑞1、孟宪栋2、柴俊兰3

单位:1.中国环境科学研究院

2.河北省固体废物污染防治中心

3.中国耐火材料行业协会

 

参考文献

[1]《关于促进耐火材料产业健康可持续发展的若干意见》(工信部原〔2013〕63号).

[2]李明晖,李灿华,欧阳德刚.用后耐火材料再生利用技术研究进展[J].2019中国环境科学学会科学技术年会论文集(第二卷),2019.

[3]范志辉,陈建雄,徐延庆,等.用后耐火材料综合利用现状,问题与建议及产业发展的思考[J].耐火材料,2011,45(6):466-469.

[4]姚金甫,崔维平,洪建国,等.钢铁企业用后耐火材料的再生利用[J].耐火材料,2010(3):235-237.

[5]贾小东,田琳,高伟,等.基于酸浸法去除水泥窑用后砖中氯化钾的研究[J].材料导报,2021,35(11):11034-11038.

[6]崔妍,陈树江,李国华,等.用后铁水脱硫搅拌器的再生处理[J].硅酸盐通报,2015,34(11):3366-3371.

[7]《“十四五”原材料工业发展规划》(工信部联规[2021]212号)

[8]《工业炉窑大气污染综合治理方案》(环大气〔2019〕56号)

[9]《“十四五”工业绿色发展规划》(工信部规[2021]178号)

[10]《产业结构调整指导目录(2019年本)》

[11]《建材工业“十四五”发展实施意见》(中建材联行发[2022]70号)

[12]胡乃民.耐火材料智能制造的现状和发展[J].耐火材料,2021,55(6):545.

[13]《重污染天气重点行业应急减排措施制定技术指南》(2020年修订版)