国家环境保护总局
《电子玻璃工业污染物排放标准》 (征求意见稿) 编 制 说 明
《电子玻璃工业污染物排放标准》编制组 2 0 0 5 年 7 月
项目主管部门: 国家环境保护总局科技标准司 罗毅 冯波 项目承担单位及主要研究人员: 郑晓宇 周扬胜 张国宁 中国环境科学研究院环境标准研究所 地址:北京市安外大羊坊8号(100012) 电话:010-84934069 传真:010-84919396 姜传松 陈利 中国硅酸盐学会电子玻璃分会 地址:北京307信箱玻璃分会(100840) 电话:010-64327475 传真:010-64324597
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目 录
1. 前 言 ........................................................................................ 1 §1.1 电子玻璃工业排放铅尘,需从严控制 ......................................................... 1 §1.2 电子玻璃工业其他污染物排放,也需进行控制和管理 ........................................... 2 §1.3 项目的由来和本标准的起草单位 ............................................................. 3 2.本标准制订总体思路............................................................................. 4 §2.1 标准制订总体思路 ......................................................................... 4 §2.2 标准制订技术路线 ......................................................................... 4 §2.3 标准征求意见稿编制过程 ................................................................... 5 §2.4 内容框架 ................................................................................. 5 §2.4 适用范围 ................................................................................. 6 3 大气污染物排放限值的制订依据 ................................................................... 7 §3.1 受控设施与污染排放分析 ................................................................... 7 §3.1.1 锥、管、屏玻璃配料除尘设备 .......................................................... 7 §3.1.2 锥玻璃、管玻璃熔炉 .................................................................. 7 §3.1.3 屏玻璃熔炉 .......................................................................... 8 §3.1.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉 ........................................................ 8 §3.2 指标选取与设置 ........................................................................... 8 §3.2.1 控制指标的选取 ...................................................................... 8 §3.2.2 浓度限值与单位产品排放量限值 ........................................................ 8 §3.2.3 指标设置的特殊情况说明 ............................................................. 10 §3.2.4 燃料选择与标准限值 ................................................................. 10 §3.3 大气污染物排放限值的制订依据 ........................................................... 11 §3.3.1 配料、破碎及其他通风生产设备 ....................................................... 11 §3.3.2 锥玻璃、管玻璃熔炉 ................................................................. 11 §3.3.3 屏玻璃熔炉 ......................................................................... 17 §3.3.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉 ....................................................... 17 §3.3.5 NOx排放限值的确定 ................................................................... 18 §3.3.6 HCl排放限值的确定 .................................................................. 21 §3.4 排气筒高度 ............................................................................. 21
4. 水污染物排放指标选取及限值确定 ............................................................... 23 §4.1.电子工业废水排放特性 ................................................................... 23 §4.2.电子工业废水排放限值确定 ............................................................... 23 §4.2.1 排放特性和处理工艺 ................................................................. 23 §4.2.2 现有设施废水排放水平 ............................................................... 24 §4.2.3 标准限值确定 ....................................................................... 24 §4.2.4 国内外相关标准 .................................................................... 25
5. 相关技术规定和监测要求....................................................................... 26 §5.1 技术管理规定的说明 ...................................................................... 26
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§5.1.1 黑白玻壳执行限值问题 ............................................................... 26 §5.1.2 碎玻璃生产监督管理 ................................................................. 26 §5.1.3 除尘系统的规定 ..................................................................... 26 §5.1.4 纯氧助燃熔炉 ....................................................................... 27 §5.1.4 除尘收集的铅尘 ..................................................................... 27 §5.2 监测 .................................................................................... 27 6. 经济评估及环境效益........................................................................... 29 §6.1 经济评估 ................................................................................ 29 §6.2 环境效益 ................................................................................ 30
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图 表 目 录
表1 图1 表2 图2 表3 表4 表5 表6 表7 表8 表9 表10 表12 表13 表14 图3 表15 表16 表17 表18 表19 我国电子玻璃行业铅尘排放总量统计 ............................................................ 1 电子玻璃工业污染物排放标准制订技术路线 ...................................................... 4 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3) ......................................................... 12 池炉烟气处理流程图 ......................................................................... 12 现有玻璃生产线烟气颗粒物排放水平* ........................................................... 14 欧盟电子玻璃生产线烟气颗粒物排放水平 ....................................................... 14 国外电子玻璃颗粒物排放限值 ................................................................. 14 现有含铅玻璃生产线烟气排铅水平* ............................................................. 15 国外电子玻璃铅排放限值 ..................................................................... 16 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3) ......................................................... 17 国外玻璃行业SO2排放限值..................................................................... 17 低熔点玻璃熔炉烟气排铅水平 ................................................................ 18 国外玻璃行业NO2排放限值.................................................................... 20 欧盟电子玻璃生产线HCl排放水平 ............................................................. 21 国外玻璃行业HCl排放标准 ................................................................... 21 研磨废水处理工艺实例流程图 ................................................................. 23 现有企业废水实际排放水平(单位:mg/L) .................................................... 24 电子玻璃工业相关废水排放限值 .............................................................. 25 部分生产线大气污染物控制设施费用(单位:万元) ............................................ 29 废水处理设施费用统计(单位:万元) ........................................................ 29 部分电子玻璃企业环保投资占工程总投资比例 .................................................. 30
