工业炉窑大气污染物综合排放标准

目录编制说明11制订本标准的依据、必要性和基本思路111项目依据及工作回顾1111项目来源和依据1112工作回顾112标准制定必要性3121相关行业发展概况3135工业炉窑的分类9122现行排放标准存在的主要问题11123制定本标准的目的和意义1213标准制定总体思路12131标准制定原则12132主要技术依据13133标准内容框架13134标准的适用范围132排放限值及技术要求的确定1421区域和时段划分1422大气污染物排放限值制定依据14221污染物控制指标的确定15222污染物的控制技术分析15（一）燃料替代15（二）燃烧技术16（三）装备及控制等172222污染物控制技术分析18（一）熔化炉182224氮氧化物控制技术分析22222烟尘排放限值确定222221排放浓度标准值的计算222221熔炼炉242222熔化炉252223加热炉282224热处理炉292225干燥炉、窑302226非金属焙（锻）烧炉窑、耐火材料窑302227陶瓷、搪瓷、砖瓦窑312228其它炉窑31223有害气体排放限值确定312231二氧化硫排放限值的制定依据312232氮氧化物排放限值的制定依据342233其它有害污染物的制定依据36224工业炉窑辅助工艺颗粒物排放40225污染物最高允许排放速率的确定40226工业炉窑颗粒物无组织排放限值的确定443本标准与国内外相关排放标准的比较4531与国内排放标准的比较45311国家标准对比45312地方标准对比4732与国外排放标准的比较494相关技术规定和监测要求5141工业炉窑的烟囱高度5142工业炉窑的测试工况5143无组织排放烟尘的监测5144关于工业炉窑过量空气系数的换算值525对附录的补充说明5351射线法53511实验目的54512实验器材54513实验步骤54514实验结果及数据处理54515结论5652其他分析方法566标准实施后的社会、经济、环境效益5661污染物控制技术选择56611颗粒物控制57612脱硫及其它58613计算例5962环境投资的估算5963环境效益60上海市工业炉窑大气污染物排放标准征求意见稿编制说明1制订本标准的依据、必要性和基本思路11项目依据及工作回顾111项目来源和依据2006年，上海市环保局将“上海市工业炉窑大气污染物排放标准研究项目”列入2006年第一批环保科研招标项目，确定由上海市环境监测中心、东华大学和同济大学组成课题组。上海市环保局沪环保科200884号文已申报将本标准纳入上海市地方标准制修订项目计划。依据中华人民共和国环境保护法第10条、中华人民共和国大气污染防治法第7条、国家环境保护标准制修订工作管理办法、制定地方大气污染物排放标准的技术方法、上海市环境保护条例第13条等相关规定，市人民政府可以对国家污染物排放标准中未作规定的项目，制定地方标准；对国家污染物排放标准已作规定的项目制定严于国家标准的地方排放标准。依据中华人民共和国标准化法实施条例等的规定，本标准属于强制性标准。112工作回顾1市质监局沪质技监标【2008】360号文关于下达二00八年上海市地方标准制修订项目计划（第一批）的通知下达。上海市环境监测中心、东华大学和同济大学组成课题组进行投标，承担了该课题研究。2资料收集与研究编制组较为全面地收集了北京、广东等地区工业炉窑排放标准，欧盟等国外发达国家工业炉窑相关标准；同时收集了有关工业炉窑污染控制的期刊文献，国内外炉窑大气污染控制方面的最佳实用技术等资料，完成了国内外工业炉窑大气污染物排放标准调研文集、国内外工业炉窑大气污染物控制最佳实用技术调研文集。3监测数据采集对本市涉及炉窑的有色金属、建材、机械加工等行业的污染现状、炉窑设施的排放水平开展调研；收集了本市各区县监测站对于本辖区内重点监管企业炉窑的监测数据；选定典型工业炉窑进行现场测试，基本掌握了工业炉窑的大气污染物排放规律和最高排放限值情况。在上述工作的基础上，标准编制组通过研究生产工艺、污染预防、排放因子、处理技术、排放水平以及处理成本等方面的因素，并参考国内外相关排放标准及国内外现有的最佳实用技术，确定出标准限值，完成上海市工业炉窑大气污染物排放标准（征求意见稿）和编制说明。本标准的制订主要是通过重点污染源调查，对上海工业炉窑大气污染物排放和治理现状进行技术经济评估，同时考虑行业环境影响、参考国外相关排放标准和研究相关行业的政策、法规，最后确定排放标准限值和相关管理规定，并适当分析成本和环境效益，技术路线示意图见图11。通过向社会广泛征集意见，共收到15家单位共87条意见，采纳48条，不采纳39条（意见汇总见下表）。其中环保部提出如下意见“鉴于工业炉窑和生活垃圾、危险废物焚烧炉的大气污染物排放控制适用于不同的法律，标准体系、结构和表达方式均不同，建议分别制定标准。”经研究，拟将本课题研究成果分成工业炉窑、生活垃圾焚烧炉及危险废弃物焚烧炉大气污染物排放标准三个独立标准。本课题先完成工业炉窑标准。进一步完成其他两个标准通过另外立题或后续补充课题解决。其他意见的主要焦点集中在炉窑烟尘排放浓度的限值上，普遍认为20MG/NM3的限值对于中小型炉窑来说达标排放比较困难，除非使用高效除尘器，但从经济方面考虑不太现实。综合各方意见，将针对不同炉窑分别制定不同的颗粒物限值。