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国内外平板玻璃熔窑大气污染物排放标准研究

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发表时间:2019-08-30 10:08来源:中国资源综合利用

《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(GB 26453-2011)实施后,平板玻璃工业的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等大气污染物排放量得到有效降低。本文对中国、美国、欧盟平板玻璃排放控制要求进行了研究,对比了污染物项目、标准限值、非正常排放期间管控等方面的异同,通过借鉴国外标准的制定思路,对我国平板玻璃大气污染物排放标准提出修改建议,如增加管控因子、制定特别排放限值、非正常排放精细化控制等,为提高我国平板玻璃工业大气污染管控水平提供参考。

  平板玻璃是国民经济重要的基础建材产业,我国平板玻璃产量自1989年至今已连续29年居世界第1,产量约占全球总产量的60%。由于燃料结构多样,玻璃熔窑烟气成分复杂、污染物初始浓度高,废气污染治理难度较大。此外,玻璃熔窑具有点火后无法停窑检修、停窑即报废的特性,在余热锅炉检修、废气治理设施故障的情况下,熔窑烟气通过旁路超标直排的现象较普遍。本文旨在通过对比研究国内外平板玻璃大气污染物排放标准,借鉴国外标准制定思路和先进管理经验,提出我国平板玻璃工业大气污染物排放标准的修改建议,从而提高我国平板玻璃工业大气污染管控水平。

  1我国平板玻璃工业大气污染物排放标准

  2011年,我国发布《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(GB26453-2011),标准明确了玻璃熔窑排放的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、氟化物等大气污染物排放限值[1]。排放标准发布后,平板玻璃制造企业陆续完成脱硫、除尘、脱硝设施建设,2015年较2010年单位产品颗粒物排放量下降7.7%,氮氧化物排放量下降20.2%,二氧化硫排放量下降10.3%,大大推动了平板玻璃工业大气污染物减排。

  玻璃熔窑具有启运后停产即报废的特殊性,一旦余热发电系统或烟气治理设施故障,不可避免存在烟气超标直排现象。目前排放标准对此尚无约束,仅《排污许可证申请与核发技术规范玻璃工业——平板玻璃》(HJ856-2017)要求“有旁路烟道的平板玻璃工业排污单位应在旁路烟道安装颗粒物、二氧化硫、氮氧化物自动监控设备”。

  2美国玻璃工业标准

  美国的大气污染物排放标准体系比较复杂,包括排放指南(Emission Guidance)、州实施计划(StateImplementation Plan)、新建固定污染源排放标准(NewSource Performance Standard)和全国有害大气污染物排放标准(National Emission Standard for Hazardous AirPollutants)。平板玻璃排放限值在以下标准中均有要求:一是针对常规污染物的新源标准(NSPS),其中40 CFR Part 60 Subpart CC(1989年修订)为玻璃工业[4];二是针对189种空气毒物的危险空气污染物标准(NESHAP),其中40 CFR Part 63 Subpart SSSSSS(2007年修订)为玻璃工业。两个排放标准均适用于熔窑设计规模4.55 t/d及以上的容器玻璃、平板玻璃、玻璃纤维和电子显示器玻璃等,本文引用其中平板玻璃相关标准。NSPS标准控制的常规污染物包括颗粒物PM、SO2、NOx,NESHAP标准控制的大气污染物包括PM、HAP(As、Cd、Cr、Pb、Mn、Ni)。

  美国玻璃熔窑使用的燃料一般为气或油,对平板玻璃熔窑而言,NSPS标准中不同燃料的PM排放限值一致、均为0.225 g/kg玻璃。NESHAP为控制凝聚在颗粒物上的重金属,限值更为严格,为0.1 g/kg玻璃。美国标准里污染物控制指标主要采用“单位产品排放量”,一般通过自动监测系统取得30 d滑动平均值。

