第三節　水泥的綠色化評價

水泥行業是重要的基礎產業，其生產消耗大量的天然資源和能源，并帶來一系列環境污染問題。國家相關部門和水泥生產企業已經深刻地認識到綠色化的重要性，對生產線、生產技術進行升級改造，節約生產消耗的資源、能源，減少生產過程的環境負荷。在不斷的水泥生產綠色化實踐中，逐步形成了水泥行業的綠色化標準《水泥行業清潔生產評價指標體系》《水泥工業大氣污染物排放標準》，對水泥行業的綠色化生產起到引領和規范的作用。

一、《水泥行業清潔生產評價指標體系》解讀

2002年6月29日第九屆全國人民代表大會常務委員會第二十八次會議通過了《中華人民共和國清潔生產促進法》，并于2003年1月1日起施行，該法為清潔生產工作的開展指明了方向，提出了要求。為貫徹落實清潔生產促進法，進一步深化清潔生產工作，國家發展和改革委員會組織相關單位結合水泥行業的發展現狀，更新、確定水泥行業發展中的基礎數據，整合建立新的《水泥行業清潔生產評價指標體系》。該指標體系于2014年2月26日由國家發改委、國家環保部、國家工信部三部委聯合發文公布，2014年4月1日起正式實施。

建立水泥行業清潔生產評價指標體系，能夠對清潔生產活動進行有效規范，對清潔生產實施效果進行有效評價，有利于清潔生產審核、示范技術和管理措施的推廣。指標體系共涉及六大類一級指標，52個二級指標，突出了節能、降耗、減污、增效的宗旨。指標體系依據綜合評價所得分值將清潔生產等級劃分為三級：Ⅰ級為國際清潔生產領先水平；Ⅱ級為國內清潔生產先進水平；Ⅲ級為國內清潔生產基本水平。

1.生產工藝及裝備指標

生產工藝及裝備指標主要涉及石灰石開采破碎和水泥生產的裝備、過程控制水平、環保設施配備運行等。其中，裝備和環保設施兩項為限定性指標。其中，環保設施有關6項指標不分等級均必須達到，具體內容見表4.2、表4.3。

2.資源能源消耗指標

水泥行業清潔生產評價指標體系中對能源消耗指標分級做出明確規定，其中Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級基準值分別與GB 16780—2012《水泥單位產品能源消耗限額》中的現有水泥企業能耗限定值、新建企業準入值、水泥企業先進值相對應，計算方法也執行的是該標準。水泥行業清潔生產評價指標體系還對新鮮水用量分級做出了明確的規定。具體見表4.4。

3.資源綜合利用指標

資源綜合利用指標（表4.5）主要側重于工業廢物如硫酸渣、電石渣等各類工業廢渣在生料中的利用率，最低的基準值要求利用率不能小于2％；同時，由于國內規模大于2000t/d的生產線基本都裝備了余熱發電系統，因此，在循環水利用率和窯系統廢氣余熱利用率方面提出了一定的要求，最低的Ⅲ級基準值要求循環水利用率高于85％、窯爐系統廢氣余熱利用率大于30％。

如果利用水泥窯處置固體廢物，應根據廢棄物性質，嚴格執行2014年3月1日實施的GB 30485—2013《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》、HJ 662—2013《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》等相關環境保護技術標準和規范等要求，采取相關措施，并做好污染物監測工作，防范環境風險。

4.污染物產生指標

針對污染物產生的指標主要有3項，包括二氧化硫、氮氧化物和氟化物，見表4.6。因為清潔生產倡導的是從源頭削減污染物的排放，關注的不是末端治理效果，而水泥生產首先是將物料粉磨到一定粒徑后通過熱風進行熱交換，收塵器與生產設備連為一體，工藝特點決定了顆粒物產生量指標考核意義不大。除二氧化硫、氮氧化物和氟化物產生量指標之外，根據清潔生產指標體系的編制指導原則，粉塵顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和氟化物等大氣污染物排放指標均執行GB 4915—2013《水泥工業大氣污染物排放標準》的相關要求。