序号单位反馈意见采纳不采纳1污控处6602华东理工大学资源与环境工程学院10733上海京华化工厂2114上海市环境监察总队14955上海鑫冶铜业有限公司1016上海宏腾环保工程有限公司1017嘉定区环保局6428上海化学工业区太古升达废料处理有限公司4049上海市绿色工业促进会44010上海新格有色金属有限公司20211上海环城再生能源有限公司1871112松江环保局41313监督管理处84414环保部65115奉贤环保局101合计87483912标准制定必要性121相关行业发展概况目前上海市的大气污染属煤烟型与石油型并重的复合型污染。区域内工业炉窑数量多、种类繁，几乎遍布各个工业行业中，工业炉窑的耗原煤量仅次于工业锅炉、电站锅炉，是大气污染的主要来源之一，由于工业炉窑形成的污染源量大面广，对环境空气质量有着直接的影响。目前本市所辖各区县各类工业炉窑以中小型炉窑居多，分布在外环线以外，其中部分企业炉窑安装较先进的除尘设备（如静电除尘、布袋除尘等）能稳定达标外，其余炉窑仅安装了简易除尘设备或直排，对周边环境影响较大。1211本市工业炉窑的污染现状本市工业炉窑主要涉及行业主要包括有色金属行业、建材行业、机械加工行业等。有色金属工业炉窑包括金属熔炼炉窑和熔化炉；建材工业炉窑包括耐火材料炉窑、砖瓦窑等；其他机械加工行业的电弧炉、冲天炉、金属和非金属加热炉等。（一）调研工业炉窑类型及分布情况课题组对本市194个工业炉窑的大气污染物排放进行调研，工业炉窑类型及数量见表11。图11为调研的各种工业炉窑类型数量的比例示意图，图12为上海市各区工业炉窑的分布情况比较。据工业炉窑污染源的调查结果可知，上海市区内环路以内基本无工业炉窑，工业炉窑主要集中在宝山区、崇明县和金山区三个区域，占所调研工业炉窑总数的40左右。本市工业炉窑中以熔化炉和加热炉数量居多，且多为小型工业炉窑。本市大中型的工业炉窑主要集中在有色金属熔炼炉中。课题组结合本次全国污染源普查重新对本市工业炉窑进行了统计，从可得数据可知，列入本次普查范围的在本标准适用范围之内的炉窑目前本市约有2000台左右（包括填写简表，只有数量，没有炉窑类型等，无法记入下表统计）。序号炉窑类型数量1有色金属熔炼炉99冲天炉110金属熔化炉3142熔化炉非金属熔化、冶炼炉34金属压延、锻造加热炉1723加热炉非金属加热炉394热处理炉2685干燥炉、窑1346非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑927陶瓷、搪瓷、砖瓦窑1358其他炉窑267总计1664从这次炉窑统计结果看，基本与上次调研结果相同内环线内基本无工业炉窑，工业炉窑主要集中在郊区，炉窑以熔化炉和加热炉数量居多，且多为小型工业炉窑。本市大中型的工业炉窑主要集中在有色金属熔炼炉中。开题国内外标准资料调研标准调研工业炉窑污染源状况调研国内外污染控制水平和最佳实用技术调研标准框架设计与论证标准编制和标准指标的编制说明初稿确定排放限值确定无组织排放控制要求制定新老污染源时段区域划分制定污染控制管理要求技术经济分析环境效益分析可持续发展分析国内外对比分析国内外标准指标的对比；调研报告和资料文集。炉窑周边环境空气质量调查标准实施对象意见调查专家意见企业意见评审文件编制；专家评审会标准送审稿编制说明送审稿报批稿管理部门意见标准讨论标准初审图11标准制定路线示意图表11本市调研的工业炉窑种类及数量序号炉窑类型数量1有色金属熔炼炉16冲天炉36金属熔化炉182熔化炉非金属熔化、冶炼炉25金属压延、锻造加热炉463加热炉非金属加热炉64热处理炉115干燥炉、窑66非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑187陶瓷、搪瓷、砖瓦窑68其他炉窑6总计194干燥炉、窑非金属焙煅烧炉窑（耐火材料窑）陶瓷、搪瓷、砖瓦窑其他炉窑热处理炉加热炉熔化炉有色金属熔炼炉图12本市调研工业炉窑类型数量的比例0020406080100120140160闸北区长宁区奉贤区青浦区嘉定区南汇区浦东新区闵行区金山区崇明县宝山区百分比/图13本市调研工业炉窑类型分布情况（二）工业炉窑主要大气污染物及排放现状对本市调研的工业炉窑的烟尘、二氧化硫和氮氧化物三项主要大气污染物进行了测试。表1214是本市工业炉窑主要污染物的排放情况。表12本市工业炉窑及焚烧炉烟尘的排放现状烟尘排放浓度MG/NM3序号炉窑类型最小值最大值平均值1有色金属熔炼炉113105552冲天炉、化铁炉11590821185金属熔化炉116823212熔化炉非金属熔化、冶炼炉3262017939金属压延、锻造加热炉512150973加热炉非金属加热炉1759050344热处理炉1710239805干燥炉、窑1816056436非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑78581120687陶瓷、搪瓷、砖瓦窑1971370284828其他2897294444表13本市工业炉窑SO2的排放现状SO2排放浓度MG/NM3序号炉窑类型最大值最小值平均值1有色金属熔炼炉173126986冲天炉、化铁炉49022217122金属熔化炉268583582熔化炉非金属熔化、冶炼炉570870100409金属压延、锻造加热炉5937192803加热炉非金属加热炉25546138674热处理炉29480149485干燥炉、窑1331374006非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑10023