以京津冀及周邊地區(qū)水泥工業(yè)為研究對(duì)象，基于產(chǎn)排污系數(shù)法，建立了水泥工業(yè)主要大氣污染物排放計(jì)算方法，對(duì)2016年該地區(qū)水泥工業(yè)主要大氣污染物排放控制水平進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：京津冀及周邊地區(qū)2016年水泥工業(yè)so2、nox、pm(有組織)排放量分別達(dá)到3.2?104t、23.9?104t、9.7、104t,較2015年分別減少24.1%、18.2%、27.2%,各項(xiàng)污染物大幅下降。水泥工業(yè)pm無(wú)組織排放量占pm總排放量的45.4%,仍需要采取集中收集的方式加強(qiáng)治理。山東、河南是水泥工業(yè)so2、nox、pm、pm10、pm2.5重點(diǎn)排放來(lái)源，應(yīng)通過(guò)化解過(guò)剩產(chǎn)能降低污染排放。從各工藝來(lái)看，新型干法工藝應(yīng)考慮采用高效脫氮脫硫技術(shù)、協(xié)同處置技術(shù)、高效大型袋式除塵技術(shù)等新技術(shù)，進(jìn)一步降低各項(xiàng)污染物的排放量;粉磨站也需進(jìn)一步提高污染治理水平。

水泥工業(yè)是能源、資源消耗密集型工業(yè)，在為京津冀及周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也帶來(lái)了不可忽視的環(huán)境問(wèn)題[1-2].目前，京津冀及周邊地區(qū)仍是我國(guó)大氣污染最為嚴(yán)重的區(qū)域，重污染天氣頻發(fā)，2015 年區(qū)域內(nèi)70 個(gè)地級(jí)以上城市共發(fā)生1710d 次重度及以上污染，占2015 年全國(guó)的44.1%[3].根據(jù)環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[4],2015 年京津冀及周邊地區(qū)水泥工業(yè)so2、nox、pm 排放量占地區(qū)工業(yè)行業(yè)污染物排放總量的比例分別為7.3% 、51.8% 、21.8%,nox、pm 排放貢獻(xiàn)比例高，仍是區(qū)域大氣環(huán)境污染治理的重點(diǎn)。

目前，在水泥工業(yè)大氣污染排放量測(cè)算方面，雷宇等[5]初步建立了水泥工業(yè)大氣顆粒物排放清單編制方法，王永紅等[6]主要采用產(chǎn)排污系數(shù)法開(kāi)展1995~2005 年水泥工業(yè)大氣污染物排放量測(cè)算;在重點(diǎn)區(qū)域水泥工業(yè)排放控制研究方面，田剛等[7]調(diào)研了2012 年京津冀水泥工業(yè)顆粒物、氮氧化物、二氧化硫排放控制現(xiàn)狀;在水泥工業(yè)排放特征分析方面，徐東耀等[8]分析總結(jié)了2012 年水泥工業(yè)排放特征，燕麗等[9]分析研究了2013 年全國(guó)水泥工業(yè)pm2.5 的排放特征，唐倩等[10]以2014 年為基準(zhǔn)年研究了水泥工業(yè)顆粒物有組織及無(wú)組織排放特征。總體來(lái)看，現(xiàn)有研究基本是對(duì)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(以下簡(jiǎn)稱大氣十條)實(shí)施以前水泥工業(yè)的污染現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)估，缺少對(duì)大氣十條實(shí)施以后水泥工業(yè)污染減排措施的考慮，無(wú)法體現(xiàn)當(dāng)前水泥工業(yè)主要大氣污染物排放水平，難以為后大氣十條時(shí)期水泥工業(yè)深度治理決策提供支撐，需進(jìn)一步開(kāi)展評(píng)估工作。

大氣十條實(shí)施以來(lái)，國(guó)家生態(tài)環(huán)境部先后出臺(tái)了《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》[11]、《京津冀大氣污染防治強(qiáng)化措施(2016-2017 年)》[12]等一系列政策文件，有效推動(dòng)了京津冀及周邊地區(qū)水泥工業(yè)脫硝、除塵設(shè)施的升級(jí)改造，極大降低了水泥工業(yè)nox、有組織pm 的排放，但隨著大氣污染形勢(shì)日益復(fù)雜，水泥工業(yè)進(jìn)行深度治理勢(shì)在必行。本研究以京津冀及周邊地區(qū)6 省市(北京、天津、河北、山西、山東、河南)為研究對(duì)象，基于污染源排放清單編制技術(shù)方法，結(jié)合實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)，測(cè)算了2016 年京津冀及周邊地區(qū)水泥工業(yè)主要大氣污染物排放量，分析了大氣十條實(shí)施后京津冀及周邊地區(qū)水泥工業(yè)大氣污染治理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及控制水平，以期為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，制定下一步水泥工業(yè)污染控制措施提供決策依據(jù)。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 計(jì)算方法

