《工业炉窑大气污染物排放标准》

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

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

2.1 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》(GB9078-1996)适用地区按照《环境空气质量标准》(GB3095-1996)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GB9078-1996规定的排放限值，辅助工艺执行GB16297-1996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。

2.2大气污染物排放限值制定依据

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2.2.1 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。 2.2.2 污染物的控制技术分析 2.2.2.1 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2-1所示。不同燃料的费用比率情况如表2-2所示。

从表2-1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1.92左右；采用电时，燃料运行费用增加为原来的3.7倍。

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（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2-1天然气与煤炭燃烧排放大致比较 单位：千克/吨标煤 项目 煤炭 天然气 CO2 2870 1680 SO2 20.0 0.014 NOx 7.7 2.0 烟尘 2.9 ≈0 * 硫含量煤炭按平均0.8%计，未考虑烟气脱硫。

表2-2 不同燃料的效用价格比较

项目 2007年 价格 热值 （千焦/ m3） 单位热值价格 （元/kwh） 天然气 2.3 3(元/m) 33440 0.50 人工煤气 1.05 3(元/m) 15884 0.57 动力煤 580 (元/吨) 22990 0.26 电 0.77 (元/kwH) 0.96 * 注：设备的能源利率为燃气0.50，人工煤气0.42，人工燃煤0.35，电0.80。

（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

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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80%～90%，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30%～45%，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。

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