506177陶瓷、搪瓷、砖瓦窑87229264338其他3431119925表14本市工业炉窑NOX的排放现状NOX排放浓度MG/NM3序号炉窑类型最大值最小值平均值1有色金属熔炼炉94264746冲天炉、化铁炉900894239金属熔化炉32511981202熔化炉非金属熔化、冶炼炉6803040864金属压延、锻造加热炉23656105583加热炉非金属加热炉2303348184热处理炉123272550075干燥炉、窑47951034246非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑68019832517陶瓷、搪瓷、砖瓦窑1521275758其他10113134950（三）工业炉窑主要大气污染物控制水平本市工业炉窑的烟尘、二氧化硫、氮氧化物的污染控制水平见表1517。表15本市工业炉窑烟尘污染控制水平烟尘排放达标情况序号炉窑类型30MG/M3达标率/1有色金属熔炼炉79467冲天炉、化铁炉317143金属熔化炉3171432熔化炉非金属熔化、冶炼炉144778金属压延、锻造加热炉4191743加热炉非金属加热炉14313114热处理炉365005干燥炉、窑326006非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑335007陶瓷、搪瓷、砖瓦窑885008其他23400总计641193597表16本市工业炉窑SO2污染控制水平二氧化硫排放达标情况序号炉窑类型200MG/M3达标率/1有色金属熔炼炉150100002熔化炉冲天炉、化铁炉1476667金属熔化炉1219167非金属熔化、冶炼炉3201304金属压延、锻造加热炉202445453加热炉非金属加热炉4180004热处理炉4180005干燥炉、窑40100006非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑3350007陶瓷、搪瓷、砖瓦窑5183338其他326000总计87605918表17本市工业炉窑NOX污染控制水平氮氧化物排放达标情况序号炉窑类型400MG/M3达标率/1有色金属熔炼炉9010000冲天炉、化铁炉21010000金属熔化炉100100002熔化炉非金属溶化、冶炼炉2086000金属压延、锻造加热炉440100003加热炉非金属加热炉30100004热处理炉50100005干燥炉、窑40100006非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑5550007陶瓷、搪瓷、砖瓦窑40100008其他5010000总计130139091135工业炉窑的分类根据本市调研现有工业炉窑的情况，本标准参考GB90781996中工业炉窑的分类方法，并结合本市工业炉窑调研结果，将其中的熔炼炉中1）高炉及高炉出铁厂；2）炼钢炉及混铁炉（车）；3）铁合金熔炼炉等，铁矿烧结炉中的1）烧结机；2）球团竖炉带式球团，以及石灰窑等钢铁行业的工业炉窑，不归入本标准的炉窑范围内，而执行国家或本市的钢铁行业标准。最后确定将本标准的工业炉窑分为八类十一种，分别制定大气污染物排放标准。本标准的工业炉窑分类及所包括炉型如下1有色金属熔炼炉熔炼炉是将金属或非金属熔化、调整其成分、去除杂质，获得所设定成分的金属或非金属的工业炉。如铁合金熔炼炉、有色金属熔炼炉（包括各种铅、锌、铜有色金属冶炼用的鼓风炉、闪射炉、焙烧炉、炼铜转炉等）。2熔化炉熔化炉是指将固体金属或非金属熔化成液体的工业炉。包括冲天炉，化铁炉，金属熔化炉，非金属熔化、冶炼炉；1）化铁炉、冲天炉冲天炉结构简单，投资较省，燃料供应有保证，可连续也可间歇出铁水浇注。因此，在铸铁生产中得到广泛应用。2）金属熔化炉包括各种熔铜炉、化铅炉、熔铝炉等。有色金属熔炉种类有坩埚炉（焦炭、煤气、重油、电阻加热）、反射炉（火焰式、电阻式）、单相电阻炉、感应电炉及电弧炉。3）非金属熔化、冶炼炉包括玻璃熔炉、刚玉冶炼炉、硅冶炼炉、耐火及保温材料熔化炉等。3加热炉加热炉一般特指对物料加热提高其温度而不改变其形态，以满足加工工艺要求的工业炉，主要包括金属压延、锻造加热炉包括各种钢坯加热炉、均热炉、锻造加热炉、感应加热炉；非金属加热炉包括沥青加热炉、玻璃塑型炉、沥青混凝土搅拌炉等。4热处理炉主要包括金属热处理炉包括各种退火炉、调质炉（淬火、回火）、钎焊炉、马弗炉等；非金属热处理炉。5干燥炉、窑除去物料中所含水分或挥发分的工业炉窑。包括各种金属、非金属加工用干燥炉（窑）。6非金属焙（煅）烧炉窑（耐火材料炉）包括各种用于非金属焙烧、生产耐火材料的回转窑、竖窑等。7陶瓷、搪瓷、砖瓦窑8其他炉窑包括各种煤气发生炉、造气炉以及不包括在上述各类中的其它工业炉窑。122现行排放标准存在的主要问题我国环境保护标准体系由国家和地方两级构成。国家级环境保护标准包括环境质量标准、污染物排放（控制）标准、标准样品、环境保护行业标准及其他国家环境保护标准。地方环境保护标准包括环境质量标准和污染物排放控制标准。目前本市工业炉窑大气污染物排放标准分别执行1996年国家发布的工业炉窑大气污染物排放标准（GB90781996），已经有十多年历史。该标准的执行对推动本市工业炉窑相关产业的结构调整，促进清洁生产工艺和末端治理技术发展，遏制污染物排放总量增长起到了重要的作用。