表11 采用SCR技术NO2排放水平..................................................................... 20
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
1. 前 言
电子玻璃主要指构成彩色显像管、黑白显像管以及背投电视用投影管的玻壳,以及管颈管、 显象管芯柱用管玻璃、排气管、低熔焊料玻璃粉、电子枪用支架玻杆等玻璃部件,它是构成显像 管的核心部件。据统计,2004年,我国彩色玻壳日出料量7781吨,年产量达8560万套,居世界首 位。现在,日本已无生产线,美国最后一条生产线即将拆除。我国已经成为全球电子玻璃最大集 中生产国。虽然电子玻璃产品丰富了人们的生活,促进了经济的增长,但其生产过程造成的环境 污染也是比较严重的。
§1.1 电子玻璃工业排放铅尘,需从严控制
由于锥玻璃、管玻璃等电子玻璃部件为防止显像管工作大量的X射线从锥体部位泄漏从而损 害人体健康,在其原料中必须加入一定量的铅以吸收X射线。一般锥玻璃含铅量(PbO)为22~ 24%,管玻璃含氧化铅34%,低熔焊料玻璃粉成分中氧化铅含量更是高达75%。在电子玻璃窑炉 融解工艺阶段,将排放大量含铅尘(主要是氧化铅)的废气。 目前, 全国共有彩色锥玻璃熔炉13台, 日出料量约2324吨, 若按平均每吨玻璃排放0.05kg (排 放浓度约20mg/L) 计算, 初步估计全国锥玻璃生产线每年排放铅尘42.4吨。 管玻璃和低熔点玻璃, 由于产量很低,每年排放铅尘量约1吨。生产黑白玻壳1.7万吨,年排放铅尘量8.6吨。对于含铅碎 玻璃,由于存在管理上的漏洞,全国至少三分一的电子含铅碎玻璃不是由正规企业生产,其排放 也无任何治理设施,按初始平均排放浓度1000mg/Nm3计算,年排放铅尘量约133万吨。因此,初 步估计全国电子玻璃行业年铅尘年排放量约177.8吨,见表1。
表1 我国电子玻璃行业铅尘排放总量统计
类别 彩色锥玻璃 彩色管玻璃 黑白玻壳 低熔点玻璃 含铅碎玻璃 合计
*)
产量 **) 单位:t/年 70.4万(13座炉) 1.22万 1.7万 0.75万 约16万 约102万
平均排放水平 单位:kg/t ***) 0.05 0.05 3 24.58mg/Nm 0.05 至少三分之一左右直排,约2.5
****)
排放量 单位:t/年 35.2 0.61 8.6 0.38 约133 约177.8
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注:*) 仅统计熔化面积大于85m2以上的熔炉。**) 年产量以311天计算。***) 相当于8%含氧量下20mg/Nm3。 ****)相当于8%含氧量下1000mg/Nm3。
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
由于铅是公认的有毒污染物,可损害人体所有的器官,对于人的智力有着极大的损害,尤其 会造成婴儿先天痴呆、智力低下,因此,对铅尘的排放需从严控制。但我国目前尚未对该行业大 气污染物排放制定专门的限值。 由于没有行业排放标准, 目前可暂时作为限值依据的有两个标准: GB 9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》和GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》。 GB 9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》对铅尘的排放源仅规定了两类: “金属熔炼” 和“其他”类,而忽视了“含铅玻璃熔炼”这一类。电子玻璃熔炉显然不能参照“金属熔炼”执 行。但执行“其他”类仅0.1mg/Nm3排放限值,对电子玻璃行业是不适用的。因为,电子玻璃的 原料成分与 其他非金属 熔炼不同, 如锥玻璃配 料中含铅量 达23 %,初始排放浓度至少在 700mg/Nm3以上(见§3.3.1 铅限值制订依据) ,要达到0.1mg/Nm3排放水平,无论从技术上,还 是从经济上,都是是一项“无法完成的使命” 。 为此,国家环境保护总局于2001年发布了关于执行《工业炉窑大气污染物排放标准》有关问 题的复函(环函【2001】254号) ,作出如下解释: “考虑到铅玻璃制造工艺的特点,在《工业炉 窑大气污染物排放标准》 未修订前, 彩色显像管玻壳厂铅玻璃窑炉烟气中铅的最高允许排放浓度, 可暂按《大气污染物综合标准》 (GB 16297-1996)中的规定,即0.7mg/m3执行。 ”可见,0.7mg/m3 是临时性的限值, 缺少充分依据。 某些企业藉此为由, 参照国外铅尘的排放标准, 如日本20mg/Nm3 标准执行,显然这也是不合适的。 因此,需针对电子玻璃行业铅尘排放,制定符合行业特性、体现污染物治理最佳技术水平、 并考虑环境风险的排放限值。
§1.2 电子玻璃工业其他污染物排放,也需进行控制和管理
除了铅尘外,电子玻璃行业污染物还排放其他大气污染物。例如,电子玻璃工业单位产品 NOx的排放水平在5.4kg/t(折算成8%含氧量浓度在2700mg/Nm3)左右,高于如电厂、水泥、锅 炉等行业。据粗略估算,彩色显像管玻壳中:屏玻璃池炉每年排放NOX约16731.75吨;锥玻璃池 炉每年排放的NOX约5352吨。 此外,电子玻璃行业存在水污染物排放的问题。电子玻璃废水分为冲洗水、研磨废水和电镀 废水。其中,玻壳研磨生产线产生的研磨废水水量最大,主要含悬浮物、油类等污染物,而电镀 废水则含重金属。 电子玻璃行业固体废弃物包括电镀污泥、研磨污泥以及烟气除尘收集粉尘。据估算,各彩色 显像管玻壳厂每年排放电镀污泥量约21.5吨;研磨污泥量约31394.6吨;烟气除尘收集粉尘每年约 5472吨。
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
鉴于这些情况, 需要制订相应的标准限值和相关的环境保护技术规定对这些污染物的排放进 行控制。
§1.3 项目的由来和本标准的起草单位
根据《关于下达2002年度国家环境保护标准制修订项目计划的通知》 (环办[2002]106号) , 将《玻璃工业污染物排放标准》列入标准制订计划。 根据该《通知》《玻璃工业污染物排放标准》由中国环境科学研究院环境标准研究所牵头、 , 中国硅酸盐学会电子玻璃分会参与起草、制订。
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
2.本标准制订总体思路
§2.1 标准制订总体思路
本标准制订思路如下: 1、根据电子玻璃工业铅尘排放最佳控制技术,并考虑环境风险,制订切实可行的铅尘排放 限值。 2、电子玻璃工业的大气污染物、水污染物、固体废物控制与管理技术规定在本标准中统一 制订。 3、标准限值包括最高允许浓度排放限值和单位产品污染物排放量限值两种,以期对污染物 源排放水平进行科学合理的考核。
§2.2 标准制订技术路线
本标准的制订主要是通过重点污染源调查, 对我国电子玻璃工业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电子玻璃行业相关政策、 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1。 行业环境影响 资料研究(环 评及监测报告 重点污染源 调查 问卷调查 (行业调查 现场考察 (典型企业) 国外标准研究 环境风险分析
图1 电子玻璃工业污染物排放标准制订技术路线
技术经济评估 生产工艺 污染预防 排放因子 处理技术 排放水平 处理成本
标 准 限 值 确 定
成本 和环 境效 益分 析
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
§2.3 标准征求意见稿编制过程
技术经济评估是制订工作的核心。技术经济评估的前提是进行重点污染源调查。污染源调查 分为资料研究、问卷调查和对部分典型企业的现场考察三部分内容。 资料研究:编制组较为全面地收集了有关电子玻璃污染控制的学术期刊文献、环境工程建设 环评报告书、欧盟相关技术资料、以及国内外电子玻璃工业环保法规和标准等资料和数据。 问卷调查:编制组于2003年对电子玻璃行业10多个企业发放了污染源调查表,并于2003年7 月~8月召开《电子玻璃污染物排放标准》制订工作预备会议,会上收到10余份各企业提供的较 为详细的工艺、污染物排放特点及治理技术等数据和资料。 现场考察:2004年10月,标准编制组赴河南安阳市对河南安彩玻壳生产污染物排放和治理情 况进行考察。2005年4月15日标准编制组赴深圳对深圳赛格三星进行现场调研和讨论。2005年4 月27日,编制组又走访河北石家庄宝石电子集团,对玻管生产过程污染物排放情况进行了调研。 在上述工作的基础上, 标准编制组通过综合考虑生产工艺、 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,并参考国外相关环境标准,确定出标准排放限值,起草了 《电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿) 》和编制说明。
§2.4 内容框架
本标准包括:前言、范围、规范性引用文件、术语和定义、大气污染物排放限值、水污染物 排放限值、其他管理规定、监测、实施与监督共8章。 在大气污染物排放限值部分,将生产工艺分为四类:1)锥、管、屏玻璃配料除尘设备;2) 锥玻璃、管玻璃熔炉及含铅碎玻璃熔炉;3)屏玻璃熔炉;以及4)低熔点玻璃配料、熔炉、球磨 及包装。针对不同的工艺类型,分别制订排放限值。熔炉分为空气燃炉和纯氧助燃熔炉,其考核 指标也有所差异。 此外, 标准考虑技术差异和新旧差别, 对现有和新建电子玻璃生产线区别对待, 新建生产线要求从严。 在水污染无排放限值部分,对研磨废水和冲洗水排放限值进行了规定。限值分为最高允许排 放浓度限值和单位产品污染物排放量限值。与大气污染物排放不同,此时水污染物排放限值不区 分现有和新建设施,统一执行表4规定的限值。 在其他管理规定部分,主要包括一些规范性条款,针对碎玻璃生产和固体废物提出的控制要 求。
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§2.4 适用范围
本标准适用于现有电子玻璃企业的大气污染物、水污染物(不含电镀废水)排放和固体废物控制与管理,以及新建、改建、扩建电子玻璃生产线的环境影响评价、设计、竣工验收及其建成后的污染物排放控制管理。
本标准制订发布后,电子玻璃各生产设备大气污染物排放按本标准执行,不再执行GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》和GB 9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》;电子玻璃工业研磨废水和冲洗废水(不含电镀废水)排放按本标准执行,不再执行GB 8978-1996《污水综合排放标准》。
3 大气污染物排放限值的制订依据
§3.1 受控设施与污染排放分析
§3.1.1 锥、管、屏玻璃配料除尘设备
包括配料仓、碎玻璃破碎机、以及混料机等设备和生产工序。配料包括石英砂、长石、纯碱、碎玻璃及其他辅助料等。配料通过气流输送到筒仓经自动称量后混合。碎玻璃一般需经破碎机破碎,并经磁选机称量进行混合。原料送至炉头混料机,混合后送入池炉中。此部分主要污染物为粉尘;如果是锥玻璃和管玻璃配料,铅尘也是一项重要的污染物指标。
§3.1.2 锥玻璃、管玻璃熔炉
由于锥玻璃和管玻璃需加入一定量的铅以吸收X射线,因此在其配料中含大量的铅。通常情况下,彩色显像管锥玻璃一般含铅量为23%左右,管玻璃更高达29%~34%。生产锥玻璃和管玻璃一般采用池炉进行熔解。在窑炉融解工艺阶段,将排放大量含铅尘(主要是氧化铅)的废气。
铅是有毒有害污染物。铅一般经呼吸道、消化道及皮肤进入人体,可损害所有的器官,其中大脑及肾脏受累最重。铅进入人体后可以蓄积在各个器官中。铅与人体内的血液生成血铅,对于人的智力有着极大的损害,人体中的血铅每增加10微克,其智商数便会下降2至3。铅对儿童,特别是小于6岁的发育影响严重,它是造成儿童先天痴呆、智力低下的重要原因。根据美国EPA的研究,铅及其化合物浓度非常低的情况下,就能影响人的血酶和儿童的神经系统发育,他们认为不宜确定铅的毒性阈值。基于上述关于铅毒理学的认识,必须严格控制铅污染源的排放。
锥玻璃和管玻璃两者在生产工艺上,唯一不同之处在于成型阶段:锥玻璃是玻璃液经锥压机压制成型,而管玻璃则是玻璃液经丹纳机马弗炉牵引机按一定速度牵引拉出管玻璃,并按一定长度将其切断。由于成型阶段基本无大气污染物排放,且锥玻璃和管玻璃熔解阶段排放的烟气性质类似,均含有大量的氧化铅,因此本标准将锥玻璃和管玻璃归为一类生产工艺。
除了铅尘排放外,锥玻璃和管玻璃烟气中还存在如下污染物:
SO2:由于锥玻璃、管玻璃熔炉采用燃料中存在含硫成分(如采用重油作为燃料),另外,由于原料中含有芒硝(Na2SO4),这些含硫物燃烧氧化或分解,导致烟气中有大量SO2产生。
NOx:由于锥玻璃、管玻璃熔炉火焰温度高达1650℃~2000℃,空气中氮气便会与氧气反应
生成大量NOx。因此,烟气中有大量的NOx排放,一般浓度达2000mg/Nm3以上。
HCl:由于原料、碎玻璃中含有的氯化物杂质,当燃烧时便会生成一定量的HCl。
§3.1.3 屏玻璃熔炉
屏玻璃是指位于玻壳前端具有一定透过率并吸收X射线能力的玻璃部件。屏玻璃是玻壳的重要组成部分,一般采用池炉(因其形状而得名)进行熔制。相对其他CRT玻璃部件生产,生产屏玻璃的熔炉规模很大,出料量一般在200~500吨/天之间。由于屏玻璃配料不含铅,在熔炉烟气排放中无铅尘排放。因此将其归为一类制订限值。与锥、管玻璃类似,屏玻璃熔炉也排放大量NOx、SO2以及HCl等污染物。
§3.1.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉
生产低熔点玻璃、支架玻杆等产品的熔炉,通常为全铂金坩锅炉,间歇式生产。在常压下采用全电加热方式对玻璃原料进行熔解,熔化温度在1150℃左右。低熔焊料玻璃配料中铅含量高达75%,而支架玻璃不含铅。由于这种间歇式生产玻璃熔炉,通常几个熔炉的烟气混合集中排放,情况较为复杂。此外,由于采用全电加热,不涉及NOx和SO2等污染物。故本标准将其归为一类。 §3.2 指标选取与设置