1.1.1 總排放量測(cè)算 京津冀及周邊地區(qū)水泥工業(yè)主要大氣污染物排放量主要依據(jù)熟料及水泥產(chǎn)量、不同工序產(chǎn)污系數(shù)，采用產(chǎn)排污系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，分為有組織排放和無(wú)組織排放兩部分。計(jì)算公式如下：

1.2 工藝分布及產(chǎn)品產(chǎn)量

水泥工業(yè)主要大氣污染物的排放水平主要受生產(chǎn)工藝規(guī)模、產(chǎn)品產(chǎn)量的影響。本研究根據(jù)北京、天津、河北、山西、山東、河南6 省市約700 條生產(chǎn)線調(diào)研數(shù)據(jù)，分析了2016 年6 省市水泥工業(yè)生產(chǎn)工藝規(guī)模分布情況，并通過(guò)《2017 年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》[13]、水泥行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)等資料獲取了6 省市水泥工業(yè)2016 年熟料及水泥產(chǎn)量，如圖1 和圖2 所示。

1.3 產(chǎn)污系數(shù)

水泥熟料煅燒窯so2、nox、pm 產(chǎn)污系數(shù)參照《產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》[14] 、《大氣可吸入顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南》[15]進(jìn)行取值。其他工序pm 排污系數(shù)根據(jù)《產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》[14]、《大氣可吸入顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南》[15]、《大氣可吸入顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南》[16]、《pm2.5 排放量核算技術(shù)規(guī)范(火電廠、水泥工業(yè)企業(yè))》[17]及唐倩[10]、薛亦峰[18]等的研究計(jì)算取得。各生產(chǎn)工藝pm 排放中不同粒徑pm 占比參考雷宇等[5]的研究及美國(guó)《大氣污染物排放因子匯編》[19]進(jìn)行取值。如表1 和表2 所示。

1.4 污染控制措施去除效率

水泥工業(yè)大氣污染治理效率與所采用的污染治理設(shè)施類型相關(guān)。根據(jù)北京、天津、河北、山西、山東、河南6 省(市)約700 條生產(chǎn)線的調(diào)研數(shù)據(jù)，本研究分析了各省(市)水泥工業(yè)大氣污染治理技術(shù)的應(yīng)用情況及污染物在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合水泥工業(yè)主要大氣污染物排放控制技術(shù)及控制水平研究結(jié)果[20-22]進(jìn)行了取值，脫硝技術(shù)基本為sncr 工藝，去除效率在50%左右;除塵技術(shù)對(duì)不同粒徑顆粒物去除效率如表3 所示。

通過(guò)分析北京、天津、河北、山西、山東、河南等6 省(市)水泥工業(yè)約700 條水泥熟料生產(chǎn)線的調(diào)研數(shù)據(jù)，獲得了主要大氣污染物治理技術(shù)應(yīng)用情況，如圖3 所示。根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)研的水泥熟料生產(chǎn)線均未安裝脫硫設(shè)施;81%的生產(chǎn)線安裝了脫硝設(shè)施，采用選擇性非催化還原技術(shù)(sncr)的占比為80%,采用高效再燃脫硝技術(shù)(erd)的占比為1%;所有生產(chǎn)線均安裝了除塵設(shè)施，主要采用布袋除塵器、電袋復(fù)合除塵器及靜電除塵器，占比分別為86%、12%和2%.對(duì)比田剛等[7]河北脫硝工藝、王永紅等[6]新型干法除塵技術(shù)應(yīng)用情況分析結(jié)果可見(jiàn)，在大氣十條實(shí)施期間水泥工業(yè)sncr 脫硝技術(shù)應(yīng)用比例大幅提高，除塵技術(shù)也由以靜電除塵為主轉(zhuǎn)向布袋除塵或電袋復(fù)合除塵等高效除塵設(shè)備。

2 結(jié)果與討論

2.1 污染治理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.2 總體排放情況

根據(jù)公式(1)~(5)計(jì)算2016 年京津冀及周邊地區(qū)6 省(市)水泥工業(yè)so2、nox、pm、pm10、pm2.5的總排放量分別為3.2、104t、23.9、104t、17.9、104t、7.5、104t、4.1、104t,其中，so2、nox 分別較2015 年排放量下降24.1%、18.2%;pm 因與現(xiàn)有排放統(tǒng)計(jì)口徑有差異，測(cè)算的總排放量較2015 年增加了33.5%,如圖4 所示。水泥工業(yè)pm 排放構(gòu)成中，有組織排放量為9.7、104t,約占pm 總排放量的54.6%,其中pm10、pm2.5 分別占有組織排放的60.0%、33.9%,;無(wú)組織排放為8.2?104t,約占pm 總排放量的45.4%,其中pm10、pm2.5 分別占無(wú)組織排放的20.0%、10.0%.根據(jù)唐倩等[10]的研究，2014 年水泥工業(yè)顆粒物有組織排放量與無(wú)組織排放量基本相當(dāng)，而本研究中水泥工業(yè)顆粒物無(wú)組織排放占比有所降低，可見(jiàn)京津冀及周邊地區(qū)6 省(市)水泥工業(yè)無(wú)組織排放控制水平有所提高，但占比仍然較大，需采取集中收集等方式降低其排放量。結(jié)果如圖5 所示。