随着我国工业生产格局的变化、污染治理技术的进步，以及社会对环境质量的要求日益严格，现行的排放标准已不能适应新形势变化下环境管理的需求，势必对工业炉窑大气污染物治理提出新要求，制订更为严格的新标准对大气污染物排放进行控制，促进行业污染治理和技术进步，十分必要。就目前执行情况来看，现行标准体系存在如下几个主要问题1排放限值过于宽松，特征污染物排放指标数量少，明显落后于目前的治理技术水平。工业炉窑大气污染物排放标准（GB90781996）中烟尘排放限制为100150MGN/M3，二氧化硫为850MG/NM3，而欧盟及美国烟尘排放限制为2050MG/NM3，二氧化硫在600MG/NM3。采用我国目前的大气污染治理最佳实用，烟尘的排放水平可控制在30MG/M3，甚至10MG/M3。另外，在现行工业炉窑大气污染物排放标准中，未考虑对氮氧化物、苯系物、二噁英类等特征污染物的排放限值进行规定。2污染物排放区域的划分规定不太适合上海市的实际情况。国家工业炉窑大气污染排放标准按照环境空气质量功能区规定排放限值，现行的国家标准难以支持上海在中心城区和基本无燃煤区开展燃煤设施的清洁能源替代工作。适当加严工业炉窑和焚烧炉大气污染物排放限值，进一步控制烟尘、二氧化硫、氮氧化物、二噁英的排放，明确排放技术要求以杜绝烟囱冒黑烟等严重影响城市形象的现象，明确在线监测要求，促进行业污染治理和技术进步，都迫切需要上海市出台地方性的工业炉窑大气污染物排放标准。本标准为本市首次制定工业炉窑大气污染物排放地方标准。123制定本标准的目的和意义我国政府明确2010年节能减排目标和要求“十一五”期间，中国主要污染物排放总量减少10。针对国家要求，上海市节能减排实施方案提出了上海节能减排工作的主要目标全市化学需氧量COD排放量比2005年削减15，二氧化硫排放量比2005年削减26。为贯彻落实科学发展观，实现上海建设资源节约型、环境友好型城市的目标，有必要针对上海地区工业炉窑及焚烧炉的实际情况，制定一套技术先进、经济合理、环境允许、实践可行的大气污染物排放标准。13标准制定总体思路131标准制定原则标准的制定应体现标准的科学性、可行性、时间性和可操作性。本标准制定时遵循了以下具体原则1适当区分新旧污染源，分别制定现有和新增污染源的排放限值，对于现有污染源给予一定的改造时间，对新污染源排放限值从严。为实现环境标准标准动态运行机制，在体现标准先进性和严格性的同时，又需要考虑与目前执行的工业炉窑大气污染物排放标准相衔接，使不同企事业单位在执行新标准时有一个延续性的过渡过程。因此，本标准按二个时段制定污染物的控制指标。2划分区域应符合本市的实际情况，不再按国家的环境空气质量功能区规定排放限值，而依据本市不同区域的环境保护要求，分区执行排放标准。3根据炉型制定排放标准限值为了体现在生产全过程中控制污染物的环境战略思想，针对各种工业炉窑排放污染物的差异，本标准结合当地工业炉窑的实际情况，针对不同炉型的炉窑制定不同的排放限值。4根据本市工业炉窑的实际控制水平，参照国内外工业炉窑大气污染物排放标准和最佳控制技术，制定切实可行的大气污染物排放限值。5标准的控制项目本标准中工业炉窑的主要控制因子为烟尘、生产性粉尘及烟气黑度，以及与工业炉窑排放大气污染物密切相关的二氧化硫、氟及其化合物、铅、汞及其化合物等有害污染物。结合本市工业炉窑的特点，增加对某些特殊污染物的控制指标。6标准限值的确定本标准排放浓度标准值的计算参照大气污染物综合排放标准编制说明中制定现有企业和新（扩、改）建企业排放标准的基本方法。具体方法和要求在第二部分中阐述。132主要技术依据（1）对新设立污染源，应根据国际先进的污染控制技术设定严格的排放控制要求，对现有污染源，应给予充分改造时间，根据较先进的技术设定排放控制要求。（2）大气污染物治理技术已相当先进，各种高效除尘器如布袋除尘器、电除尘器、高效湿式除尘器等适用各种条件，这些除尘器性能先进，已达到国际先进水平。（3）参照已有各类国内外的工业炉窑大气污染物排放标准要求，进行对比与分析，保证标准的严谨性和可操作性。133标准内容框架本标准包括前言、适用范围、规范性引用文件、术语和定义、大气污染物排放控制要求、大气污染物监测要求、实施与监督、附录，共8部分。大气污染物排放限值是本标准的重点。针对不同的炉窑类型，执行不同的考核指标。对采用不同燃料的工业炉窑，标准限值也适当加以区分。另外，标准考虑企业新旧差异，对现有和新建企业区别对待，对新建企业要求从严。本标准主要技术内容包括1）工业炉窑大气污染物排放标准及技术要求；2）无组织排放烟尘排放限值；3）烟囱高度要求等。134标准的适用范围本标准适用于除水泥、钢铁、玻璃制造、化工行业及焦炉以外的工业炉窑大气污染物排放。对于量大且污染较严重的炼焦工业，水泥工业、钢铁工业等涉及的工业炉窑大气污染物排放控制，按相应的国家行业标准执行。目前炼焦炉执行1996年颁布的炼焦炉大气污染物排放标准GB161711996，水泥工业炉窑执行水泥工业大气污染物排放标准GB49152004；玻璃制造行业和钢铁行业已经在制定新的国家标准。自本标准实施之日起，本标准规定范围之内的位于上海市行政管辖区域内的工业炉窑大气污染物排放按本标准执行。2排放限值及技术要求的确定21区域和时段划分一区域划分1996年国家发布的工业炉窑大气污染物排放标准GB90781996适用地区按照环境空气质量标准GB30951996中的环境空气质量功能区进行“适用区域”划分，分三区执行一级、二级和三级排放标准。