§3.2.1 控制指标的选取
锥、管、屏玻璃配料除尘设备:颗粒物、铅尘。
锥玻璃、管玻璃熔炉:由于原料含铅,烟气中铅是重点考核指标。此外,颗粒物、SO2、NOx、HCl也应该控制。
屏玻璃熔炉:颗粒物、SO2、NOx、HCl。由于目前国内所有屏玻璃生产线,原料已不含氟化钙,排放也无HF,因此未将HF作为控制指标。
低熔点玻璃和支架玻杆熔炉:将铅纳入控制指标;此外,还包括颗粒物指标。
§3.2.2 浓度限值与单位产品排放量限值
考虑到管理习惯、监测可操作性、以及标准的前后衔接等,本标准对受控设施的大气污染物排放,规定了最大允许排放浓度限值指标。实测的熔炉烟(粉)尘、大气污染物排放浓度应换算到规定的参风系数或过量空气系数时的数值。玻璃熔炉按过量空气系数1.7计,折算成含氧量为:
(1.7−1)×21%≈8% (1) 1.7
此外,本标准还规定了单位产品污染物排放量指标。单位产品污染物排放量指标,直接反映污染源的排放水平的高低,它是排放标准中最为本质的指标。另外,考虑到燃烧方式有空气助燃和纯氧助燃两类,仅以排放浓度限值很难科学地考核采用纯氧助燃的熔炉烟气排放。因此,本标准规定了各类生产设施(间歇式玻璃熔炉除外)吨产品污染物最大允许排放量,单位为kg污染物/t产品。
如何计算吨产品污染物排放量呢?首先必须确定污染物排放量,设污染物排放质量为W,可按下式计算:
W=C×Q (2)
(2)式中,Cp为该污染物浓度,单位:mg/Nm3;Q为烟气量,单位:Nm3/h。
其次,确定排放这些污染物时,对应的实际产品产量P。电子玻璃行业实际的产品产量以熔炉的实际玻璃出料量计,产品产量理论上应该是:
∫P=t0
0p(t)dt
t0 (3)
(3)式中,P为单位小时出料量(单位:t/h),是一个平均值;p(t)为瞬时出料量(单位:t/h);t0为监测周期。
最后,根据定义,吨产品排放量M(单位:kg/t)可由下式计算:
WC×Q×10−6
M==t0Pp(t)dt∫ (4)
t0
由于在监测时段内,出料量一般保持不变,P为常数,因此(4)式可简化为:
M=C×Q×10−6
P (5)
在相同的过量空气系数下,生产同类产品条件下,烟气排放浓度C与吨产品排放量M存在相对稳定的换算关系系数k。设k=(Q/P)×10-6,(5)式可为:
M=C×k (6)
根据我国实际情况,并参考欧盟《综合污染预防控制指令》(96/61/EC)玻璃工业BAT参考文件,对于玻璃制料、锥玻璃、管玻璃及其他含铅电子玻璃,浓度指标与吨产品排放量指标换算系数k1=2.5×10-3;对于屏玻璃,浓度指标与吨产品排放量指标换算系数k2=3.0×10-3。本标准吨产品排放量限值大部分基于这两个换算系数得出。
§3.2.3 指标设置的特殊情况说明
(1)关于纯氧助燃熔炉
由于纯氧助燃熔炉烟气初始温度很高(通常高达1200~1300℃),在进入除尘设备之前通常采用掺入冷空气降温。经过空气稀释后,烟气量约为采用空气燃烧熔炉烟气量的70-150%。由于不同设备混合后的烟气量不能统一确定,加之工艺上的特殊性,此时采用过量空气系数折算出的浓度限值显然是不适用的。因此,本标准对纯氧助燃熔炉,只能以吨产品排污量作为指标进行考核,而不采用浓度限值控制。
(2)关于间歇式生产熔炉
前文已经提到,间歇式熔炉生产指的是生产低熔点玻璃、支架玻杆的坩锅熔炉。通常情况下,多个坩埚熔炉的烟气混合集中收集后,经布袋除尘器处理后排放,很难确定单个熔炉的污染物排放量。另一方面,由于多个熔炉间歇式运行,在这种情况下,烟气排放所对应的产品产量不容易准确获得。因此,采用吨产品排放量指标难以考核设施污染物排放。
本标准规定了最高允许排放浓度或污染物最低去除率指标。由于污染物最终还是要依靠处理设施的正常运行得到去除,因此规定了处理设施的最低保证去除率,就能确保污染控制设施的正常运行,污染物得到有效的削减和控制,这与基于技术的排放标准的本质是一致的。
§3.2.4 燃料选择与标准限值
目前,电子玻璃工业主要采用两种燃料:重油和天然气。本标准不按燃料的不同而制订不同的限值,而是统一制订限值,无论采用重油还是天然气都必须达到相同的标准。这样制订主要是基于如下几点考虑:
1、本标准控制的重点污染物是铅尘。由于铅是有毒污染物,对其排放应采取当前技术经济○
可行的最佳控制技术,其限值应统一,不因燃料的不同而照顾哪种燃料。
2、无论是燃气还是燃油的电子玻璃熔炉,其末端的废气处理技术和设施是类似的。基于这○
些处理技术而制定的排放限值也相差不大。
3、燃烧重油存在SO2排放问题。当燃烧重油玻璃熔炉能够达标,采用天然气的企业也可以○
能够达标。
4、其他大气污染物如NOx、HCl,采用两种燃料初始排放水平虽有差异,但相差不大。 ○
5、基于市场公平的原则。 ○
§3.3 大气污染物排放限值的制订依据
§3.3.1 配料、破碎及其他通风生产设备
配料、破碎及其他通风除尘设备主要污染物为颗粒物(粉尘)。污染物主要在原料加工、投入、称量、混料和输送过程中产生。粉尘的排放特点为:排尘点多,各排气筒排气量小,多数排尘点间断排放。
目前绝大部分生产线,采用高效布袋除尘器进行处理。布袋除尘器具有很高的除尘效率,能达到95~99%的除尘效率(原因之一与初始浓度有关,浓度越高效率越高)。多数情况下,颗粒物排放水平低于30-50mg/m3。
由于目前除尘技术非常成熟,且收集起来的原料普遍回收利用,因此本标准将排放限值统一为50mg/Nm3。
对于锥玻璃、管玻璃配料,由于存在含铅原料,因此标准规定了铅尘的限值。一般含铅配料为PbO或PbSiO3,采用布袋除尘技术,运行良好的情况,铅尘的排放浓度可达到5mg/Nm3或更低的水平。因此本标准限值订为5mg/Nm3。
§3.3.2 锥玻璃、管玻璃熔炉
(1)工艺描述及污染排放特征
电子玻璃生产过程中,最主要的污染源是玻璃熔炉。燃料燃烧产物不仅有颗粒物(烟尘)、SO2和NOX,由于锥玻璃、管玻璃原料含铅,烟尘中还含大量铅,因此该工艺段是本标准控制的重点。本节主要针对烟尘和SO2限值确定依据进行论述,关于NOx限值的确定,由于污染物削减的技术路线不同,故在下文单独作为一节进行论述。
(A)铅尘和烟尘
熔炉熔融阶段排放出的烟尘,主要由于燃料燃烧、原料挥发造成的。其烟尘排放特点如下:
1、锥熔炉烟气中总含尘量不高,但含铅量较高,一般占总粉尘量的60%以上。 ○
2、含铅粉尘的比电阻值很高,当温度在200℃~300℃时,其比电阻值一般在10的11次方~○
10的13次方欧姆厘米范围内。
3、排放烟尘中粉尘的粒径很细,平均粒径一般都小于1微米。 ○
4、烟气的露点温度较高,一般在150℃~160℃左右。 ○
铅的熔点为175℃,沸点为327℃,玻璃在池炉熔制过程达1500℃以上,受热熔化的铅有一部分分子脱落液面,随之氧化生成铅氧化物或铅盐,以气溶胶状态悬浮在空气中,形成铅烟。
(B)SO2
电子玻璃熔炉排出废气中SO2,主要来自燃料中的含硫成分。目前我国电子玻璃熔炉所用燃料,主要是重油和天然气两种。使用不同燃料或不同含S量的重油,其烟气SO2初始排放浓度相差较大,见表2。
表2 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3)
燃料 SO2排放水平
天然气 300-1000
含1%S重油 1200-1800
含2%S重油 2200-2800
对于燃烧天然气,SO2排放水平在200~500mg/Nm3 之间,甚至低于200 mg/Nm3。对于使用低硫重油的排放水平在500~1200 mg/Nm3之间。
(2)污染物处理技术
对于锥玻璃和管玻璃生产,目前全国12条生产线,均采用的是电除尘技术。典型的处理流程如图2所示。需要注意的是,在烟气进入电除尘器之前,须经过调湿塔。调湿塔的目的在于除硫、降温和增湿,特别具有调整铅尘比电阻的作用。经过调湿塔,调节铅尘的比电阻到合适的范围,极大地提高电除尘器对铅尘的去除效率。烟气经调湿塔后,进入电除尘器除尘,最后由风机经过管道输送至烟囱排入大气中。
图2 池炉烟气处理流程图
(A)烟气脱硫技术
烟气脱硫主要通过调湿塔实现的。如果采用重油做燃料,烟气中含有大量SO2,此时调湿塔的一项重要功能便是脱硫。
一般而言,脱硫根据吸收工艺的不同,可以分为湿法、干法和半干法等。湿法脱硫工艺的脱硫率和吸收剂利用率相对较高,但处理系统复杂,投资较高,且玻璃熔窑废气的降温幅度过大;干法或半干法脱硫工艺的脱硫率和吸收剂利用率相对较低,但处理系统简单,投资较低,而且能有效的控制玻璃熔窑废气的降温。因此,目前,电子玻璃熔窑的废气脱硫工艺多采用干法或半干法,吸收剂为NaOH或Ca(OH)2等。干法废气脱硫工艺的特点是在调湿塔中添加NaOH或Ca(OH)2等固体粉末,再适当喷水和加入空气以降低废气温度后进入静电除尘器处理,经处理后的废气外排,固体物质被收集。半干法废气脱硫工艺的特点是将经溶解后的NaOH或Ca(OH)2等吸附剂溶液喷入调湿塔,再输送到静电除尘器进行处理。
一般情况下,采用半干法,脱硫率在60~80%之间,较好情况下可达90%。
(B)静电除尘系统
治理电子玻璃熔炉排放的烟气,关键是如何高效率地捕集高比电阻亚微米级铅尘。而通过前端的调湿塔的降温、增湿调节,可以将铅尘的比电阻到合适的范围,增加了高比电阻亚微米级铅尘捕集效率。目前,国内通过多年实践采用电除尘系统,在各玻壳厂运行后稳定可靠,总体性能已与国外引进的同类系统水平相当。
静电除尘器有板状和管状两种,目前我国该行业采用的多为管极式电除尘器,也有少数企业采用板状静电除尘器。电除尘器的实际性能主要取决于废气特性和电除尘器的设计。电除尘器在收集粒径在0.1um到10um 的颗粒物时非常有效,总的除尘效率能达到95~99%。
一般情况下电除尘器的效率与电场数量有关,一般采用两个电场或三个电场。按锥玻璃熔炉初始排放烟气铅尘含量300~1000 mg/Nm3计,采用二到三电场,运行状态良好情况下,铅尘排放水平低于5mg/m3是可以达到的。
(3)颗粒物排放限值的确定
(A)国内、外烟气颗粒物排放水平
由于目前锥玻璃和屏玻璃烟尘处理技术路线是一致的,故这里将锥玻璃和屏玻璃的颗粒物排放情况统一进行说明。但需要指出的是,虽然技术路线一致,但要求的除尘效率却是有差异的,锥玻璃由于排放铅尘,故要求更高;屏玻璃由于烟气中不含铅尘,其除尘效率可以要求相对较低。表3是国内部分现有生产线的烟气颗粒物排放水平。可见,目前,多数企业采用电除尘技术,颗
粒物排放水平有高有底,但大部分能够达到50 mg/Nm3的水平。
表3 现有玻璃生产线烟气颗粒物排放水平*
单位:mg/Nm
生产线 产品类别 前期 中期 后期 编号
1(宝石) 管玻璃 26.8 35.8 48.4
2(赛格三星) 屏玻璃 16.29 - -
3(赛格三星) 锥玻璃 15.33 - -
4(上海旭硝子) 锥玻璃 180.8 180.2 210.5
5(安彩) 锥玻璃 9.74 - -
6安飞) 屏玻璃 52 - - 除尘技术 调湿塔+2EP 半干法+2EP 半干法+2EP 调湿塔+2EP 调湿塔+3EP 调湿塔+2EP 3
*)由于上报数据可能存在偏差,如缺少含氧量多少情况下的排放浓度,故此表数据仅供参考。
表4是目前欧盟几条电子玻璃生产线烟气颗粒物的实际排放数据。欧盟大部分生产线采用的是电除尘技术,这与我国目前生产线采用的除尘技术是一致的;另外,也有少数企业采用布袋除尘技术。由表4可见,它们的颗粒物排放水均低于20mg/Nm3,这说明采用电除尘技术是完全可达到较低排放水平的。
表4 欧盟电子玻璃生产线烟气颗粒物排放水平
生产线 产品类别 燃料 排放浓度 吨产品排放量污染控制技术
3编号 单位:mg/NmKg/t
SG1 屏玻璃 天然气或油10 0.033 EP+SCR SG2 锥玻璃 天然气或油3 0.006 布袋除尘器
SG3 屏玻璃 天然气
(B)国外玻璃行业烟气颗粒物排放标准
表5是国外电子玻璃颗粒物排放标准,可见大部分国家将颗粒物控制在50mg/Nm3以内,欧盟IPPC指令BAT排放标准则低于30mg mg/Nm3。
表5 国外电子玻璃颗粒物排放限值
国别
限值* 美国 卢森堡 0.25 kg/t (燃气) 350 mg/Nm0.325 kg/t(燃油) 奥地利 50 mg/Nm3日本 100~200
3mg/Nm 欧盟IPPC 5~30 350 mg/Nm 3mg/Nm 英国
*)浓度限值均在O2含量在8%条件下。
(C)烟气颗粒物限值的确定
综上所述,按现有除尘技术水平,对比国外相关排放标准,现有源为50mg/Nm3是比较合适
的;新源定为30mg/Nm3。
(4)铅尘的排放限值的确定
(A)控制铅尘的其他途径
上述烟气除尘技术外是削减铅尘排放的主要手段,但还存在如下两种辅助途径可控制电子含铅玻璃铅尘排放。
1、原料的改进。为防止显像管工作时X射线的辐射,在彩锥玻璃生产的原料中要投入23%○
的铅。目前,含铅原料有两种:氧化铅和硅酸铅。根据报道,采用硅酸铅作为原料,可以提高利用率,烟气排铅量可大大减少。但也有企业反映,使用硅酸铅作为原料,并不能显著降低烟气的排铅量。另外,使用硅酸铅生产1吨玻璃比用氧化铅成本高400~500元。因此,本标准未将原料作为确定排放限值的考虑因素。
2、熔炉运行状况。随着窑炉炉龄的增加,熔炉燃烧效率降低、烟道逐渐堵赛,烟气排放情○
况恶化,铅尘浓度也随之发生变化。铅尘排放的初始浓度一般从300~1000mg/Nm3不等,平均在700 mg/Nm3以上。根据某玻壳厂锥玻璃池炉烟气排放情况的经验,锥玻璃池炉运行中期铅尘浓度约为前期的2倍,后期约为前期的3倍。可见,铅尘的实际排放水平,与炉窑的设计和运行关系密切。
(B)现有源的排放水平
经过处理后,现有生产线的排放水平,见表6。
表6 现有含铅玻璃生产线烟气排铅水平*
单位:mg/Nm
生产线
编号
1(上海硝子)
2(安彩1线)
3(安彩2线)
4(安彩)
5(宝石)
6(赛格三星)
7(咸阳彩虹) 产品类别 前期 中期 后期 除尘技术 3锥玻璃 8.07 锥玻璃 0.05 锥玻璃 0.54 锥玻璃 0.16 锥玻璃 0.44 锥玻璃 0.807 锥玻璃 0.2-2 12.61 15.35 2EP 3.1 - 3EP 2.59 - 3EP 0.31 - 4EP 8 17 2EP - - 2EP(1备用) 约4 约6 2EP
*)由于上报数据可能存在偏差,如缺少含氧量多少情况下的排放浓度,故此表数据仅供参考。
(C)国外玻璃行业铅排放限值
表7是各国电子玻璃铅尘排放限值。美国对铅的排放要求最为严格,规定各类炼铅熔炉铅尘
