第三节　水泥的绿色化评价

水泥行业是重要的基础产业，其生产消耗大量的天然资源和能源，并带来一系列环境污染问题。国家相关部门和水泥生产企业已经深刻地认识到绿色化的重要性，对生产线、生产技术进行升级改造，节约生产消耗的资源、能源，减少生产过程的环境负荷。在不断的水泥生产绿色化实践中，逐步形成了水泥行业的绿色化标准《水泥行业清洁生产评价指标体系》《水泥工业大气污染物排放标准》，对水泥行业的绿色化生产起到引领和规范的作用。

一、《水泥行业清洁生产评价指标体系》解读

2002年6月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过了《中华人民共和国清洁生产促进法》，并于2003年1月1日起施行，该法为清洁生产工作的开展指明了方向，提出了要求。为贯彻落实清洁生产促进法，进一步深化清洁生产工作，国家发展和改革委员会组织相关单位结合水泥行业的发展现状，更新、确定水泥行业发展中的基础数据，整合建立新的《水泥行业清洁生产评价指标体系》。该指标体系于2014年2月26日由国家发改委、国家环保部、国家工信部三部委联合发文公布，2014年4月1日起正式实施。

建立水泥行业清洁生产评价指标体系，能够对清洁生产活动进行有效规范，对清洁生产实施效果进行有效评价，有利于清洁生产审核、示范技术和管理措施的推广。指标体系共涉及六大类一级指标，52个二级指标，突出了节能、降耗、减污、增效的宗旨。指标体系依据综合评价所得分值将清洁生产等级划分为三级：Ⅰ级为国际清洁生产领先水平；Ⅱ级为国内清洁生产先进水平；Ⅲ级为国内清洁生产基本水平。

1.生产工艺及装备指标

生产工艺及装备指标主要涉及石灰石开采破碎和水泥生产的装备、过程控制水平、环保设施配备运行等。其中，装备和环保设施两项为限定性指标。其中，环保设施有关6项指标不分等级均必须达到，具体内容见表4.2、表4.3。

2.资源能源消耗指标

水泥行业清洁生产评价指标体系中对能源消耗指标分级做出明确规定，其中Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级基准值分别与GB 16780—2012《水泥单位产品能源消耗限额》中的现有水泥企业能耗限定值、新建企业准入值、水泥企业先进值相对应，计算方法也执行的是该标准。水泥行业清洁生产评价指标体系还对新鲜水用量分级做出了明确的规定。具体见表4.4。

3.资源综合利用指标

资源综合利用指标（表4.5）主要侧重于工业废物如硫酸渣、电石渣等各类工业废渣在生料中的利用率，最低的基准值要求利用率不能小于2％；同时，由于国内规模大于2000t/d的生产线基本都装备了余热发电系统，因此，在循环水利用率和窑系统废气余热利用率方面提出了一定的要求，最低的Ⅲ级基准值要求循环水利用率高于85％、窑炉系统废气余热利用率大于30％。

如果利用水泥窑处置固体废物，应根据废弃物性质，严格执行2014年3月1日实施的GB 30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》、HJ 662—2013《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》等相关环境保护技术标准和规范等要求，采取相关措施，并做好污染物监测工作，防范环境风险。

4.污染物产生指标

针对污染物产生的指标主要有3项，包括二氧化硫、氮氧化物和氟化物，见表4.6。因为清洁生产倡导的是从源头削减污染物的排放，关注的不是末端治理效果，而水泥生产首先是将物料粉磨到一定粒径后通过热风进行热交换，收尘器与生产设备连为一体，工艺特点决定了颗粒物产生量指标考核意义不大。除二氧化硫、氮氧化物和氟化物产生量指标之外，根据清洁生产指标体系的编制指导原则，粉尘颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和氟化物等大气污染物排放指标均执行GB 4915—2013《水泥工业大气污染物排放标准》的相关要求。