本标准体现地方性及严格性，依据本市不同区域对环境保护要求和工业炉窑的实际情况，对工业炉窑进行适当的区域划分。本标准将上海市划分为A、B两个区域A区内环线以内的区域、风景名胜区、自然保护区和上海市人民政府按照环境空气质量功能区要求确定需要特殊保护的区域；B区除A区以外的其它区域。二时段划分本标准对工业炉窑现有污染源按照不同年限分别规定了烟尘、烟气黑度和有害污染物的最高允许排放浓度等指标。具体划分为两个时段，分别执行相应的标准限值年月日前安装包括尚未安装，但环境影响报告书（表）已经批准的工业炉窑，分两个时间段执行相应的大气污染物排放限值。年月日前，执行GB90781996规定的排放限值，辅助工艺执行GB162971996规定的排放限值。自年月日起，执行本标准规定的排放限值。自年月日起，新建、改建、扩建项目执行本标准规定的排放限值。自年月日起，在A区，除市政、建筑施工临时用沥青加热炉外，禁止存在各种工业炉窑。22大气污染物排放限值制定依据221污染物控制指标的确定本市工业炉窑以中小炉窑居多，多数炉窑以燃煤、燃重油为主，少数采用天然气、煤气及轻油。因此炉窑烟气中主要污染物是烟尘、SO2、NOX，在有色金属冶炼炉、熔化炉、加热炉等烟气中还含有氟、铅、汞、沥青油烟等污染物。本标准在原国家工业炉窑排放标准设定的污染控制因子基础上，并结合本市炉窑的实际情况，增加对苯系物中苯、甲苯、二甲苯及二噁英为控制对象。本标准选取如下的控制指标1）烟尘（烟气黑度）；2）二氧化硫；3）氮氧化物；4）氟及其化合物；5）铅；6）汞；7）铍及其化合物；8）沥青油烟；9）苯系物苯、甲苯、二甲苯；10）苯并A芘；11）二噁英类。共11项污染控制指标。本标准规定的污染物排放浓度指标，单位为MG/NM3（二噁英类单位为NGTEQ/NM3）。实测的炉窑烟尘及有害污染物排放浓度应换算到规定的掺风系数或过量空气系数时的数值，不同类型炉窑的掺风系数具体见第4部分。222污染物的控制技术分析2221工业炉窑技术的进步工业炉窑主要是靠外加燃料或能量来加热处理物料，其燃烧过程的污染排放包括两部分，加热用燃料燃烧产生的污染和部分被加热介质在加热过程中所产生散发的污染。以下对窑炉技术趋势讨论。工业炉窑技术的进步体现在使用燃料的清洁化（燃气、电取替代目前常见的燃煤），助燃气体的预处理（燃烧余热换热利用、助燃气氧含量的调整），燃烧器、炉体设计和筑炉材料的优化、自动控制水平的提高，更先进可靠的环保控制技术等方面。（一）燃料替代采用天然气或电等清洁能源代替燃煤是提高能源效率和减少污染排放的有力手段之一。其制约因素为清洁能源的来源和价格。我国作为产煤用煤大国，煤仍然是今后主要的能源。但从国家节能减排规划布局的角度，各种小型用能设施应减少直接使用燃煤作为能源。两种燃料的燃烧排放比较情况如表21所示。不同燃料的费用比率情况如表22所示。从表21可见采用清洁燃料替代燃煤后，采用天然气时，燃料运行费用增加为原来的192左右；采用电时，燃料运行费用增加为原来的37倍。（二）燃烧技术燃烧技术改进包括富氧燃烧和蓄热燃烧等，其中蓄热燃烧主要适合于燃气和洁净燃油的燃烧。现阶段能用于燃煤炉窑的技术为富氧燃烧。表21天然气与煤炭燃烧排放大致比较单位千克/吨标煤项目CO2SO2NOX烟尘煤炭28702007729天然气16800014200硫含量煤炭按平均08计，未考虑烟气脱硫。表22不同燃料的效用价格比较项目天然气人工煤气动力煤电2007年价格23元/M3105元/M3580元/吨077元/KWH热值（千焦/M3）334401588422990单位热值价格（元/KWH）050057026096注设备的能源利率为燃气050，人工煤气042，人工燃煤035，电080。（1）富氧燃烧技术近年来，随着制氧成本的逐步降低，富氧燃烧技术逐渐引起人们的注意。富氧燃烧就是采用比正常空气含氧量高的空气来助燃，富氧的极限就是使用纯氧。由于富氧燃烧火焰温度大幅度提高，燃烧速度加快，同时烟气量大幅下降，烟气中高辐射率的CO2和水蒸气浓度增加，不仅能使燃料的燃烧时间大大缩短，有利于提高燃料的完全燃烧程度，而且还能提高热效率，从而改善炉窑内的传热条件，使炉窑的产量提高，热耗下降。富氧燃烧技术可形成高效节能和结构紧凑的高温工业炉。当前富氧燃烧技术主要应用在玻璃窑、冶炼炉、陶瓷炉等领域，固体废弃物等低热值燃料也有富氧燃烧技术。但火焰的高温化引起NOX大幅度增加是严重制约富氧燃烧技术进入更多领域的关键因素之一。（2）蓄热燃烧技术高效蓄热技术就是在蓄热室采用特殊材料的蓄热体,将经过蓄热室的高温烟气的热量最大限度地留在蓄热体内，使烟气温度降到200以下排放，然后让被预热气体经过蓄热室，吸收到蓄热体内的热量，使之温度预热到高温烟气温度的8090，从而达到高效换热的目的。蓄热式工业炉与传统工业炉相比，具有以下特点炉温的均匀性好，加热质量高；炉子热效率高，能耗低，排烟温度低；炉子热效率的提高,减少了燃料消耗,同时减少空气消耗量，也就使燃料燃烧生成的含氮氧化物的烟气量大大降低，有利于减少污染，改善环境。高效蓄热式工业炉可以将空气或煤气预热到800，甚至1000以上，使燃烧温度大大提高,因而即使燃用低热值燃料,也能满足工业炉加热坯料所要求的温度。这就为直接燃用高炉煤气等低热值燃料提供了有效途径。近几年，我国高效蓄热式工业炉的开发应用取得了长足的发展,并且在国内已建成投产多座，包括室式炉、罩式炉、均热炉和连续加热炉，均取得了很好的节能效果和环保效益。