排放浓度不得高于2mg/Nm3。绝大部分欧盟国家已将铅控制在5 mg/Nm3以内,其治理技术采用的是电除尘和布袋除尘技术,污染物治理的技术路线与我国现有企业采用的技术路线完全相同。虽然日本的铅尘国家排放限值20mg/Nm3,相对宽松,但该标准是1977年(平成11年)制定的,是按当时的技术路线制订的,并且后来的地方限值为7mg/Nm3,已明显地提高了控制要求。此外,目前日本国内已经没有锥玻璃、管玻璃等含铅电子玻璃生产线,因此,20mg/Nm3限值参考意义并不大。
表7 国外电子玻璃铅排放限值
国别
排放限值
3单位:mg/Nm
(D)限值的确定 美国 日本 20(国标)2 5
目前我国锥玻璃管玻璃等含铅电子玻璃产能居世界第一,而美国、日本等国基本都已淘汰。行业铅尘排放量大,根估算,电子玻璃行业年铅尘年排放量约177.8吨。故需严格控制铅尘排放。
根据目前国内的烟尘控制技术比较成熟,与国外处理技术路线基本一致,参照欧盟等国的控制水平,现有生产线铅尘排放限值统一订为5mg/Nm3(0.0125kg/t)较为合适。而对于新源,无论从炉窑和除尘系统的设计上,还是设备的运行和维护上,都有可能采用最好的控制技术和管理措施,因此,应进一步加严控制,故将其控制在2.0mg/Nm3(0.005kg/t)以内。
根据目前的产量、规模和排放水平,标准实施后,若现有生产线全部达标,全国电子玻璃行业铅尘年排放量将削减约164吨,环境效益显著。
(5)SO2排放限值的确定
(A)不同含S量燃料SO2排放水平
虽然在市场价格上,低硫燃油价格要高于高硫燃油,但由于脱硫需要较大成本,此外,在使用电除尘器除尘之前,也需要烟气中酸性气体去除,所以一般倾向于采用低硫燃料。
最终排放水平是由燃料的选择和脱硫装置的效率决定的。由于生产安全性等原因,一般都有15%的烟气旁通量,在计算最终排放水平时,需将这部分考虑在内,见表8。
表8 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3)
燃料 SO2初始排放
水平
天然气 300-1000
含1%S重油 1200-1800
含2%S重油 2200-2800脱硫装置经脱硫后浓度 效率 50% 150-500 60% 120-400 70% 90-300 60% 480-720 70% 360-540 80% 240-360 70% 660-840 80% 440-560
90% 220-280
(B)标准限值的确定
现有源限值为850 mg/Nm3。对燃烧重油的设施,根据表7的计算,采用含1%S重油,脱硫装置脱硫效率须大于60%,或者采用含2%S重油,脱硫效率达70%以上可达标。
新源限值定为500 mg/Nm3。对于燃烧重油的设施,根据表7的计算,采用含1%S重油、脱硫装置脱硫效率大于70%以上可达标;若采用含2%S重油,脱硫效率达80%以上。
对于采用天然气作为燃料的设施,基本上能达标。
(C)国外相关标准
表9是部分发达国家玻璃行业SO2限值,可见,与本标准第二阶段为500 mg/Nm3相比,基本上处于同一水平线上。
表9 国外玻璃行业SO2排放限值
国别 欧盟
200~500排放限值 天然气:
3单位:mg/Nm 重油:500-1200卢森堡 法国 荷兰 天然气:500 天然气:500500 500 重油:1500 重油:1500奥地利
§3.3.3 屏玻璃熔炉
由于屏玻璃熔炉烟气处理技术基本上与锥玻璃烟气相同,处理水平也相当。因此,除铅尘外,其他指标,如颗粒物、SO2和NOx等限值与锥玻璃、管玻璃熔炉相同,这里不再赘述。
§3.3.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉
低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉,一般都是坩锅,采用间歇式生产方式。在常压下基本采用
全电加热方式, NOx和SO2等污染物排放水平很低,故本标准未对这两项污染物排放进行限制。但由于低熔焊料玻璃配料中铅含量高达75%,因此铅尘是一项重要的考核指标。此外,在配料、球磨、包装工序段,有大量粉尘排放,因此需制订颗粒物限值。
通常这些玻璃熔炉,由于规模较小,并且是间歇式生产,目前几乎都采用的是布袋除尘技术。布袋除尘器对工业废气的除尘效果好,可以补集0.1 um的细小粒子。用于玻璃熔炉的废气处理,除尘效率高达97%~99%。虽然布袋除尘器需要较高的维护费用,也较易堵塞,但相对于电除尘器昂贵的投资,布袋除尘器在规模较小的玻璃生产线上具有优势。
根据调查,目前国内有一个企业,排放水平见表10。
表10 低熔点玻璃熔炉烟气排铅水平
单位:mg/Nm
生产线 产品类别 前期 编号
1(珠海彩珠) 低熔点玻璃 3 中期 7 后期 除尘技术 312 布袋除尘
此外,根据欧盟某条线的数据,采用布袋除尘技术,铅尘平均排放浓度能达到3mg/Nm3(0.006kg/.t)。
由于间歇式生产玻璃熔炉是几个熔炉的烟气混合集中处理后排放,情况较为复杂,本标准未规定吨产品排放量限值,而是规定了浓度限值和去除率。本标准将铅尘排放限值统一订为5mg/Nm3,而颗粒物限值为50mg/Nm3。此时,除尘器的去除率应保证在99%以上。
§3.3.5 NOx排放限值的确定
(1)氮氧化物的来源
玻璃废气中NOx产生主要来源于三方面:1)原料中少量硝酸盐分解,如约4%的NaNO3;2)燃料中含氮物质的燃烧;3)空气中氮的燃烧,即热NOx,这是最主要的。当温度高于1300℃,空气中氮气便会与氧气反应生成NOx,而玻璃熔炉燃烧火焰温度高达1650℃~2000℃,故生成大量NOx。氮氧化物NOx主要是指一氧化氮NO和二氧化氮NO2。玻璃熔窑废气中的NOx,初始90~95%为NO,但在排放过程中,随着温度的下降而逐渐转化为NO2。一般初始排放浓度为1800~2500mg/Nm3。
控制热NOx的排放一般采用综合控制的方式,但主要采取降低炉内温度和减少燃烧空气量的措施。
(2)纯氧燃烧技术
纯氧气助燃,是燃料燃烧时直接使用氧气助燃,一般含氧量大于90%。使用纯氧燃烧技术,不仅可以节约燃料,而且能有效控制排出的烟尘和氮氧化物等问题。一般而言,采用纯氧助燃技术,废气产生量可以降低70~85%(高低取决于氧气的纯度)。
采用纯氧助燃,由于氮气得到分离,燃烧生成的氮氧化物的大大降低。但由于原料中含氮、燃料含氮(天然气中含2~15%的氮),加之纯氧燃烧温度较高,即使含量很低的N2也有可能转化成氮氧化物。因此,尽量减少空气进入熔炉至关重要。一般情况下,NOx排放量可以削减70~90%。对于电子玻璃工业,采用纯氧助燃技术,NOx排放能达到1~2kg/t玻璃的排放水平。目前,在我国已有3台锥炉成功运行。
(3)改进燃烧技术
目前,包括分层燃烧技术 采用低的空气过剩系数以及选用低氮喷枪等措施。根据欧盟有关资料报道,综合采取这些措施,氮氧化物的排放水平可以达到600~850 mg/Nm3。但这些技术在我国尚未完全掌握。
(4)二次措施
二次措施是指对熔窑废气中已经产生的NOx进行处理,从而降低废气排放时的NOx浓度和NOx的排放量,主要的二次措施包括:3R技术、SCR和SNCR脱硝技术。
(A)3R技术
3R的含义是在蓄热室(Regenerator)里进行反应(Reaction)和还原(Reduction),其特点是向蓄热室添加天然气等碳氢燃料,使其与蓄热室废气中的NOx发生反应而生成对环境无害的氮气和水蒸汽,并对这种废气有控制的进行燃烧。研究结果表明:与其他除NOx的技术相比,该技术可同时适用于浮法玻璃熔窑和瓶罐玻璃熔窑,具有应用范围广、操作使用方便、不使用化学药品、运行成本低和除NOx效果好等优点,采用该项技术,玻璃熔窑废气中的NOx生成量可减少80%以上。
(B)选择性催化还原法(SCR法)
选择性催化还原法是指在废气处理过程中使用氨水(NH3)作还原剂、在特殊的合金催化剂的催化作用下,使NH3与废气中的NO在催化剂表面进行还原反应而生成对环境无害的氮气和水蒸汽。由于采用了特殊的催化剂,该方法可在较低温度下使用,废气处理温度可降至250~450℃,其除NOx的效率可达80~90%,但运行成本较高。目前,国内已有1企业采用该技术,脱硝效率
可达72~83%,NOx排放能达到小于500mg/Nm3,见图11。
表11 采用SCR技术NO2排放水平
生产线 CH1(锥玻璃) CH2(屏玻璃)CH3(屏玻璃)
平均排放浓度 350 282 389 3单位:mg/Nm
(C)非催化选择性还原法(SNCR法)
非催化选择性还原法是指在废气处理过程中使用氨水(NH3)来将玻璃熔窑废气中的NOx还原,生成对环境无害的氮气和水蒸汽。采用该方法的反应温度较高,最佳反应温度为950℃左右,其除NOx的效率低于3R 技术和SCR法,但运行成本较低,近年来也有用尿素取代氨水作还原剂的报道。
(5)国外电子玻璃氮氧化物排放标准
国外玻璃行业NOx(以NO2计)见表12,在不同的技术选择下,对应不同的控制水平,最低的能达到500 mg/Nm3,而高的则达2000 mg/Nm3。
表12 国外玻璃行业NO2排放限值 欧盟BAT 卢森堡
600~850
500 (一次措施) 排放限值 500~700 (采用3R技3单位:mg/Nm 术) (纯氧助燃或
二次措施) 国别 奥地利 芬兰 2.5~4 kg/t 法国 荷兰 500~1500700~2000 1400~18002.1~4 kg/t
(6)氮氧化物限值确定
对于现有生产线,按目前的技术水平,若采用空气燃烧的熔炉,NOx限值定为1500 mg/Nm3(采用纯氧助燃的除外)较为实际。若采用纯氧助燃的熔炉,由于NOx可大大削减,故NOx限值定为1.5kg/t(锥炉)和1.8kg/t(屏炉),这与空气燃烧熔炉的新源排放水平相当。
新源由于可采用两种方案:1)纯氧燃烧,或2)3R脱氮技术。上述两种方案,均可基本解决NOx排放问题。新源限值确定为600 mg/Nm3,即锥炉1.5kg/t和屏炉1.8kg/t。
§3.3.6 HCl排放限值的确定
(1)HCl的来源和污染控制技术
HCl的排放主要来源于原料中含有的氯化物杂质、少部分来源于碎玻璃和燃料中的氯化物杂质。例如,作为原料的纯碱,NaCl杂质含量约为0.05~0.15%。
HCl的削减可采取如合理选择原料、改进熔炉燃烧方式等工艺措施,也可采用烟气治理技术。实际上,在烟气通过加湿塔进行脱硫的过程中,由于HCl属于酸性气体,可与碱发生中和反应而得到去除。例如,采用半干法脱硫,碱为碳酸钠时,HCl的去除率能达到90%以上。
(2)HCl限值的确定
由于目前国内玻璃行业暂缺乏对HCl排放的实际监测数据,这里引用欧盟几家电子玻璃生产线HCl排放水平作为参考,见表13。
表13 欧盟电子玻璃生产线HCl排放水平
生产线 排放浓度 吨产品排放量 产品类别 燃料 3编号 单位:mg/NmKg/t
SG1 屏玻璃 天然气或油1 0.003
SG2 锥玻璃 天然气或油2 0.009
SG3 屏玻璃 天然气 1 0.001
天然气 0.4 0.001 SG4(19%O2) 屏玻璃
SG5(20%O2) 锥玻璃 天然气 1.6 0.007
国外HCl排放标准见表14,可见,大部分都控制在30mg/Nm3的水平。
表14 国外玻璃行业HCl排放标准
国别
排放限值 3单位:mg/Nm 欧盟IPPC 卢森堡 奥地利 荷兰
由于目前电子玻璃国内外原料、制造工艺相差不大,污染物排放特性和污染物处理技术类似,因此,本标准暂将HCl限值定为30mg/Nm3,这与欧盟大部分国家处于同一水平。
§3.4 排气筒高度
规定排气筒高度的实质与GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》规定的“最高允许排放速率”指标是相同的,均是为了保证高烟囱排放的污染物的落地浓度符合人类健康与生态环境,即环境空气质量的要求。制订的原理为大气扩散模式。
在本标准中,如果排放含铅污染物,排气筒高度以铅尘扩散为准;如果不含铅,则以颗粒物扩散为准确定烟囱高度。根据生产能力大小的不同,其排气筒最低允许高度也不同。根据计算得出的排放速率,排气筒高度可由GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》表2得出。例如,某锥玻璃生产线出料量为360吨/天,按照排放限值5mg/Nm3(0.0125kg/t)计算,铅尘的最大排放速率为1.88kg/h,可确定排气筒高度至少为80m。
4. 水污染物排放指标选取及限值确定
§4.1.电子工业废水排放特性
电子工业废水主要分为:研磨废水、模具车间排放的电镀废水以及含油碎玻璃废水。此外还有非接触性冷却水和生活污水,但由于污染较轻或不属于工业废水,故本标准未对其排放作要求。此外,由于有相关的电镀废水排放标准,因此本标准也不对模具车间的电镀废水排放规定限值。 §4.2.电子工业废水排放限值确定
§4.2.1 排放特性和处理工艺
本标准主要针对电子玻璃工业研磨废水和相关接触性冲洗水制订限值。这部分废水主要污染因子为悬浮物、COD、油类以及铅等。目前,绝大多数采用絮凝沉降法进行处理。处理工艺包括混合反应、混凝、沉淀、过滤等流程。处理后的水大部分可循环利用,沉淀后的污泥经浓缩槽浓缩,脱水后外运。图3是一个典型的研磨废水处理实例工艺流程图。
图3 研磨废水处理工艺实例流程图
§4.2.2 现有设施废水排放水平
表15是部分现有设施废水排放水平。从表中可见,pH值都能达到6~9。SS等污染物处理水平相差较大,60%以上能达到30mg/L;COD基本上小于60mg/L;Pb的排放浓度均小于0.5mg/L,油类基本上都小于5mg/L。
表15 现有企业废水实际排放水平(单位:mg/L)
编号 pH SS COD Pb 油类
1 6.4 54.5 37.2 0.06 -
2 8.4~8.7 1.0 - 0.3 -
3 7.6~7.8 18 50.5 - -
4 6~9
5 7.5~7.9 63 19~24 0.037 -
6 7.7~8.1 86~113 37.1~79.6ND 2.6~4.6
7 7.7~7.9 29~35 63.6~71.1- 2.3~4.3 8 7.7~8.2 18.2~30.851.4~150 - 4.1~13.7
§4.2.3 标准限值确定
(1)指标设置 由于我国水污染物排放标准绝大部分都是以浓度指标进行控制的,考虑到标准的衔接和监测上的便利,因此本标准规定了污染物日最大允许排放浓度限值指标。
本标准同时也规定了单位产品排放量限值指标。采用吨产品排放量限值对废水排放进行考核,主要基于如下几点考虑:
○1、吨产品排放量直接反映了污染源的排放水平的高低,衡量污染源排放强度最为本质的指标。
○2、电子玻璃工业中,水污染物排放量与玻璃出料量具有相关性,出料量越大,其污染物排放量越大,因此采用吨产品排放量能真实考核污染源的排放水平。
○3、采用吨产品排放量指标可避免稀释排放的问题。