5.產品特征指標

產品特征指標共3項，見表4.7。產品合格率和放射性指標要求滿足相應國家標準的要求，產品出廠合格率達到100％。如果熟料生產線在生產的同時協同處置固體廢物則應滿足GB 30760—2014《水泥窯協同處置固體廢物技術規范》中對水泥熟料中可浸出重金屬的相關指標要求。

6.清潔生產管理指標

清潔生產管理指標共計15項，見表4.8。基本上Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級基準值要求相差不大，均要求滿足相關國家標準和規范的要求。

二、《水泥工業大氣污染物排放標準》解讀

GB 4915《水泥工業大氣污染物排放標準》是中國水泥行業在環境保護方面最重要的一個標準，首次發布于1985年，1996年、2004年進行過兩次修訂，現行有效版本為2013年公布的第三次修訂版。該標準規定了水泥制造企業（含獨立粉磨站）、水泥原料礦山、散裝水泥中轉站、水泥制品企業及其生產設施的大氣污染物排放限值、監測和監督管理要求。協同處置固體廢物的水泥窯煙氣同時要滿足GB 30485—2013《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》、HJ 662—2013《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》的相關要求。

此次修訂大幅調整現有企業、新建企業大氣污染物排放限值。經過這次修訂，對水泥工業污染排放限值要求基本與國際先進水平保持一致。水泥新建企業自2014年3月1日起實施新限值，而現有企業允許自2015年7月1日起實施新標準，給予現有企業一定的暫緩期限，進行技術改造和污染治理準備工作。相關限值指標見表4.9。

2013年版新標準中增加了適用于重點地區的大氣污染物特別排放限值。重點地區是指在國土開發密度較高，環境承載能力開始減弱，或大氣環境容量較小、生態環境脆弱，容易發生嚴重大氣環境污染問題而需要嚴格控制大氣污染物排放的地區，執行大氣污染物特別排放限值。具體執行特別排放限值的地區由國務院環境保護行政主管部門或省級人民政府規定，相關指標見表4.10。

三、水泥工業綠色化評價的發展趨勢

水泥是典型的傳統材料。近年來各專業相關研究人員除了在材料成分、結構、工藝和性能等方面尋求進一步的發展與突破外，格外重視水泥在減輕環境負荷方面的研究與開發工作，對于水泥綠色化的評價是重要內容，也逐漸受到更多的關注，水泥行業的綠色化評價主要集中在資源、能源和環境負荷方面。

1.資源綜合利用

綠色化評價過程中考慮的資源綜合利用，概念更為廣泛。作為資源消耗型行業，由于近20年的高速發展，造成了部分礦產資源野蠻、過度開發。在礦產資源開始萎縮的今天，最大限度地提高自然資源綜合利用率，恢復植被，減少對環境造成的影響被納入評價范圍。

礦產資源消耗方面鼓勵企業通過調整原料配比，搭配品味不高的廢石，充分利用開采的礦產資源，提高綜合利用率。同時，鼓勵企業利用工業廢物替代原料，減少配料過程中的礦物原料消耗，如：根據周邊廢棄物資源特點在配料中摻加硫酸渣、電石渣、冶煉渣等，引入水泥熟料中需要的鈣、鎂，從而減少石灰石等礦物原料消耗，大幅度減少溫室氣體CO₂的排放等。鼓勵企業在產品標準允許的范圍內，提高水泥混合材使用固體廢物比例，減少熟料消耗，降低水泥產品總的資源消耗。

此外，雖然水泥工藝過程耗水量總體不高，但是由于中國大部分區域存在嚴重缺水的情況，在綠色化評價過程中對水資源消耗特別是循環水利用率格外關注。鼓勵企業建立污水處理站，將工業廢水、生活污水處理并回用。

2.能源消耗與替代

能源方面，未來更為側重于提高可燃廢物燃料替代率，逐步提高替代率指標要求。在燃料替代方面，歐洲領先于世界其他地區。歐洲水泥廠18％的能源由替代燃料提供，個別工廠甚至高達90％。能夠用于水泥窯實現燃料替代的廢棄物種類有廢輪胎、回收的液態燃料、廢塑料包裝物、動物脂肪、肉和骨頭，以及污泥等。在英國，水泥行業消納國內50％的廢有機溶劑，10％的廢塑料包裝物，并有消化全國50％廢輪胎的能力。英國水泥行業設定了燃料替代率目標為2020年達50％。而德國2009年時，燃料替代率已經達到58.4％。