如排烟温度降到180以下，空气或煤气预热到800以上，节能3045，而且还可减少氧化烧损，提高炉子的生产率，提高炉温的均匀性。与常规工业炉相比，高效蓄热式工业炉虽然要装备换向系统，但却没有空煤气换热器，没有高温管道和高温阀门，因此在建设投资方面与常规工业炉基本相当。另一方面,高效蓄热式工业炉具有很高的燃料节约率，可大幅度降低能耗成本和减少废气排放量。但蓄热燃烧技术目前主要用于气体和洁净液体燃料的炉型。在一些附近具有焦炉，放生炉和高炉煤气来源的区域可优先考虑使用。（三）装备及控制等炉窑工业技术进步在燃烧器、炉体设计和筑炉材料的优化、自动控制水平的提高等方面主要通过设备和控制水平的提高近可能高的提高能源的利用率，从而达到减少单位产品能耗的目的。更先进可靠的环保控制技术在后面的章节有专门的叙述。上海地区工业炉窑中比例较高的两类炉窑的技术趋势概要如下。（1）冲天炉技术发展趋势目前，大多数的小型冲天炉为冷风冲天炉作业，操作笨重复杂、工人劳动强度大，炉料品种多、占地面积大，且不易控制铁水的成分和温度，更为严重的是烟尘排放量大、环境污染严重。国家发改委、科技部和环保总局2005年联合发布了国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术中推荐了外热风冲天炉。目前国内已研发出相应的设备。“外热风冲天炉”对传统的冲天炉（一般为冷风炉）进行了全面改进与创新，改进创新多处炉体结构，设置强化预热段，变截面分层送风段，保温隔热砌体，使生产过程中风量风压稳定。炉子热效率高，较一般炉节能1/5到1/4，并同时适应铸造焦或冶金焦，在送风系统中设置热交换器（加热炉），将烟气中的可燃气体如CO等经燃烧利用变害为利，使风机鼓出的冷风转换为热风送入炉中。由于热效高熔化快，生产效率较一般炉提高1/5左右，适用于铸造行业的铁水熔炼。随着无芯感应炉的出现，冲天炉有逐渐被取代的趋势。电炉熔炼的原理是通过金属（炉料）切割磁力线产生感应电动势，同时产生感应电流，金属炉料在感应电流的作用下发热、熔化，所以在整个电炉熔炼过程中基本不产生烟尘。电炉熔炼工艺先进，操作步骤少，生产组织灵活，效率高且用工少，几乎没有环境污染。青岛纺机2007年改建原冲天炉为一台5吨/时、两台15吨/时的中频感应电炉，除生产能力大大提高外，污染物排放也大大减少。（2）玻璃池炉技术发展趋势近来，纯氧助燃技术得到了较大的发展。目前，这种技术已广泛地应用于玻璃工业（包括玻璃包装等行业中的池炉）。在美国发展纯氧助燃熔制玻璃技术的强大源动力包括1）减少NOX的排放；2）如果要提高设备产量而又不能增加NOX的排放量，就必须采用纯氧助燃技术，工业报告宜称，由空气助燃改用纯氧助燃后，平均增加15到20的产量玻璃；3）从经济的角度出发，利用纯氧燃烧可能是满足EPA排放标准的最经济方法。其他使用氧气的方法也在研究，包括氧助熔作为电助熔的另一种选择，或与电助熔联合使用。氧气还可用作鼓泡介质，特别是应用于氧气在低温下易于溶解的玻璃上，这样可减少玻璃中的砂点。2222污染物控制技术分析（一）熔化炉熔化炉除尘中的最佳控制技术（欧盟BAT）就是利用袋式除尘器或者湿式洗涤器进行烟气除尘。两种治理技术设备的比较见表23。表23湿法和干法除尘设备比较干法净化系统湿法净化系统治理技术多管旋风分离器布袋除尘器文丘里洗涤器生物过滤器排放水平MG/NM3100200455MW燃轻柴油、煤油锅炉燃气锅炉禁排/1501501005020美国燃煤6001200日本燃煤郊区城市东京1400280140丹麦燃煤燃煤100MW50MW燃油50300MW500MW燃气2004001700400535瑞典新燃煤电厂470荷兰540德国天然气燃烧煤气燃烧50100一类区禁止新建以重油、渣油为燃料的锅炉表220国内外金属熔炼等行业工业炉窑SO2排放标准国家污染源SO2排放浓度MG/NM3荷兰熔炼炉54瑞典熔炼炉470日本熔炼炉140美国粗锌、铅、汞熔炼炉0065，即1859MG/NM3丹麦熔炼炉500中国熔炼炉850热处理、加热炉50北京非金属加热炉、砖瓦陶瓷窑、耐火材料窑700表221工业炉窑二氧化硫的排放水平SO2排放浓度MG/NM3序号炉窑类型最大值最小值平均值1有色金属熔炼炉173126986冲天炉49022217122金属熔化炉268583582熔化炉非金属熔化、冶炼炉570870100409金属压延、锻造加热炉5937192803加热炉非金属加热炉25546138674热处理炉29480149485干燥炉、窑1331374006非金属焙煅烧炉窑耐火材料窑10023506177陶瓷、搪瓷、砖瓦窑87229264338其他炉窑3431119925本工业炉窑排放标准中SO2的排放第时段按国家标准执行，第时段的燃煤燃油工业炉窑的SO2排放浓度限值的制定一是借鉴国内外工业炉窑排放标准中SO2的排放标准；二是以部分工业炉窑SO2实测数据作为参考。从SO2监测数据可得，本市工业炉SO2排放浓度第60百分位数为214MG/NM3，SO2排放浓度低于600MG/NM3的工业炉窑占总数的90以上。但是有少部分企业工业炉窑SO2排放浓度非常高，需要严格控制其排放。因此，本市工业炉窑SO2排放第时段执行国家标；第时段SO2排放标准为A区执行禁排，B区燃煤、重油、高炉煤气炉窑为600MG/NM3，燃轻油炉窑为200MG/NM3，燃天然气炉窑SO2不作为监测项目。