2.3 各省(市)單位面積污染物排放

根據(jù)北京、天津、河北、山西、山東、河南等6 省市so2、nox、pm、pm10、pm2.5 的排放量，分別計(jì)算了各省(市)單位面積污染物排放量，結(jié)果如圖6 所示。六省(市)中，山東單位面積so2、nox、pm、pm10、pm2.5 排放量均為最大，分別為0.07,0.57,0.42,0.17,0.09t/km2,水泥工業(yè)大氣污染影響最大，河南次之，需通過(guò)化解過(guò)剩產(chǎn)能降低污染排放;天津熟料產(chǎn)量少，單位面積so2、nox 排放量最低，分別為0.01,0.07t/km2,但由于水泥粉磨站水泥產(chǎn)量較高，單位面積pm 排放量較大，僅次于山東和河南，需進(jìn)一步提高水泥粉磨站顆粒物控制水平;山西單位面積pm10、pm2.5 排放量均為最低，分別為0.05,0.03t/km2,但nox 排放控制水平相對(duì)較差，單位面積排放量較高，僅次于山東和河南，需提升nox 排放控制水平。

2.4 分工藝排放情況

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，2016 年京津冀及周邊地區(qū)六省(市)水泥工業(yè)新型干法工藝so2、nox、pm、pm10、pm2.5 的排放量分別為3.1、104t、23.8、104t、9.0、104t、5.2、104t、3.1、104t,占各項(xiàng)污染物排放總量的比例分別為98.5%、99.8%、50.2%、69.4%、76.2%;其他水泥窯so2、nox、pm、pm10、pm2.5 的排放量分別為0.1、104t、0.1、104t、0.3、104t、0.1、104t、0.1、104t,占各項(xiàng)污染物排放總量的比例分別為1.5%、0.2%、1.5%、1.6%、1.7%;水泥粉磨站pm、pm10、pm2.5的排放量分別為8.6、104t、2.2、104t、0.9、104t,占pm、pm10、pm2.5 排放總量的比例分別為48.3%、29.0%、22.1%.從工藝排放結(jié)果分析看，水泥工業(yè)主要大氣污染物主要來(lái)自于熟料生產(chǎn)工藝，與徐東耀等[8]、薛亦峰等[9]、張光學(xué)等[23]的研究結(jié)果基本一致，未來(lái)可考慮采用高效脫氮脫硫技術(shù)、協(xié)同處置技術(shù)、高效大型袋式除塵技術(shù)等新技術(shù)，進(jìn)一步降低各項(xiàng)污染物的排放量。但隨著熟料生產(chǎn)工藝進(jìn)步及污染治理水平的提升，其顆粒物排放占顆粒物總排放量的比例逐步降低，與粉磨站顆粒物排放水平相當(dāng)。

3 結(jié)論

3.1 2016 年京津冀及周邊地區(qū)6 省(市)水泥熟料煅燒窯脫硝、除塵設(shè)施配套情況較好，調(diào)研的水泥熟料生產(chǎn)線中80%采用了sncr脫硝工藝，98%采用了袋式除塵、電袋復(fù)合除塵等高效除塵工藝，nox、有組織pm 均得到了有效的治理。

3.2 京津冀及周邊地區(qū)6 省(市)水泥工業(yè)因污染治理水平的提高，其so2、nox、pm(有組織)2016 年排放量較2015 年大幅下降，分別達(dá)到3.2、104t、23.9、104t、9.7、104t,下降比例分別為24.1%、18.2%、27.2%.水泥工業(yè)pm 無(wú)組織排放量仍較大，占pm 總排放量的45.4%.

3.3 京津冀及周邊地區(qū)6 省(市)中山東、河南是水泥生產(chǎn)大省，兩省so2、nox、pm、pm10、pm2.5 排放總量及單位面積排放量居前2 位，是該地區(qū)重點(diǎn)排放來(lái)源。北京、天津、山西各項(xiàng)污染物單位面積排放量相對(duì)較低，但天津單位面積pm 排放量較大;山西單位面積nox 排放量較大，僅次于山東和河南。

3.4 水泥工業(yè)so2、nox、pm、pm10、pm2.5 的排放主要來(lái)自新型干法窯，其so2 排放目前尚無(wú)治理措施， nox、pm 排放量依然較大。獨(dú)立粉磨站pm 的排放貢獻(xiàn)也較大，占pm 排放總量的48.3%.