  此外,美国各州玻璃厂排污许可证对熔窑维护、污染控制设施维护以及低产率等非正常生产期间的排放做出细化规定。一是采取总量控制,将非正常生产期间废气排放量计入年度排放总量,非正常生产期间的废气排放浓度可豁免。二是限定非正常生产总时长,在此期间,废气排放浓度可豁免。三是规定非正常生产期间的废气排放量限值。

  3欧盟玻璃工业可行技术参考文件

  欧盟于2010年发布工业排放指令(2010/75/EU),之后发布玻璃工业可行技术(BAT)参考文件[6-7]。对于平板玻璃熔窑,颗粒物控制技术包括静电或袋式除尘器,相应排放控制水平小于10~20 mg/m3;氮氧化物一次措施从源头上控制,包括燃烧参数优化调整(如降低空气/燃料比、分级燃烧、低氮燃烧等)、Fenix技术、全氧或富氧燃烧等,二次措施主要包括SCR等,相应排放控制水平为400~800 mg/m3;欧洲平板玻璃熔窑燃料多采用气或油,二氧化硫控制技术主要为控制燃料及原辅材料含硫量等一次措施、干法或半干法等二次措施,相应排放控制水平为燃气小于300~500 mg/m3、燃油500~1 300 mg/m3。欧盟BAT还给出氯化氢、氟化氢、重金属(As、Co、Ni、Cd、Se、Cr6+和Sb、Pb、Cr、Cu、Mn、V、Sn)、一氧化碳以及氨等指标。欧盟BAT排放浓度计量方法分为两种:一是连续监测,按日均值进行评价;二是间断性监测,按3次监测(每次不少于30 min)取平均值,对蓄热式熔窑而言,每次监测周期需包含至少两次换火。

  4标准对比

  4.1污染物项目

  我国排放标准管控的玻璃熔窑大气污染物有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢和氟化物,基本涵盖主要污染物排放。对比美国、欧盟标准,熔窑大气污染物项目还可能包括重金属等。

  4.2排放限值

  从标准限值对比来看,考虑到我国标准控制的是小时平均浓度,美国控制30 d滑动平均值,欧盟BAT控制日均值或3次监测平均值,我国排放限值基本与美国和欧盟BAT控制水平相当。此外,我国为适应蓝天保卫战的管控要求,在平板玻璃排放标准修改单提出了重点地区特别排放限值,并公开征求意见,特排限值已达到并严于欧盟BAT水平。

  4.3非正常排放的规定

  玻璃熔窑点火初期需要烤窑烘炉,时长需25~30 d,其间由于烟气温度过低,不能满足烟气治理设施运行条件,烟气需直排;点火后在窑龄内不能停炉,设备检修及工艺设备运转异常以及环保治理设施检修等情况下,烟气需旁路直排。美国平板玻璃企业排污许可证中的精细化控制规定值得借鉴:一是采取总量控制,即将非正常生产期间排放量计入年度排放总量进行考核,非正常排放期间的排放浓度可豁免,待排放正常后重新开始按照30 d移动均值进行控制;二是限定非正常生产的总时长,例如,俄克拉何马州准许玻璃厂每年有36 h空气污染防控设施维护时间,在此期间排放浓度可豁免;三是限定非正常生产期间的排放量,例如,美国密歇根州规定烤窑30 d内,二氧化硫、氮氧化物排放量限值分别为3224磅/d、6 996磅/d;投产后一年内通过旁路排放时间不得超过144 h;上述三种方式可组合使用。

  5结论

  我国平板玻璃工业大气排放标准基本能涵盖主要污染物排放,建议参考美国、欧盟标准,增加重金属、氨等污染物因子,对玻璃熔窑大气污染物排放进行全面控制。我国排放限值已与美国、欧盟BAT控制水平相当,建议尽快增加重点地区特别排放限值。建议借鉴美国平板玻璃企业大气排污许可证,对非正常排放实施精细化管控,提高环境监管的有效性。

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