2232氮氧化物排放限值的制定依据NOX的种类很多，造成大气污染的主要是NO2和NO。人为污染源一年向大气排放NOX约521107吨。人类活动排放的NOX主要来自各种燃料的燃烧过程，其中工业窑炉和汽车排放最多。此外，硝酸的生产或使用过程，氮肥厂，有机中间体厂，有色及黑色金属冶炼厂的某些生产过程也有NOX的生成。燃烧产生的主要是NO，在大气中与氧气结合生成NO2。NO2是一种对呼吸器官有刺激作用的气体，NO2常常导致各种职业病，在职业病中由急性高浓度NO2中毒引起的肺水肿以及由慢性中毒而引起的慢性支气管炎和肺水肿等。NOX对环境的污染主要有1）导致酸雨的产生；2导致温室效应的加剧；3破坏臭氧层；4）导致光化学烟雾等。我国的工业炉窑大气污染物排放标准中以前尚未制定过氮氧化物的排放标准，在锅炉、大型燃煤电厂及冶金行业等排放标准中有对NOX排放限值。随着国家对环保要求的重视，NOX也成为了人们主要关注的有害气态污染物之一，NOX也逐渐成为环境监测和环境治理的主要对象之一。本标准中提出了NOX的排放限值，在某种意义上是起技术导向和政策导向作用的，用以推动NOX污染治理和适用技术的发展。表222为国内外燃料炉窑中NOX排放标准。表223为本市部分工业炉窑NOX排放水平。由NOX监测数据可得，本市工业炉NOX排放浓度第60百分位数为100MG/NM3，NOX排放浓度低于400MG/NM3的工业炉窑约占总数的86。但是有少部分企业工业炉窑NOX排放浓度非常高，需要严格控制其排放。因此，本市工业炉窑NOX排放第时段按照国家标准，不作为监测项目；通过对本市炉窑的调研，尚未有成熟的控制氮氧化物排放的技术手段，但是为了以后制定更合理的标准限值积累数据，因此第时段NOX排放标准为A区执行禁排，B区为700MG/NM3。表222燃料炉窑氮氧化物的排放标准国家污染源适用范围NOX排放限值中国GB132712001锅炉燃煤燃轻柴油、煤油燃其他燃油燃天然气/400400400北京DB11/1392002锅炉燃煤455MW燃轻柴油、煤油锅炉燃气锅炉禁排/300300250200200北京DB11/50107大气综合排放标准第时段第时段240200燃气锅炉50万M3/H450万M3/H14万M3/H70万M3/H470万M3/H140000FT3/MIN英国30铜铅锌精炼鼓风炉、烧结炉10其他炉日本铅100新加坡铍01澳大利亚20新加坡铜30韩国SO20065铜、铅、锌熔炼炉美国3000熔炼德国2铅还原德国3导管铝还原氟化氢1孔口铝还原日本020406080100120日本丹麦美国英国荷兰德国中国北京上海颗粒物排放限值MG/NM3图31熔炼颗粒物排放标准比较02505007501000荷兰瑞典日本美国丹麦中国北京上海二氧化硫排放限值MG/NM3图32熔炼炉二氧化硫排放标准比较0010203040506070日本德国中国北京上海氟化物排放浓度MG/NM333氟化物排放标准比较4相关技术规定和监测要求41工业炉窑的烟囱高度工业炉窑必须全部达到本标准中规定的三个高度要求，即烟囱最低高度为15M；新、改、扩建项目排放的有害污染物的工业炉窑烟囱高度应按批准的环境影响报告书要求确定；当烟囱周围半径200M距离内有建筑物时，除应执行上述两项规定外，烟囱还应高出最高建筑物3M以上。如果由于某种原因达不到标准规定的高度时，要按相应区域排放标准值的50执行。42工业炉窑的测试工况本标准全文引用了GB9078的要求，应在最大热负荷下进行或在最大生产能力的热负荷下测定。43无组织排放烟尘的监测如HJ/T55大气污染物无组织排放监测技术导则933所述“由于无组织排放的具体情况，气象条件和地形变化都是多种多样的，监测人员很可能遇到本文叙述之外的具体情况，此时应发挥创造性，在符合GB162971996大气污染物综合排放标准附录C和其他有关原则规定的前提下，科学合理地解决监控点设置方法。”本着以上精神，编制组在原有GB90781996中无组织排放监测的基础上，从可操作性及合理性方面着手，制定了如下方法1无组织排放烟尘及生产性粉尘监测点，设置在工业炉窑所在厂房门窗排放口处，并选浓度最大值。若工业炉窑露天设置（或有顶无围墙），监测点应选在距烟（粉）尘排放源15M处任意点，并选浓度最大值。2当无法按照1设置监控点时，监控点应设于排放源下风向的050M范围内。由现场监测人员自行判断将监控点设于预计浓度最高点，监控点不少于3个，并选浓度最大值。如图61所示监测分析方法除常规的TSP大流量法及中流量法之外，增加了射线法，以方便现场执法，随到随测。50M风向无组织排放源设置监控点区域图41无组织采样点的选取示意图44关于工业炉窑过量空气系数的换算值过量空气系数是实际空气量与理论空气量的比值，用“”表示。过量空气系数是工业炉窑运行质量的重要特征之一，其值的大、小说明了燃烧设备和炉窑运行的完善程度。工业炉窑热效率最高时，系数为最佳过量空气系数。值的大小，与燃烧设备的型式和结构，燃料的种类和性质，炉窑负荷的大小以及配风工况等有关。由于每台工业炉窑运行中的过量空气系数差异很大，故本标准规定在测试烟尘和有害污染物时，将过量空气系数统一选取17作为换算值。这样既考虑工业炉窑的实际状况，又出于与测定锅炉初始排放烟尘浓度过量空气系数换算值相同，便于监测部门操作方便。工业炉窑烟尘、有害污染物排放浓度按下列公式换算如下C（41）式中，C换算规定系数的烟尘、有害污染物排放浓度；C实测的烟尘、有害污染物排放浓度；测点的实测过量空气系数；标准中规定的折算系数，17。