吳輝廷，胡 劍，岳天佐，賈建平，侯明韜*，秦建偉，徐 科，邵明靜

（1．北京奧達(dá)清環(huán)境檢測有限公司，北京 102600；2．中國國檢測試控股集團(tuán)股份有限公司，北京 100024）

引言

水泥企業(yè)的主要排污方式是通過窯尾排氣筒排放廢氣，我國制定了《水泥工業(yè)大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 4915—2013，對(duì)我國水泥企業(yè)的窯尾廢氣排放做出了要求[1]。其中，將顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、汞及其化合物、氨規(guī)定為污染物監(jiān)測指標(biāo)。值得注意的是，上述煙氣限制指標(biāo)中未包含有機(jī)參數(shù)。考慮到水泥熟料生產(chǎn)過程涉及了煤炭的燃燒，可能產(chǎn)生相應(yīng)的有機(jī)物排放。本研究中，收集了12家水泥企業(yè)的窯尾排氣筒煙氣檢測結(jié)果，核算了水泥企業(yè)的有機(jī)物排放量，對(duì)水泥企業(yè)的廢氣污染物監(jiān)測提出了相關(guān)建議。

1 實(shí)驗(yàn)儀器及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)使用污染源真空箱氣袋采樣器（ZR-3730型，青島眾瑞智能儀器股份有限公司）采集水泥窯尾排氣筒中的煙氣，使用聚四氟乙烯氣袋避光保存樣品。樣品在48 h內(nèi)運(yùn)達(dá)實(shí)驗(yàn)室并完成檢測。通過直接進(jìn)樣法，使用氣相色譜-氫火焰離子檢測器（2010plus，日本島津）測試廢氣樣品中的有機(jī)物含量，分別測試煙氣中的甲烷、非甲烷總烴與總烴含量。

1.2 結(jié)果計(jì)算方法

通過基準(zhǔn)含氧量計(jì)算有機(jī)污染物折算濃度，計(jì)算公式如式（1）：

式中：C基為折算濃度，mg/m3；O基=10，為基準(zhǔn)含氧量，%；O實(shí)為實(shí)測含氧量，%；C實(shí)為實(shí)測濃度，mg/m3。

通過煙氣排放量計(jì)算有機(jī)物排放速率，計(jì)算公式如式（2）：

式中：G為排放速率，kg/h；C實(shí)為實(shí)測濃度，mg/m3；Qsn為煙氣流量，m3/h。

2 結(jié)果與討論

2.1 水泥工業(yè)大氣污染排放規(guī)范

目前，水泥窯尾排氣筒排放的煙氣中污染物含量需滿足《水泥工業(yè)大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 4915—2013中規(guī)定的排放限值要求。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了包含氨、顆粒物等6項(xiàng)檢測指標(biāo)。然而，當(dāng)水泥窯協(xié)同處置固廢后，《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 30485—2013則對(duì)水泥廠排污提出了額外的檢測指標(biāo)要求[2]，增加了包括氯化氫、氟化氫、二噁英及兩類金屬排放的限值要求。特別需要指出的是，GB 4915—2013未對(duì)有機(jī)污染物的排放限值進(jìn)行要求，GB 30485—2013僅對(duì)協(xié)同處置固廢前后的總有機(jī)碳增量進(jìn)行了要求（<10 mg/m3），且僅給出了建議的測試方法（HJ 662或HJ/T 38），并未明確指出污染物的測試指標(biāo)。目前，煙氣有機(jī)物綜合檢測指標(biāo)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)主要是《固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定氣相色譜》HJ 38—2017，其中指標(biāo)主要包括總烴與非甲烷總烴兩種，下文對(duì)水泥窯尾煙氣中有機(jī)物綜合檢測指標(biāo)的選擇進(jìn)行討論。

2.2 水泥企業(yè)窯尾廢氣有機(jī)物排放情況

研究采集了12家水泥廠的窯尾煙氣樣品，并分別測試了其中總烴、甲烷與非甲烷總烴的含量，結(jié)果如下頁圖1所示（總烴=甲烷+非甲烷總烴）?？芍?，煙氣中含有一定量有機(jī)物，總烴含量在8.32~117 mg/L之間。其中，甲烷在總烴中占比21.7%~79.1%，這可能是煤炭熱裂解后不完全燃燒的結(jié)果。值得注意的是，部分廠家的窯尾煙氣中甲烷含量較高，達(dá)到87.9 mg/m3，由于甲烷的溫室效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二氧化碳[3]，因此提高水泥窯煅燒工藝的煤炭燃燒效率，對(duì)降低水泥工業(yè)的溫室氣體排放量有一定意義。

此外，測試企業(yè)的甲烷、非甲烷總烴與總烴的排放速率分別為3.3~87.9 kg/h、3.1~70.0 kg/h、8.3~117 kg/h（實(shí)際煙氣流量為45~75萬m3/h），以年生產(chǎn)250 d計(jì)算，上述企業(yè)的甲烷、非甲烷總烴與總烴的年排放總量分別為10.2~310 t、9.7~318 t、26.2~414 t?？梢娝嗌a(chǎn)過程的有機(jī)物排放量十分巨大。

2 .3 固廢處置對(duì)煙氣排放的影響

研究分別考察了4家企業(yè)協(xié)同處置固廢前后窯尾煙氣中甲烷、非甲烷總烴及總烴的增量，測試結(jié)果如圖2所示。由結(jié)果可知，水泥企業(yè)利用水泥窯處置固廢后，廠1與廠2的煙氣有機(jī)物排放濃度未發(fā)生明顯變化，但廠3與廠4的總烴濃度顯著提高，這可能是其處置固廢中的有機(jī)物含量較高，在窯系統(tǒng)內(nèi)燃燒不完全的結(jié)果。值得注意的是，在協(xié)同處置固廢后，煙氣中甲烷含量的提高，將導(dǎo)致使用非甲烷總烴表征煙氣中的有機(jī)物排放量及計(jì)算固廢處置前后的有機(jī)碳增量誤差增大。例如，由于甲烷含量的顯著提高，導(dǎo)致廠4使用總烴計(jì)算固廢處置前后的有機(jī)碳增量>10 mg/m3，不符合GB—30485要求的限值標(biāo)準(zhǔn)，但使用非甲烷總烴計(jì)算的增量結(jié)果則滿足要求。因此，本研究證明，使用總烴計(jì)算固廢處置前后的有機(jī)碳增量更為科學(xué)。

3 結(jié)論

研究統(tǒng)計(jì)了12家水泥企業(yè)的窯尾煙氣有機(jī)物檢測結(jié)果，證明煙氣中有機(jī)物污染物排放量可能較高，其可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的污染。此外，通過對(duì)比固廢處置前后窯尾煙氣中的有機(jī)物變化結(jié)果，證明使用總烴計(jì)算總有機(jī)碳增量更為科學(xué)。因?yàn)?，在國家?biāo)準(zhǔn)中增加并規(guī)范水泥企業(yè)的有機(jī)物控制參數(shù)十分有必要。