生活垃圾衍生燃料（refuse derived fuel）應用于水泥窯是另一發展趨勢，最早由英國于1980年提出并應用于實踐，隨后美國、德國等西方發達國家迅速投資進行研發并應用于實踐。目前中國、歐盟、日本等國家和地區均將該項技術成功運用于水泥窯。歐洲RDF已占水泥企業燃料替代的12％，取得了成功的經驗。截至2013年年底，中國已投產近10條協同處置生活垃圾水泥生產線。

窯系統廢氣余熱利用情況也是一個關注重點。余熱發電是目前國內開發應用的較為普遍的污染減排技術。由于干法生產工藝有大量的350℃左右的熱煙氣不能完全被利用，浪費的熱量約占系統總熱量的30％。水泥工廠開發應用的純低溫余熱發電技術能有效地將這部分熱回收發電，供水泥工廠自用。此外，余熱還可以充分用于烘干物料、采暖、洗浴等方面。

3.環境保護與污染控制

水泥工業污染物主要是噪聲、顆粒物，還有部分的氣態污染物，廢水和固體廢物的排放比較少。從環境保護的角度來評價工藝過程綠色化，重點關注的是顆粒物和氣態污染物。此外，由于水泥工業正在積極推進協同處置廢棄物相關工作，對此類水泥窯進行綠色化評價過程中應充分考慮分解爐在焚燒過程中帶來的其他煙氣成分的控制與排放。

常規水泥生產過程中，顆粒物是最為典型的特征污染物，從礦石開采、原料和燃料的破碎和粉磨、熟料的煅燒、原材料的運輸和儲存以及水泥產品的包裝出廠等生產環節均有排放。大部分水泥企業顆粒物的有組織排放已經得到比較好的控制，窯尾排放濃度達到30mg/m³以下，達到國際先進水平，未來重點關注的是顆粒物無組織排放的控制。根據國家環境保護部相關規劃，未來10年將逐步要求水泥生產企業（含粉磨站）的石灰石等原材料、燃料和熟料建棚、建庫封閉儲存，禁止露天堆放；配料、儲存等部位均要求采取收塵措施，窯尾使用布袋收塵；皮帶機轉運處、包裝機及散裝水泥裝車部位應采用集塵罩和袋式除塵器進行收塵，從整體裝備上加強對無組織排放的有效控制，同時輔助以管理措施全面提升水泥工業顆粒物控制水平。

水泥工業氣態污染物重點關注的是氮氧化物，氮氧化物的產生與工藝緊密相關，現階段國內外普遍采用的SNCR脫硝技術雖然能夠大幅度降低煙氣中的氮氧化物排放，但容易帶來氨逃逸，且大量消耗氨水、尿素等化工產品，因此水泥工業綠色化評價在考察排放濃度的同時，應重點關注氮氧化物產生濃度，引導企業從源頭削減污染物排放。

水泥煅燒過程存在汞污染排放。中國政府2014年已經簽署了旨在全球范圍內控制和減少汞排放的國際公約《水俁公約》，并成為締約國之一。GB 4915—2013《水泥工業大氣污染物排放標準》在修訂過程中充分考慮到未來中國履約的責任與義務，提出0.05mg/m³的限值要求，目的是在全行業內控制和減少汞排放，提高對汞污染問題的認識，從而積極探索合理化的解決措施。但是，由于汞污染與控制是一個相對全新的領域，前期技術積累較少，減排技術措施和效果評價等方面必將面臨諸多挑戰。

綜上所述，水泥工業的綠色化評價技術未來將深化資源綜合利用、能源替代、污染控制等方面。雖然近年來水泥工業在水泥窯技術裝備、高效節能粉磨系統、先進燒成技術運用、協同處置固體廢物、加強管理提高能源利用效率等方面取得了長足的進步，針對顆粒物、SO₂、NO_x以及噪聲排放問題也研發了一系列控制新技術，但是NO_x、顆粒物等仍然沒有得到全面有效控制，行業整體環保壓力依然很大，未來水泥工業節能減排工作任重道遠。