由于将统一选取的折算值为17，就可以避免因过小造成“浓缩”使排放浓度“增加”；也可以避免因过大造成“稀释”使排放浓度“减少”，造成达标的假象。过量空气系数是通过测定烟气中氧的百分含量或烟气成份分析后，按下列公式计算的21O或2105179RO（42）式中，测点的百分含量；2测点的百分含量；R2C测点的百分含量。对于标准中的换算值的规定，以下工业炉窑除外（1）对于熔炼炉，由于特殊的生产工艺要求，不进行值折算，而采用实测值与标准值比较；（2）对于冲天炉，由于此炉窑烟气中含量由于工艺操作、炉料和熔炼2O时间的不同而有很大的波动值，其容积百分比含量从01至16。国外均不以过量空气系数对排放浓度进行换算，而以掺风系数（即加料口等处进入风量与炉窑鼓风量之比）换算。5对附录的补充说明51射线法为了减轻工作强度，加强现场执法能力，本标准将射线法测颗粒物无组织排放作为规范性附录加入了其中。为了验证其与国家标准方法的一致性，做了以下比对。511实验目的通过连续5天颗粒物比对实验，分析射线法颗粒物浓度监测仪的平行性，探讨中流量采样器和射线法颗粒物浓度监测仪之间的相关性。512实验器材中流量颗粒物采样器2台射线法颗粒物浓度监测仪2台513实验步骤5131各仪器采样前进行流量标定和标准滤膜标定。5132每天连续采样8H以上测量值作为各仪器当天测定的颗粒物浓度。5133每天采样结束，对仪器进行充电。5134连续采样5天，总结实验报告。514实验结果及数据处理5141各仪器采样的数据及总体趋势图分析51411各仪器采样的数据见表51表5各仪器颗粒物测定浓度一览表中流量颗粒物采样器（MG/M3）射线法颗粒物浓度监测仪（MG/M3）备注采样时间1号2号平均1号2号平均第1天014301400142013001370134多云第2天012801290128012701380132多云转晴第3天020101950198018501900188多云第4天016601680167016101670164多云转晴第5天004600480047003500380036晴天34级风51412根据各仪器采样数据绘制趋势图（见图51）0005010150202512345中流量颗粒物采样器中流量颗粒物采样器射线法颗粒物浓度监测仪射线法颗粒物浓度监测仪图51各仪器采样的趋势图分析由表51、图51可见，两台中流量颗粒物采样器的趋势图几乎重合，平行性很好。射线法颗粒物浓度监测仪的趋势图与中流量趋势变化基本一致，且总体浓度值也基本一致。5142误差分析将两台仪器的测定平均值每天计算误差，结果见表52表52误差计算表中流量颗粒物采样器（MG/M3）射线法颗粒物浓度监测仪（MG/M3）平均值相对误差（）平均值绝对误差（MG/M3）采样时间1号2号平均1号2号平均第1天014301400142013001370134560008第2天012801290128012701380132310004第3天02010195019801850190018851001第4天016601680167016101670164180003第5天004600480047003500380036230011平均值相对误差计算公式（射线法颗粒物浓度监测仪浓度平均值中流量颗粒物采样器浓度平均值）/中流量颗粒物采样器浓度平均值100平均值绝对误差计算公式射线法颗粒物浓度监测仪浓度平均值中流量颗粒物采样器浓度平均值分析本标准中颗粒物无组织排放的浓度限值为1MG/M3，5天监测数据的绝对误差分别为浓度限值的08、04、1、03、11。相对于浓度限值，绝对误差完全在可接受范围之内。相对误差除第5天由于监测浓度较低，所以相对误差较大之外，相对误差均比较理想。5143相关性分析通过绘制相关性曲线分析两种仪器间的相关性。相关性曲线见图52。分析两种仪器间的相关性较好，曲线斜率为10154，相关系数R09944。515结论两种仪器相关性较好，射线法颗粒物浓度监测仪可作为快速有效的检测仪器替代传统的大流量、中流量的方法测定无组织排放的颗粒物，降低执法成本，减轻工作量。Y10154X00077R099440005010150202500050101502025图52两种仪器间的相关性曲线52其他分析方法铅、汞、苯系物以及氮氧化物的定点位电解法均无国家标准方法或行业标准方法，本标准中选择了实验室最常用的分析方法作为规范性附录。6标准实施后的社会、经济、环境效益61污染物控制技术选择从本标准实施角度，面临最大的任务是现有工业炉窑涉及的污染物控制技术改造。对除尘、脱硫具有比较成熟的控制技术可使用，对其他的污染物目前大多采用与清洁生产技术结合的方法解决，或者停迁。611颗粒物控制作为颗粒物控制的除尘设备如下A干式火花捕集器俗称将军帽，含带水喷淋的将军帽用于冲天炉，因除尘效率极低，GB855988已明令予以淘汰。B旋流除尘器是简易除尘设备，在初始排尘浓度较低或打炉阶段热压大时有一定效果，可作为第一级除尘使用。C高效旋风除尘器除尘效率可达8090。应加水套冷却烟气，可作为袋式除器的第一级除尘使用，多用多管旋风除尘器。D湿法除尘器除尘效率较高，有自激式、冲击式、文氏管、动力洗涤器等多种型式，存在废水、污泥处理问题，使用范围不广。E颗粒层除尘器除尘效率较高，可耐高温，但由于结构、管理上存在一定的问题，不易推广，可以作为配套的除尘设备。F电