○4、由于电子玻璃耗水量较大,目前有些企业水循环利用率已经达到了90%,因此,从节约水资源的角度出发,鼓励废水循环利用,采用污染物排放负荷指标(即吨产品排放量)较为合适。
○5、根据研磨废水的排放特性、目前的处理技术以及实际排放水平,若能达到吨产品排放量限值,有毒污染物(铅)的瞬时排放浓度也不太可能超过环境容许的水平。
(2)排放限值的确定
吨产品排放的确定与排放浓度密切相关。根据目前的处理技术和水平,排放水平以及国外标准,pH值定为6~9;SS为70mg/L;COD为100mg/L;油类5mg/L;Pb为0.5mg/L。
计算吨产品排放量首先应确定吨产品玻璃耗水量。研磨废水占电子玻璃废水排放的主体。研磨不同的电子玻璃制品,耗水量一般是不同的。例如,每研磨一吨屏玻璃,需耗水10m3左右,但研磨锥玻璃则耗水量较小。此外,一般情况下,研磨废水将循环利用,水循环利用率可达90%。根据目前现有企业用水量,生产一吨电子玻璃耗水量大于3m3。根据欧盟的数据,生产每吨锥玻璃需耗水3.6m3。为方便考核,本标准以实际熔炉出料量作为产品产量。根据前面的浓度限值,按平均每吨玻璃排水量3.6m3计,可得出相应的吨产品排放限值为:SS为0.25kg/t;COD 为0.36kg/t;油类0.18kg/t;Pb为0.018kg/t。
(3)预处理标准
当玻璃工业废水未直接排放,而是排放到末端建有二级城镇污水处理厂时,这时应当达到预处理标准规定的限值和要求。预处理标准,除了基于处理技术制订,还应遵循两个原则:1)不能对城市污水处理厂的正常运行产生“干扰”;2)不得导致“穿透”排放(即由于城镇污水处理厂无法处理某些污染物,导致这些污染物“穿透”污水处理厂而排放到环境水体)。
对于常规污染物,如SS、BOD5等,由于二级城镇污水处理厂完全有能力进行处理,因此可放宽限值。由于玻璃工业废水主要污染物为SS,二级城镇污水处理厂完全有能力对其进行去除,因此预处理标准未对这项指标规定限值。但对COD、油类和Pb,由于二级城镇污水处理厂无法保证其去除率,因此预处理标准与直接排放限值相当。
§4.2.4 国内外相关标准
国外电子玻璃工业排放标准和GB 8978-1996《污水综合排放标准》见表16。
表16 电子玻璃工业相关废水排放限值
国别 pH SS COD Pb 油类
100~130 欧盟IPPC 6.5~9
美国BPT 6~9 0.30kg/t- 0.039kg/t 0.26kg/t
美国NSPS 6~9 0.26kg/t- 0.0009kg/t 0.26kg/t
美国预处理标准 6~9 - - - 0.26kg/t
德国 - 30 130 0.5 -
GB 8978-1996 6~9 70 mg/L 100 mg/L 1.0 mg/L 10 mg/L 污水综合排放标准
5. 相关技术规定和监测要求
§5.1 技术管理规定的说明
§5.1.1 黑白玻壳执行限值问题
由于黑白显像管玻璃成分属锂铅钡硅酸盐,含铅(PbO)量为2.5~3.6%。我国目前黑白玻壳产量约每年3.4万吨。若按黑白玻壳中的氧化铅的含量为3.4%计,铅挥发量按5%计,若不加控制,每年黑白玻壳铅的排放量大约为78.7吨。因此,必须加以控制。为了管理方便,黑白显像管的大气污染物可参照表1和表2中锥玻璃、管玻璃熔炉排放限值执行。
§5.1.2 碎玻璃生产监督管理
碎玻璃是收集或生产过程中产生的废品,可作为电子玻璃原料,其目的在于降低熔点,从而降低能耗。根据欧盟的研究报告,每增加10%的碎玻璃量,在熔化过程中将节能2~3%。目前,电子玻璃工业大部分采用碎玻璃作为生产玻壳的原料,这些碎玻璃也包括含铅碎玻璃。根据标准编制组调研发现,碎玻璃,特别是含铅碎玻璃的来源比较复杂:有的是在本厂废品或单独熔制,烟气与锥炉排放烟气一合并处理;而有则转包给未有任何处理设施的企业代为生产,而这些代加工企业普遍技术落后,没有任何处理设施。初步估计全国每年仅碎玻璃铅尘排放量就达133吨。因此本标准特别针对碎玻璃生产,制订如下规定:“在熔炉中加入含铅碎玻璃时,应报告碎玻璃来源和生产碎玻璃设施,环保部门按本标准锥玻璃大气污染物排放限值对生产企业排放进行监督”,以期将这部分排放统一纳入锥玻璃、管玻璃的废气处理系统中,削减铅尘的排放。
§5.1.3 除尘系统的规定
标准编制组在调研中发现,铅尘最终排放水平与实际的除尘设备日常维护水平息息相关。同样的除尘技术和污染治理工艺,在运行状况良好和一般情况下,其排放水平相差较大。静电除尘器运行一段时间后,电场内极板上聚积大量粉尘,粉尘粘在极板上很难振打下来,所以极板上的粉尘越积越厚,设备性能逐渐下降,影响除尘效果。因此静电除尘器运行时需定期维护和清理。在除尘设备维护期间,若不采取措施,运行后期排放可能远远高于正常情况下的排放水平。此外,考虑除尘设备运行过程中出现意外事故,导致事故排放。因此,本标准规定“排放含铅尘的除尘系统,应设置备用除尘器,以便对除尘器定期维护和出现故障时启用。”
§5.1.4 纯氧助燃熔炉
已在“§3.2.2 浓度指标与吨产品排放量”说明,这里不再赘述。
§5.1.4 除尘收集的铅尘
根据电子玻璃目前除尘工艺,在调湿塔采用半干法除硫降温过程中,在塔底也会汇集大量铅尘;此外电除尘定期清洗也会产生大量铅尘。由于铅是有毒物质,宜回收利用,或按危险废物集中处置,不得随意丢弃或转让。
§5.2 监测
本标准的监测规定与其他行业的污染物排放标准规定的内容基本类似,这里不再赘述。这里对在采用吨产品污染物排放量指标时如何计算产品产量做一简要说明。
计算大气污染物吨产品排放量,需确定:1)监测时段内产品产量,理论上可由积分获得;2)监测时段内污染物的排放量,理论上可通过排放浓度与烟气量或排水量乘积的积分求得。
由于根据电子玻璃熔炉工艺特点,一般情况下,玻璃熔炉日出料量Pd(单位:t/d)较为稳定,可作为单位时间产品产量。污染物的排放量,在实际监测中,也以求和再取平均的方式获得。
计算大气污染物吨产品排放量时,污染物的平均排放量W(单位:kg),可由排放浓度C(单位:mg/Nm3)乘以烟气量Q得出,此时,吨产品排放量Ma(单位:kg/t):
WMa==P∫t00C(t)Q(t)dt
∫t0=∑c×qii=1ni
0P(t)dtn×Pd×2.4×10−5 (7)
式(7)中,n为监测频率,ci是第i个浓度值(单位:mg/Nm3),qi为该浓度下的烟气量,Pd为烟气排放对应熔炉日出料量(单位:t/d)。
同理,计算水污染物吨产品排放量时,污染物的排放量W(单位:kg),可由排放浓度C(单位:mg/L)乘以流量Q(单位:m3/s)得出,此时,吨产品排放量Mw(单位:kg/t):
WMw==P∫t00C(t)Q(t)dt
∫t0=∑c×qii=1ni
0P(t)dtn×Pd×86.4 (8)
式(8)中,n为监测频率,ci是第i个浓度值(单位:mg/L),qi为该浓度下对应的流速(单位:
m3/s),Pd为对应熔炉日出料量(单位:t/d)。
6. 经济评估及环境效益
§6.1 经济评估
电子玻璃环保投入包括大气污染物控制设施成本和废水处理设施成本。
目前,绝大多数生产线都采用调湿塔+电除尘系统,现有部分设施投资和运行成本见表17。采用电除尘设备,一次性投资较大,建一套池炉烟气排放除尘系统约1000左右,每增加1个电场,投资成本约增加15~20%。一般情况下,每套设备年运行费用在400万元左右。如果增加脱硫、脱氮处理设施,则投资在2000万左右,年运行费用约600万。
表17 部分生产线大气污染物控制设施费用(单位:万元)
生产线 设施说明 系统投资 年运行费用
1 (安彩一期) 3EP 1300 430.7 2(安彩三期)2EP 900 277.7 3(安彩信益)4EP 1200 526.2 4(宝石硝子)4EP(锥、屏两套) 1764 454.7 5(宝石电子)4EP(管玻璃) 848 148.9 6(上海硝子)2EP(两套) 2000 300
半干法脱硫(一套)+2EP(两套)7(赛格三星)5551 780 +SCR(两套)
半干法脱硫(一套)+2EP(一套)8(赛格三星)2931 650 +SCR(一套)
废水处理设施费用,包括研磨废水处理设施和电镀废水处理设施的费用。由于研磨废水水量大,设施规模也较大,因此研磨废水处理设施成本是废水处理设施费用的主要部分。部分企业研磨废水处理设施费用见表18。
表18 废水处理设施费用统计(单位:万元)
生产线
1(赛格三星)
2(咸阳彩虹)
3(宝石硝子)
4(安彩) 设施说明 系统投资 年运行费用 吨水处理费用 絮凝沉降法 890 絮凝沉降法 1.92元/吨 絮凝沉降法 951 85 2000(共四絮凝沉降法 1300 0.82元/吨 期工程)
表19是部分电子玻璃建设工程,环保投资占工程总投资的比例。由表19可见,电子玻璃电子玻璃工业环保投资虽大,但是从环保投资占总投资的比例来看一般在3~4%之间,与其他行业相比,还是不够高的。因此,本标准实施后,在经济上是可以承受的。
表19 部分电子玻璃企业环保投资占工程总投资比例
环保投资 工程总投资 环保投资占工程
(单位:万元)(单位:亿元)投资的比例
深圳赛格三星 9376 36.5 2.57%
安彩信义 6540 16.7 3.91%
5924.5
安彩四期 13.8 4.3% (其中:“以新带
老”约1209.5)
宝石玻管三期扩建 170 0.2998 3.9% 工程
§6.2 环境效益
本标准实施后,主要的环境效益体现在如下几个方面:
1、铅尘的排放问题将得到有效的控制。在标准编制过程,既考虑了现有技术水平,又考虑了环境风险,将标准值定为5mg/Nm3(新源2mg/Nm3)。根据目前的产量、规模和排放水平,标准实施后,若现有生产线全部达标,全国电子玻璃行业铅尘,年排放量将削减约164吨,削减幅度高达89%,环境效益显著。
2、其他大气污染物排放量也将得到一定削减。初步估计,年NOx将削减约6000吨。
3、促进废水的再利用,节约水资源。由于本标准对废水规定了吨产品排放量指标,将不仅可削减污染物排放总量,还有利于刺激废水的循环利用。
此外,本标准将空气燃烧和纯氧助燃区分对待,有助于促进该行业技术进步和清洁生产。据估计,采用纯氧助燃技术,可节约能耗35%以上,废气量减少到空气助燃的五分之一、NOx排放量减少高达60%、出料量增加18%。标准中充分考虑了纯氧助燃的工艺特点,有区别地规定限值;有针对性地引导新(扩、改)生产线逐步采用纯氧助燃工艺路线。
国家环境保护总局
《电子玻璃工业污染物排放标准》 (征求意见稿) 编 制 说 明
《电子玻璃工业污染物排放标准》编制组 2 0 0 5 年 7 月
项目主管部门: 国家环境保护总局科技标准司 罗毅 冯波 项目承担单位及主要研究人员: 郑晓宇 周扬胜 张国宁 中国环境科学研究院环境标准研究所 地址:北京市安外大羊坊8号(100012) 电话:010-84934069 传真:010-84919396 姜传松 陈利 中国硅酸盐学会电子玻璃分会 地址:北京307信箱玻璃分会(100840) 电话:010-64327475 传真:010-64324597
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目 录
1. 前 言 ........................................................................................ 1 §1.1 电子玻璃工业排放铅尘,需从严控制 ......................................................... 1 §1.2 电子玻璃工业其他污染物排放,也需进行控制和管理 ........................................... 2 §1.3 项目的由来和本标准的起草单位 ............................................................. 3 2.本标准制订总体思路............................................................................. 4 §2.1 标准制订总体思路 ......................................................................... 4 §2.2 标准制订技术路线 ......................................................................... 4 §2.3 标准征求意见稿编制过程 ................................................................... 5 §2.4 内容框架 ................................................................................. 5 §2.4 适用范围 ................................................................................. 6 3 大气污染物排放限值的制订依据 ................................................................... 7 §3.1 受控设施与污染排放分析 ................................................................... 7 §3.1.1 锥、管、屏玻璃配料除尘设备 .......................................................... 7 §3.1.2 锥玻璃、管玻璃熔炉 .................................................................. 7 §3.1.3 屏玻璃熔炉 .......................................................................... 8 §3.1.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉 ........................................................ 8 §3.2 指标选取与设置 ........................................................................... 8 §3.2.1 控制指标的选取 ...................................................................... 