5.产品特征指标

产品特征指标共3项，见表4.7。产品合格率和放射性指标要求满足相应国家标准的要求，产品出厂合格率达到100％。如果熟料生产线在生产的同时协同处置固体废物则应满足GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》中对水泥熟料中可浸出重金属的相关指标要求。

6.清洁生产管理指标

清洁生产管理指标共计15项，见表4.8。基本上Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级基准值要求相差不大，均要求满足相关国家标准和规范的要求。

二、《水泥工业大气污染物排放标准》解读

GB 4915《水泥工业大气污染物排放标准》是中国水泥行业在环境保护方面最重要的一个标准，首次发布于1985年，1996年、2004年进行过两次修订，现行有效版本为2013年公布的第三次修订版。该标准规定了水泥制造企业（含独立粉磨站）、水泥原料矿山、散装水泥中转站、水泥制品企业及其生产设施的大气污染物排放限值、监测和监督管理要求。协同处置固体废物的水泥窑烟气同时要满足GB 30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》、HJ 662—2013《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》的相关要求。

此次修订大幅调整现有企业、新建企业大气污染物排放限值。经过这次修订，对水泥工业污染排放限值要求基本与国际先进水平保持一致。水泥新建企业自2014年3月1日起实施新限值，而现有企业允许自2015年7月1日起实施新标准，给予现有企业一定的暂缓期限，进行技术改造和污染治理准备工作。相关限值指标见表4.9。

2013年版新标准中增加了适用于重点地区的大气污染物特别排放限值。重点地区是指在国土开发密度较高，环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区，执行大气污染物特别排放限值。具体执行特别排放限值的地区由国务院环境保护行政主管部门或省级人民政府规定，相关指标见表4.10。

三、水泥工业绿色化评价的发展趋势

水泥是典型的传统材料。近年来各专业相关研究人员除了在材料成分、结构、工艺和性能等方面寻求进一步的发展与突破外，格外重视水泥在减轻环境负荷方面的研究与开发工作，对于水泥绿色化的评价是重要内容，也逐渐受到更多的关注，水泥行业的绿色化评价主要集中在资源、能源和环境负荷方面。

1.资源综合利用

绿色化评价过程中考虑的资源综合利用，概念更为广泛。作为资源消耗型行业，由于近20年的高速发展，造成了部分矿产资源野蛮、过度开发。在矿产资源开始萎缩的今天，最大限度地提高自然资源综合利用率，恢复植被，减少对环境造成的影响被纳入评价范围。

矿产资源消耗方面鼓励企业通过调整原料配比，搭配品味不高的废石，充分利用开采的矿产资源，提高综合利用率。同时，鼓励企业利用工业废物替代原料，减少配料过程中的矿物原料消耗，如：根据周边废弃物资源特点在配料中掺加硫酸渣、电石渣、冶炼渣等，引入水泥熟料中需要的钙、镁，从而减少石灰石等矿物原料消耗，大幅度减少温室气体CO₂的排放等。鼓励企业在产品标准允许的范围内，提高水泥混合材使用固体废物比例，减少熟料消耗，降低水泥产品总的资源消耗。

此外，虽然水泥工艺过程耗水量总体不高，但是由于中国大部分区域存在严重缺水的情况，在绿色化评价过程中对水资源消耗特别是循环水利用率格外关注。鼓励企业建立污水处理站，将工业废水、生活污水处理并回用。

2.能源消耗与替代

能源方面，未来更为侧重于提高可燃废物燃料替代率，逐步提高替代率指标要求。在燃料替代方面，欧洲领先于世界其他地区。欧洲水泥厂18％的能源由替代燃料提供，个别工厂甚至高达90％。能够用于水泥窑实现燃料替代的废弃物种类有废轮胎、回收的液态燃料、废塑料包装物、动物脂肪、肉和骨头，以及污泥等。在英国，水泥行业消纳国内50％的废有机溶剂，10％的废塑料包装物，并有消化全国50％废轮胎的能力。英国水泥行业设定了燃料替代率目标为2020年达50％。而德国2009年时，燃料替代率已经达到58.4％。