8 §3.2.2 浓度限值与单位产品排放量限值 ........................................................ 8 §3.2.3 指标设置的特殊情况说明 ............................................................. 10 §3.2.4 燃料选择与标准限值 ................................................................. 10 §3.3 大气污染物排放限值的制订依据 ........................................................... 11 §3.3.1 配料、破碎及其他通风生产设备 ....................................................... 11 §3.3.2 锥玻璃、管玻璃熔炉 ................................................................. 11 §3.3.3 屏玻璃熔炉 ......................................................................... 17 §3.3.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉 ....................................................... 17 §3.3.5 NOx排放限值的确定 ................................................................... 18 §3.3.6 HCl排放限值的确定 .................................................................. 21 §3.4 排气筒高度 ............................................................................. 21
4. 水污染物排放指标选取及限值确定 ............................................................... 23 §4.1.电子工业废水排放特性 ................................................................... 23 §4.2.电子工业废水排放限值确定 ............................................................... 23 §4.2.1 排放特性和处理工艺 ................................................................. 23 §4.2.2 现有设施废水排放水平 ............................................................... 24 §4.2.3 标准限值确定 ....................................................................... 24 §4.2.4 国内外相关标准 .................................................................... 25
5. 相关技术规定和监测要求....................................................................... 26 §5.1 技术管理规定的说明 ...................................................................... 26
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§5.1.1 黑白玻壳执行限值问题 ............................................................... 26 §5.1.2 碎玻璃生产监督管理 ................................................................. 26 §5.1.3 除尘系统的规定 ..................................................................... 26 §5.1.4 纯氧助燃熔炉 ....................................................................... 27 §5.1.4 除尘收集的铅尘 ..................................................................... 27 §5.2 监测 .................................................................................... 27 6. 经济评估及环境效益........................................................................... 29 §6.1 经济评估 ................................................................................ 29 §6.2 环境效益 ................................................................................ 30
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图 表 目 录
表1 图1 表2 图2 表3 表4 表5 表6 表7 表8 表9 表10 表12 表13 表14 图3 表15 表16 表17 表18 表19 我国电子玻璃行业铅尘排放总量统计 ............................................................ 1 电子玻璃工业污染物排放标准制订技术路线 ...................................................... 4 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3) ......................................................... 12 池炉烟气处理流程图 ......................................................................... 12 现有玻璃生产线烟气颗粒物排放水平* ........................................................... 14 欧盟电子玻璃生产线烟气颗粒物排放水平 ....................................................... 14 国外电子玻璃颗粒物排放限值 ................................................................. 14 现有含铅玻璃生产线烟气排铅水平* ............................................................. 15 国外电子玻璃铅排放限值 ..................................................................... 16 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3) ......................................................... 17 国外玻璃行业SO2排放限值..................................................................... 17 低熔点玻璃熔炉烟气排铅水平 ................................................................ 18 国外玻璃行业NO2排放限值.................................................................... 20 欧盟电子玻璃生产线HCl排放水平 ............................................................. 21 国外玻璃行业HCl排放标准 ................................................................... 21 研磨废水处理工艺实例流程图 ................................................................. 23 现有企业废水实际排放水平(单位:mg/L) .................................................... 24 电子玻璃工业相关废水排放限值 .............................................................. 25 部分生产线大气污染物控制设施费用(单位:万元) ............................................ 29 废水处理设施费用统计(单位:万元) ........................................................ 29 部分电子玻璃企业环保投资占工程总投资比例 .................................................. 30
表11 采用SCR技术NO2排放水平..................................................................... 20
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
1. 前 言
电子玻璃主要指构成彩色显像管、黑白显像管以及背投电视用投影管的玻壳,以及管颈管、 显象管芯柱用管玻璃、排气管、低熔焊料玻璃粉、电子枪用支架玻杆等玻璃部件,它是构成显像 管的核心部件。据统计,2004年,我国彩色玻壳日出料量7781吨,年产量达8560万套,居世界首 位。现在,日本已无生产线,美国最后一条生产线即将拆除。我国已经成为全球电子玻璃最大集 中生产国。虽然电子玻璃产品丰富了人们的生活,促进了经济的增长,但其生产过程造成的环境 污染也是比较严重的。
§1.1 电子玻璃工业排放铅尘,需从严控制
由于锥玻璃、管玻璃等电子玻璃部件为防止显像管工作大量的X射线从锥体部位泄漏从而损 害人体健康,在其原料中必须加入一定量的铅以吸收X射线。一般锥玻璃含铅量(PbO)为22~ 24%,管玻璃含氧化铅34%,低熔焊料玻璃粉成分中氧化铅含量更是高达75%。在电子玻璃窑炉 融解工艺阶段,将排放大量含铅尘(主要是氧化铅)的废气。 目前, 全国共有彩色锥玻璃熔炉13台, 日出料量约2324吨, 若按平均每吨玻璃排放0.05kg (排 放浓度约20mg/L) 计算, 初步估计全国锥玻璃生产线每年排放铅尘42.4吨。 管玻璃和低熔点玻璃, 由于产量很低,每年排放铅尘量约1吨。生产黑白玻壳1.7万吨,年排放铅尘量8.6吨。对于含铅碎 玻璃,由于存在管理上的漏洞,全国至少三分一的电子含铅碎玻璃不是由正规企业生产,其排放 也无任何治理设施,按初始平均排放浓度1000mg/Nm3计算,年排放铅尘量约133万吨。因此,初 步估计全国电子玻璃行业年铅尘年排放量约177.8吨,见表1。
表1 我国电子玻璃行业铅尘排放总量统计
类别 彩色锥玻璃 彩色管玻璃 黑白玻壳 低熔点玻璃 含铅碎玻璃 合计
*)
产量 **) 单位:t/年 70.4万(13座炉) 1.22万 1.7万 0.75万 约16万 约102万
平均排放水平 单位:kg/t ***) 0.05 0.05 3 24.58mg/Nm 0.05 至少三分之一左右直排,约2.5
****)
排放量 单位:t/年 35.2 0.61 8.6 0.38 约133 约177.8
-
注:*) 仅统计熔化面积大于85m2以上的熔炉。**) 年产量以311天计算。***) 相当于8%含氧量下20mg/Nm3。 ****)相当于8%含氧量下1000mg/Nm3。
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
由于铅是公认的有毒污染物,可损害人体所有的器官,对于人的智力有着极大的损害,尤其 会造成婴儿先天痴呆、智力低下,因此,对铅尘的排放需从严控制。但我国目前尚未对该行业大 气污染物排放制定专门的限值。 由于没有行业排放标准, 目前可暂时作为限值依据的有两个标准: GB 9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》和GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》。 GB 9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》对铅尘的排放源仅规定了两类: “金属熔炼” 和“其他”类,而忽视了“含铅玻璃熔炼”这一类。电子玻璃熔炉显然不能参照“金属熔炼”执 行。但执行“其他”类仅0.1mg/Nm3排放限值,对电子玻璃行业是不适用的。因为,电子玻璃的 原料成分与 其他非金属 熔炼不同, 如锥玻璃配 料中含铅量 达23 %,初始排放浓度至少在 700mg/Nm3以上(见§3.3.1 铅限值制订依据) ,要达到0.1mg/Nm3排放水平,无论从技术上,还 是从经济上,都是是一项“无法完成的使命” 。 为此,国家环境保护总局于2001年发布了关于执行《工业炉窑大气污染物排放标准》有关问 题的复函(环函【2001】254号) ,作出如下解释: “考虑到铅玻璃制造工艺的特点,在《工业炉 窑大气污染物排放标准》 未修订前, 彩色显像管玻壳厂铅玻璃窑炉烟气中铅的最高允许排放浓度, 可暂按《大气污染物综合标准》 (GB 16297-1996)中的规定,即0.7mg/m3执行。 ”可见,0.7mg/m3 是临时性的限值, 缺少充分依据。 某些企业藉此为由, 参照国外铅尘的排放标准, 如日本20mg/Nm3 标准执行,显然这也是不合适的。 因此,需针对电子玻璃行业铅尘排放,制定符合行业特性、体现污染物治理最佳技术水平、 并考虑环境风险的排放限值。
§1.2 电子玻璃工业其他污染物排放,也需进行控制和管理
除了铅尘外,电子玻璃行业污染物还排放其他大气污染物。例如,电子玻璃工业单位产品 NOx的排放水平在5.4kg/t(折算成8%含氧量浓度在2700mg/Nm3)左右,高于如电厂、水泥、锅 炉等行业。据粗略估算,彩色显像管玻壳中:屏玻璃池炉每年排放NOX约16731.75吨;锥玻璃池 炉每年排放的NOX约5352吨。 此外,电子玻璃行业存在水污染物排放的问题。电子玻璃废水分为冲洗水、研磨废水和电镀 废水。其中,玻壳研磨生产线产生的研磨废水水量最大,主要含悬浮物、油类等污染物,而电镀 废水则含重金属。 电子玻璃行业固体废弃物包括电镀污泥、研磨污泥以及烟气除尘收集粉尘。据估算,各彩色 显像管玻壳厂每年排放电镀污泥量约21.5吨;研磨污泥量约31394.6吨;烟气除尘收集粉尘每年约 5472吨。
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
鉴于这些情况, 需要制订相应的标准限值和相关的环境保护技术规定对这些污染物的排放进 行控制。
§1.3 项目的由来和本标准的起草单位
根据《关于下达2002年度国家环境保护标准制修订项目计划的通知》 (环办[2002]106号) , 将《玻璃工业污染物排放标准》列入标准制订计划。 根据该《通知》《玻璃工业污染物排放标准》由中国环境科学研究院环境标准研究所牵头、 , 中国硅酸盐学会电子玻璃分会参与起草、制订。
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
2.本标准制订总体思路
§2.1 标准制订总体思路
本标准制订思路如下: 1、根据电子玻璃工业铅尘排放最佳控制技术,并考虑环境风险,制订切实可行的铅尘排放 限值。 2、电子玻璃工业的大气污染物、水污染物、固体废物控制与管理技术规定在本标准中统一 制订。 3、标准限值包括最高允许浓度排放限值和单位产品污染物排放量限值两种,以期对污染物 源排放水平进行科学合理的考核。
§2.2 标准制订技术路线
本标准的制订主要是通过重点污染源调查, 对我国电子玻璃工业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电子玻璃行业相关政策、 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1。 行业环境影响 资料研究(环 评及监测报告 重点污染源 调查 问卷调查 (行业调查 现场考察 (典型企业) 国外标准研究 环境风险分析
图1 电子玻璃工业污染物排放标准制订技术路线
技术经济评估 生产工艺 污染预防 排放因子 处理技术 排放水平 处理成本
标 准 限 值 确 定
成本 和环 境效 益分 析
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电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿)编制说明
§2.3 标准征求意见稿编制过程
技术经济评估是制订工作的核心。技术经济评估的前提是进行重点污染源调查。污染源调查 分为资料研究、问卷调查和对部分典型企业的现场考察三部分内容。 资料研究:编制组较为全面地收集了有关电子玻璃污染控制的学术期刊文献、环境工程建设 环评报告书、欧盟相关技术资料、以及国内外电子玻璃工业环保法规和标准等资料和数据。 问卷调查:编制组于2003年对电子玻璃行业10多个企业发放了污染源调查表,并于2003年7 月~8月召开《电子玻璃污染物排放标准》制订工作预备会议,会上收到10余份各企业提供的较 为详细的工艺、污染物排放特点及治理技术等数据和资料。 现场考察:2004年10月,标准编制组赴河南安阳市对河南安彩玻壳生产污染物排放和治理情 况进行考察。2005年4月15日标准编制组赴深圳对深圳赛格三星进行现场调研和讨论。2005年4 月27日,编制组又走访河北石家庄宝石电子集团,对玻管生产过程污染物排放情况进行了调研。 在上述工作的基础上, 标准编制组通过综合考虑生产工艺、 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,并参考国外相关环境标准,确定出标准排放限值,起草了 《电子玻璃工业污染物排放标准(征求意见稿) 》和编制说明。
§2.4 内容框架
本标准包括:前言、范围、规范性引用文件、术语和定义、大气污染物排放限值、水污染物 排放限值、其他管理规定、监测、实施与监督共8章。 在大气污染物排放限值部分,将生产工艺分为四类:1)锥、管、屏玻璃配料除尘设备;2) 锥玻璃、管玻璃熔炉及含铅碎玻璃熔炉;3)屏玻璃熔炉;以及4)低熔点玻璃配料、熔炉、球磨 及包装。针对不同的工艺类型,分别制订排放限值。熔炉分为空气燃炉和纯氧助燃熔炉,其考核 指标也有所差异。 此外, 标准考虑技术差异和新旧差别, 对现有和新建电子玻璃生产线区别对待, 新建生产线要求从严。 在水污染无排放限值部分,对研磨废水和冲洗水排放限值进行了规定。限值分为最高允许排 放浓度限值和单位产品污染物排放量限值。与大气污染物排放不同,此时水污染物排放限值不区 分现有和新建设施,统一执行表4规定的限值。 在其他管理规定部分,主要包括一些规范性条款,针对碎玻璃生产和固体废物提出的控制要 求。
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§2.4 适用范围
本标准适用于现有电子玻璃企业的大气污染物、水污染物(不含电镀废水)排放和固体废物控制与管理,以及新建、改建、扩建电子玻璃生产线的环境影响评价、设计、竣工验收及其建成后的污染物排放控制管理。
本标准制订发布后,电子玻璃各生产设备大气污染物排放按本标准执行,不再执行GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》和GB 9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》;电子玻璃工业研磨废水和冲洗废水(不含电镀废水)排放按本标准执行,不再执行GB 8978-1996《污水综合排放标准》。
3 大气污染物排放限值的制订依据
§3.1 受控设施与污染排放分析
§3.1.1 锥、管、屏玻璃配料除尘设备
包括配料仓、碎玻璃破碎机、以及混料机等设备和生产工序。配料包括石英砂、长石、纯碱、碎玻璃及其他辅助料等。配料通过气流输送到筒仓经自动称量后混合。碎玻璃一般需经破碎机破碎,并经磁选机称量进行混合。原料送至炉头混料机,混合后送入池炉中。此部分主要污染物为粉尘;如果是锥玻璃和管玻璃配料,铅尘也是一项重要的污染物指标。
§3.1.2 锥玻璃、管玻璃熔炉
由于锥玻璃和管玻璃需加入一定量的铅以吸收X射线,因此在其配料中含大量的铅。通常情况下,彩色显像管锥玻璃一般含铅量为23%左右,管玻璃更高达29%~34%。生产锥玻璃和管玻璃一般采用池炉进行熔解。在窑炉融解工艺阶段,将排放大量含铅尘(主要是氧化铅)的废气。
铅是有毒有害污染物。铅一般经呼吸道、消化道及皮肤进入人体,可损害所有的器官,其中大脑及肾脏受累最重。铅进入人体后可以蓄积在各个器官中。铅与人体内的血液生成血铅,对于人的智力有着极大的损害,人体中的血铅每增加10微克,其智商数便会下降2至3。铅对儿童,特别是小于6岁的发育影响严重,它是造成儿童先天痴呆、智力低下的重要原因。根据美国EPA的研究,铅及其化合物浓度非常低的情况下,就能影响人的血酶和儿童的神经系统发育,他们认为不宜确定铅的毒性阈值。基于上述关于铅毒理学的认识,必须严格控制铅污染源的排放。
锥玻璃和管玻璃两者在生产工艺上,唯一不同之处在于成型阶段:锥玻璃是玻璃液经锥压机压制成型,而管玻璃则是玻璃液经丹纳机马弗炉牵引机按一定速度牵引拉出管玻璃,并按一定长度将其切断。由于成型阶段基本无大气污染物排放,且锥玻璃和管玻璃熔解阶段排放的烟气性质类似,均含有大量的氧化铅,因此本标准将锥玻璃和管玻璃归为一类生产工艺。
除了铅尘排放外,锥玻璃和管玻璃烟气中还存在如下污染物:
SO2:由于锥玻璃、管玻璃熔炉采用燃料中存在含硫成分(如采用重油作为燃料),另外,由于原料中含有芒硝(Na2SO4),这些含硫物燃烧氧化或分解,导致烟气中有大量SO2产生。
NOx:由于锥玻璃、管玻璃熔炉火焰温度高达1650℃~2000℃,空气中氮气便会与氧气反应
生成大量NOx。因此,烟气中有大量的NOx排放,一般浓度达2000mg/Nm3以上。
HCl:由于原料、碎玻璃中含有的氯化物杂质,当燃烧时便会生成一定量的HCl。
§3.1.3 屏玻璃熔炉
屏玻璃是指位于玻壳前端具有一定透过率并吸收X射线能力的玻璃部件。屏玻璃是玻壳的重要组成部分,一般采用池炉(因其形状而得名)进行熔制。相对其他CRT玻璃部件生产,生产屏玻璃的熔炉规模很大,出料量一般在200~500吨/天之间。由于屏玻璃配料不含铅,在熔炉烟气排放中无铅尘排放。因此将其归为一类制订限值。与锥、管玻璃类似,屏玻璃熔炉也排放大量NOx、SO2以及HCl等污染物。
§3.1.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉
生产低熔点玻璃、支架玻杆等产品的熔炉,通常为全铂金坩锅炉,间歇式生产。在常压下采用全电加热方式对玻璃原料进行熔解,熔化温度在1150℃左右。低熔焊料玻璃配料中铅含量高达75%,而支架玻璃不含铅。由于这种间歇式生产玻璃熔炉,通常几个熔炉的烟气混合集中排放,情况较为复杂。此外,由于采用全电加热,不涉及NOx和SO2等污染物。故本标准将其归为一类。 §3.2 指标选取与设置
§3.2.1 控制指标的选取
锥、管、屏玻璃配料除尘设备:颗粒物、铅尘。
锥玻璃、管玻璃熔炉:由于原料含铅,烟气中铅是重点考核指标。此外,颗粒物、SO2、NOx、HCl也应该控制。
屏玻璃熔炉:颗粒物、SO2、NOx、HCl。由于目前国内所有屏玻璃生产线,原料已不含氟化钙,排放也无HF,因此未将HF作为控制指标。
低熔点玻璃和支架玻杆熔炉:将铅纳入控制指标;此外,还包括颗粒物指标。
§3.2.2 浓度限值与单位产品排放量限值
考虑到管理习惯、监测可操作性、以及标准的前后衔接等,本标准对受控设施的大气污染物排放,规定了最大允许排放浓度限值指标。实测的熔炉烟(粉)尘、大气污染物排放浓度应换算到规定的参风系数或过量空气系数时的数值。玻璃熔炉按过量空气系数1.7计,折算成含氧量为:
(1.7−1)×21%≈8% (1) 1.7
此外,本标准还规定了单位产品污染物排放量指标。单位产品污染物排放量指标,直接反映污染源的排放水平的高低,它是排放标准中最为本质的指标。另外,考虑到燃烧方式有空气助燃和纯氧助燃两类,仅以排放浓度限值很难科学地考核采用纯氧助燃的熔炉烟气排放。因此,本标准规定了各类生产设施(间歇式玻璃熔炉除外)吨产品污染物最大允许排放量,单位为kg污染物/t产品。
如何计算吨产品污染物排放量呢?首先必须确定污染物排放量,设污染物排放质量为W,可按下式计算:
W=C×Q (2)
(2)式中,Cp为该污染物浓度,单位:mg/Nm3;Q为烟气量,单位:Nm3/h。
其次,确定排放这些污染物时,对应的实际产品产量P。电子玻璃行业实际的产品产量以熔炉的实际玻璃出料量计,产品产量理论上应该是:
∫P=t0
0p(t)dt
t0 (3)
(3)式中,P为单位小时出料量(单位:t/h),是一个平均值;p(t)为瞬时出料量(单位:t/h);t0为监测周期。
最后,根据定义,吨产品排放量M(单位:kg/t)可由下式计算:
WC×Q×10−6
M==t0Pp(t)dt∫ (4)
t0
由于在监测时段内,出料量一般保持不变,P为常数,因此(4)式可简化为:
M=C×Q×10−6
P (5)
在相同的过量空气系数下,生产同类产品条件下,烟气排放浓度C与吨产品排放量M存在相对稳定的换算关系系数k。设k=(Q/P)×10-6,(5)式可为:
M=C×k (6)
根据我国实际情况,并参考欧盟《综合污染预防控制指令》(96/61/EC)玻璃工业BAT参考文件,对于玻璃制料、锥玻璃、管玻璃及其他含铅电子玻璃,浓度指标与吨产品排放量指标换算系数k1=2.5×10-3;对于屏玻璃,浓度指标与吨产品排放量指标换算系数k2=3.0×10-3。本标准吨产品排放量限值大部分基于这两个换算系数得出。
§3.2.3 指标设置的特殊情况说明
(1)关于纯氧助燃熔炉
由于纯氧助燃熔炉烟气初始温度很高(通常高达1200~1300℃),在进入除尘设备之前通常采用掺入冷空气降温。经过空气稀释后,烟气量约为采用空气燃烧熔炉烟气量的70-150%。由于不同设备混合后的烟气量不能统一确定,加之工艺上的特殊性,此时采用过量空气系数折算出的浓度限值显然是不适用的。因此,本标准对纯氧助燃熔炉,只能以吨产品排污量作为指标进行考核,而不采用浓度限值控制。
(2)关于间歇式生产熔炉
前文已经提到,间歇式熔炉生产指的是生产低熔点玻璃、支架玻杆的坩锅熔炉。通常情况下,多个坩埚熔炉的烟气混合集中收集后,经布袋除尘器处理后排放,很难确定单个熔炉的污染物排放量。另一方面,由于多个熔炉间歇式运行,在这种情况下,烟气排放所对应的产品产量不容易准确获得。因此,采用吨产品排放量指标难以考核设施污染物排放。
本标准规定了最高允许排放浓度或污染物最低去除率指标。由于污染物最终还是要依靠处理设施的正常运行得到去除,因此规定了处理设施的最低保证去除率,就能确保污染控制设施的正常运行,污染物得到有效的削减和控制,这与基于技术的排放标准的本质是一致的。
§3.2.4 燃料选择与标准限值
目前,电子玻璃工业主要采用两种燃料:重油和天然气。本标准不按燃料的不同而制订不同的限值,而是统一制订限值,无论采用重油还是天然气都必须达到相同的标准。这样制订主要是基于如下几点考虑:
1、本标准控制的重点污染物是铅尘。由于铅是有毒污染物,对其排放应采取当前技术经济○
可行的最佳控制技术,其限值应统一,不因燃料的不同而照顾哪种燃料。