生活垃圾衍生燃料（refuse derived fuel）应用于水泥窑是另一发展趋势，最早由英国于1980年提出并应用于实践，随后美国、德国等西方发达国家迅速投资进行研发并应用于实践。目前中国、欧盟、日本等国家和地区均将该项技术成功运用于水泥窑。欧洲RDF已占水泥企业燃料替代的12％，取得了成功的经验。截至2013年年底，中国已投产近10条协同处置生活垃圾水泥生产线。

窑系统废气余热利用情况也是一个关注重点。余热发电是目前国内开发应用的较为普遍的污染减排技术。由于干法生产工艺有大量的350℃左右的热烟气不能完全被利用，浪费的热量约占系统总热量的30％。水泥工厂开发应用的纯低温余热发电技术能有效地将这部分热回收发电，供水泥工厂自用。此外，余热还可以充分用于烘干物料、采暖、洗浴等方面。

3.环境保护与污染控制

水泥工业污染物主要是噪声、颗粒物，还有部分的气态污染物，废水和固体废物的排放比较少。从环境保护的角度来评价工艺过程绿色化，重点关注的是颗粒物和气态污染物。此外，由于水泥工业正在积极推进协同处置废弃物相关工作，对此类水泥窑进行绿色化评价过程中应充分考虑分解炉在焚烧过程中带来的其他烟气成分的控制与排放。

常规水泥生产过程中，颗粒物是最为典型的特征污染物，从矿石开采、原料和燃料的破碎和粉磨、熟料的煅烧、原材料的运输和储存以及水泥产品的包装出厂等生产环节均有排放。大部分水泥企业颗粒物的有组织排放已经得到比较好的控制，窑尾排放浓度达到30mg/m³以下，达到国际先进水平，未来重点关注的是颗粒物无组织排放的控制。根据国家环境保护部相关规划，未来10年将逐步要求水泥生产企业（含粉磨站）的石灰石等原材料、燃料和熟料建棚、建库封闭储存，禁止露天堆放；配料、储存等部位均要求采取收尘措施，窑尾使用布袋收尘；皮带机转运处、包装机及散装水泥装车部位应采用集尘罩和袋式除尘器进行收尘，从整体装备上加强对无组织排放的有效控制，同时辅助以管理措施全面提升水泥工业颗粒物控制水平。

水泥工业气态污染物重点关注的是氮氧化物，氮氧化物的产生与工艺紧密相关，现阶段国内外普遍采用的SNCR脱硝技术虽然能够大幅度降低烟气中的氮氧化物排放，但容易带来氨逃逸，且大量消耗氨水、尿素等化工产品，因此水泥工业绿色化评价在考察排放浓度的同时，应重点关注氮氧化物产生浓度，引导企业从源头削减污染物排放。

水泥煅烧过程存在汞污染排放。中国政府2014年已经签署了旨在全球范围内控制和减少汞排放的国际公约《水俣公约》，并成为缔约国之一。GB 4915—2013《水泥工业大气污染物排放标准》在修订过程中充分考虑到未来中国履约的责任与义务，提出0.05mg/m³的限值要求，目的是在全行业内控制和减少汞排放，提高对汞污染问题的认识，从而积极探索合理化的解决措施。但是，由于汞污染与控制是一个相对全新的领域，前期技术积累较少，减排技术措施和效果评价等方面必将面临诸多挑战。

综上所述，水泥工业的绿色化评价技术未来将深化资源综合利用、能源替代、污染控制等方面。虽然近年来水泥工业在水泥窑技术装备、高效节能粉磨系统、先进烧成技术运用、协同处置固体废物、加强管理提高能源利用效率等方面取得了长足的进步，针对颗粒物、SO₂、NO_x以及噪声排放问题也研发了一系列控制新技术，但是NO_x、颗粒物等仍然没有得到全面有效控制，行业整体环保压力依然很大，未来水泥工业节能减排工作任重道远。