2、无论是燃气还是燃油的电子玻璃熔炉,其末端的废气处理技术和设施是类似的。基于这○
些处理技术而制定的排放限值也相差不大。
3、燃烧重油存在SO2排放问题。当燃烧重油玻璃熔炉能够达标,采用天然气的企业也可以○
能够达标。
4、其他大气污染物如NOx、HCl,采用两种燃料初始排放水平虽有差异,但相差不大。 ○
5、基于市场公平的原则。 ○
§3.3 大气污染物排放限值的制订依据
§3.3.1 配料、破碎及其他通风生产设备
配料、破碎及其他通风除尘设备主要污染物为颗粒物(粉尘)。污染物主要在原料加工、投入、称量、混料和输送过程中产生。粉尘的排放特点为:排尘点多,各排气筒排气量小,多数排尘点间断排放。
目前绝大部分生产线,采用高效布袋除尘器进行处理。布袋除尘器具有很高的除尘效率,能达到95~99%的除尘效率(原因之一与初始浓度有关,浓度越高效率越高)。多数情况下,颗粒物排放水平低于30-50mg/m3。
由于目前除尘技术非常成熟,且收集起来的原料普遍回收利用,因此本标准将排放限值统一为50mg/Nm3。
对于锥玻璃、管玻璃配料,由于存在含铅原料,因此标准规定了铅尘的限值。一般含铅配料为PbO或PbSiO3,采用布袋除尘技术,运行良好的情况,铅尘的排放浓度可达到5mg/Nm3或更低的水平。因此本标准限值订为5mg/Nm3。
§3.3.2 锥玻璃、管玻璃熔炉
(1)工艺描述及污染排放特征
电子玻璃生产过程中,最主要的污染源是玻璃熔炉。燃料燃烧产物不仅有颗粒物(烟尘)、SO2和NOX,由于锥玻璃、管玻璃原料含铅,烟尘中还含大量铅,因此该工艺段是本标准控制的重点。本节主要针对烟尘和SO2限值确定依据进行论述,关于NOx限值的确定,由于污染物削减的技术路线不同,故在下文单独作为一节进行论述。
(A)铅尘和烟尘
熔炉熔融阶段排放出的烟尘,主要由于燃料燃烧、原料挥发造成的。其烟尘排放特点如下:
1、锥熔炉烟气中总含尘量不高,但含铅量较高,一般占总粉尘量的60%以上。 ○
2、含铅粉尘的比电阻值很高,当温度在200℃~300℃时,其比电阻值一般在10的11次方~○
10的13次方欧姆厘米范围内。
3、排放烟尘中粉尘的粒径很细,平均粒径一般都小于1微米。 ○
4、烟气的露点温度较高,一般在150℃~160℃左右。 ○
铅的熔点为175℃,沸点为327℃,玻璃在池炉熔制过程达1500℃以上,受热熔化的铅有一部分分子脱落液面,随之氧化生成铅氧化物或铅盐,以气溶胶状态悬浮在空气中,形成铅烟。
(B)SO2
电子玻璃熔炉排出废气中SO2,主要来自燃料中的含硫成分。目前我国电子玻璃熔炉所用燃料,主要是重油和天然气两种。使用不同燃料或不同含S量的重油,其烟气SO2初始排放浓度相差较大,见表2。
表2 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3)
燃料 SO2排放水平
天然气 300-1000
含1%S重油 1200-1800
含2%S重油 2200-2800
对于燃烧天然气,SO2排放水平在200~500mg/Nm3 之间,甚至低于200 mg/Nm3。对于使用低硫重油的排放水平在500~1200 mg/Nm3之间。
(2)污染物处理技术
对于锥玻璃和管玻璃生产,目前全国12条生产线,均采用的是电除尘技术。典型的处理流程如图2所示。需要注意的是,在烟气进入电除尘器之前,须经过调湿塔。调湿塔的目的在于除硫、降温和增湿,特别具有调整铅尘比电阻的作用。经过调湿塔,调节铅尘的比电阻到合适的范围,极大地提高电除尘器对铅尘的去除效率。烟气经调湿塔后,进入电除尘器除尘,最后由风机经过管道输送至烟囱排入大气中。
图2 池炉烟气处理流程图
(A)烟气脱硫技术
烟气脱硫主要通过调湿塔实现的。如果采用重油做燃料,烟气中含有大量SO2,此时调湿塔的一项重要功能便是脱硫。
一般而言,脱硫根据吸收工艺的不同,可以分为湿法、干法和半干法等。湿法脱硫工艺的脱硫率和吸收剂利用率相对较高,但处理系统复杂,投资较高,且玻璃熔窑废气的降温幅度过大;干法或半干法脱硫工艺的脱硫率和吸收剂利用率相对较低,但处理系统简单,投资较低,而且能有效的控制玻璃熔窑废气的降温。因此,目前,电子玻璃熔窑的废气脱硫工艺多采用干法或半干法,吸收剂为NaOH或Ca(OH)2等。干法废气脱硫工艺的特点是在调湿塔中添加NaOH或Ca(OH)2等固体粉末,再适当喷水和加入空气以降低废气温度后进入静电除尘器处理,经处理后的废气外排,固体物质被收集。半干法废气脱硫工艺的特点是将经溶解后的NaOH或Ca(OH)2等吸附剂溶液喷入调湿塔,再输送到静电除尘器进行处理。
一般情况下,采用半干法,脱硫率在60~80%之间,较好情况下可达90%。
(B)静电除尘系统
治理电子玻璃熔炉排放的烟气,关键是如何高效率地捕集高比电阻亚微米级铅尘。而通过前端的调湿塔的降温、增湿调节,可以将铅尘的比电阻到合适的范围,增加了高比电阻亚微米级铅尘捕集效率。目前,国内通过多年实践采用电除尘系统,在各玻壳厂运行后稳定可靠,总体性能已与国外引进的同类系统水平相当。
静电除尘器有板状和管状两种,目前我国该行业采用的多为管极式电除尘器,也有少数企业采用板状静电除尘器。电除尘器的实际性能主要取决于废气特性和电除尘器的设计。电除尘器在收集粒径在0.1um到10um 的颗粒物时非常有效,总的除尘效率能达到95~99%。
一般情况下电除尘器的效率与电场数量有关,一般采用两个电场或三个电场。按锥玻璃熔炉初始排放烟气铅尘含量300~1000 mg/Nm3计,采用二到三电场,运行状态良好情况下,铅尘排放水平低于5mg/m3是可以达到的。
(3)颗粒物排放限值的确定
(A)国内、外烟气颗粒物排放水平
由于目前锥玻璃和屏玻璃烟尘处理技术路线是一致的,故这里将锥玻璃和屏玻璃的颗粒物排放情况统一进行说明。但需要指出的是,虽然技术路线一致,但要求的除尘效率却是有差异的,锥玻璃由于排放铅尘,故要求更高;屏玻璃由于烟气中不含铅尘,其除尘效率可以要求相对较低。表3是国内部分现有生产线的烟气颗粒物排放水平。可见,目前,多数企业采用电除尘技术,颗
粒物排放水平有高有底,但大部分能够达到50 mg/Nm3的水平。
表3 现有玻璃生产线烟气颗粒物排放水平*
单位:mg/Nm
生产线 产品类别 前期 中期 后期 编号
1(宝石) 管玻璃 26.8 35.8 48.4
2(赛格三星) 屏玻璃 16.29 - -
3(赛格三星) 锥玻璃 15.33 - -
4(上海旭硝子) 锥玻璃 180.8 180.2 210.5
5(安彩) 锥玻璃 9.74 - -
6安飞) 屏玻璃 52 - - 除尘技术 调湿塔+2EP 半干法+2EP 半干法+2EP 调湿塔+2EP 调湿塔+3EP 调湿塔+2EP 3
*)由于上报数据可能存在偏差,如缺少含氧量多少情况下的排放浓度,故此表数据仅供参考。
表4是目前欧盟几条电子玻璃生产线烟气颗粒物的实际排放数据。欧盟大部分生产线采用的是电除尘技术,这与我国目前生产线采用的除尘技术是一致的;另外,也有少数企业采用布袋除尘技术。由表4可见,它们的颗粒物排放水均低于20mg/Nm3,这说明采用电除尘技术是完全可达到较低排放水平的。
表4 欧盟电子玻璃生产线烟气颗粒物排放水平
生产线 产品类别 燃料 排放浓度 吨产品排放量污染控制技术
3编号 单位:mg/NmKg/t
SG1 屏玻璃 天然气或油10 0.033 EP+SCR SG2 锥玻璃 天然气或油3 0.006 布袋除尘器
SG3 屏玻璃 天然气
(B)国外玻璃行业烟气颗粒物排放标准
表5是国外电子玻璃颗粒物排放标准,可见大部分国家将颗粒物控制在50mg/Nm3以内,欧盟IPPC指令BAT排放标准则低于30mg mg/Nm3。
表5 国外电子玻璃颗粒物排放限值
国别
限值* 美国 卢森堡 0.25 kg/t (燃气) 350 mg/Nm0.325 kg/t(燃油) 奥地利 50 mg/Nm3日本 100~200
3mg/Nm 欧盟IPPC 5~30 350 mg/Nm 3mg/Nm 英国
*)浓度限值均在O2含量在8%条件下。
(C)烟气颗粒物限值的确定
综上所述,按现有除尘技术水平,对比国外相关排放标准,现有源为50mg/Nm3是比较合适
的;新源定为30mg/Nm3。
(4)铅尘的排放限值的确定
(A)控制铅尘的其他途径
上述烟气除尘技术外是削减铅尘排放的主要手段,但还存在如下两种辅助途径可控制电子含铅玻璃铅尘排放。
1、原料的改进。为防止显像管工作时X射线的辐射,在彩锥玻璃生产的原料中要投入23%○
的铅。目前,含铅原料有两种:氧化铅和硅酸铅。根据报道,采用硅酸铅作为原料,可以提高利用率,烟气排铅量可大大减少。但也有企业反映,使用硅酸铅作为原料,并不能显著降低烟气的排铅量。另外,使用硅酸铅生产1吨玻璃比用氧化铅成本高400~500元。因此,本标准未将原料作为确定排放限值的考虑因素。
2、熔炉运行状况。随着窑炉炉龄的增加,熔炉燃烧效率降低、烟道逐渐堵赛,烟气排放情○
况恶化,铅尘浓度也随之发生变化。铅尘排放的初始浓度一般从300~1000mg/Nm3不等,平均在700 mg/Nm3以上。根据某玻壳厂锥玻璃池炉烟气排放情况的经验,锥玻璃池炉运行中期铅尘浓度约为前期的2倍,后期约为前期的3倍。可见,铅尘的实际排放水平,与炉窑的设计和运行关系密切。
(B)现有源的排放水平
经过处理后,现有生产线的排放水平,见表6。
表6 现有含铅玻璃生产线烟气排铅水平*
单位:mg/Nm
生产线
编号
1(上海硝子)
2(安彩1线)
3(安彩2线)
4(安彩)
5(宝石)
6(赛格三星)
7(咸阳彩虹) 产品类别 前期 中期 后期 除尘技术 3锥玻璃 8.07 锥玻璃 0.05 锥玻璃 0.54 锥玻璃 0.16 锥玻璃 0.44 锥玻璃 0.807 锥玻璃 0.2-2 12.61 15.35 2EP 3.1 - 3EP 2.59 - 3EP 0.31 - 4EP 8 17 2EP - - 2EP(1备用) 约4 约6 2EP
*)由于上报数据可能存在偏差,如缺少含氧量多少情况下的排放浓度,故此表数据仅供参考。
(C)国外玻璃行业铅排放限值
表7是各国电子玻璃铅尘排放限值。美国对铅的排放要求最为严格,规定各类炼铅熔炉铅尘
排放浓度不得高于2mg/Nm3。绝大部分欧盟国家已将铅控制在5 mg/Nm3以内,其治理技术采用的是电除尘和布袋除尘技术,污染物治理的技术路线与我国现有企业采用的技术路线完全相同。虽然日本的铅尘国家排放限值20mg/Nm3,相对宽松,但该标准是1977年(平成11年)制定的,是按当时的技术路线制订的,并且后来的地方限值为7mg/Nm3,已明显地提高了控制要求。此外,目前日本国内已经没有锥玻璃、管玻璃等含铅电子玻璃生产线,因此,20mg/Nm3限值参考意义并不大。
表7 国外电子玻璃铅排放限值
国别
排放限值
3单位:mg/Nm
(D)限值的确定 美国 日本 20(国标)2 5
目前我国锥玻璃管玻璃等含铅电子玻璃产能居世界第一,而美国、日本等国基本都已淘汰。行业铅尘排放量大,根估算,电子玻璃行业年铅尘年排放量约177.8吨。故需严格控制铅尘排放。
根据目前国内的烟尘控制技术比较成熟,与国外处理技术路线基本一致,参照欧盟等国的控制水平,现有生产线铅尘排放限值统一订为5mg/Nm3(0.0125kg/t)较为合适。而对于新源,无论从炉窑和除尘系统的设计上,还是设备的运行和维护上,都有可能采用最好的控制技术和管理措施,因此,应进一步加严控制,故将其控制在2.0mg/Nm3(0.005kg/t)以内。
根据目前的产量、规模和排放水平,标准实施后,若现有生产线全部达标,全国电子玻璃行业铅尘年排放量将削减约164吨,环境效益显著。
(5)SO2排放限值的确定
(A)不同含S量燃料SO2排放水平
虽然在市场价格上,低硫燃油价格要高于高硫燃油,但由于脱硫需要较大成本,此外,在使用电除尘器除尘之前,也需要烟气中酸性气体去除,所以一般倾向于采用低硫燃料。
最终排放水平是由燃料的选择和脱硫装置的效率决定的。由于生产安全性等原因,一般都有15%的烟气旁通量,在计算最终排放水平时,需将这部分考虑在内,见表8。
表8 不同燃料SO2排放水平(单位:mg/Nm3)
燃料 SO2初始排放
水平
天然气 300-1000
含1%S重油 1200-1800
含2%S重油 2200-2800脱硫装置经脱硫后浓度 效率 50% 150-500 60% 120-400 70% 90-300 60% 480-720 70% 360-540 80% 240-360 70% 660-840 80% 440-560
90% 220-280
(B)标准限值的确定
现有源限值为850 mg/Nm3。对燃烧重油的设施,根据表7的计算,采用含1%S重油,脱硫装置脱硫效率须大于60%,或者采用含2%S重油,脱硫效率达70%以上可达标。
新源限值定为500 mg/Nm3。对于燃烧重油的设施,根据表7的计算,采用含1%S重油、脱硫装置脱硫效率大于70%以上可达标;若采用含2%S重油,脱硫效率达80%以上。
对于采用天然气作为燃料的设施,基本上能达标。
(C)国外相关标准
表9是部分发达国家玻璃行业SO2限值,可见,与本标准第二阶段为500 mg/Nm3相比,基本上处于同一水平线上。
表9 国外玻璃行业SO2排放限值
国别 欧盟
200~500排放限值 天然气:
3单位:mg/Nm 重油:500-1200卢森堡 法国 荷兰 天然气:500 天然气:500500 500 重油:1500 重油:1500奥地利
§3.3.3 屏玻璃熔炉
由于屏玻璃熔炉烟气处理技术基本上与锥玻璃烟气相同,处理水平也相当。因此,除铅尘外,其他指标,如颗粒物、SO2和NOx等限值与锥玻璃、管玻璃熔炉相同,这里不再赘述。
§3.3.4 低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉
低熔点玻璃熔炉和支架玻杆熔炉,一般都是坩锅,采用间歇式生产方式。在常压下基本采用
全电加热方式, NOx和SO2等污染物排放水平很低,故本标准未对这两项污染物排放进行限制。但由于低熔焊料玻璃配料中铅含量高达75%,因此铅尘是一项重要的考核指标。此外,在配料、球磨、包装工序段,有大量粉尘排放,因此需制订颗粒物限值。
通常这些玻璃熔炉,由于规模较小,并且是间歇式生产,目前几乎都采用的是布袋除尘技术。布袋除尘器对工业废气的除尘效果好,可以补集0.1 um的细小粒子。用于玻璃熔炉的废气处理,除尘效率高达97%~99%。虽然布袋除尘器需要较高的维护费用,也较易堵塞,但相对于电除尘器昂贵的投资,布袋除尘器在规模较小的玻璃生产线上具有优势。
根据调查,目前国内有一个企业,排放水平见表10。
表10 低熔点玻璃熔炉烟气排铅水平
单位:mg/Nm
生产线 产品类别 前期 编号
1(珠海彩珠) 低熔点玻璃 3 中期 7 后期 除尘技术 312 布袋除尘
此外,根据欧盟某条线的数据,采用布袋除尘技术,铅尘平均排放浓度能达到3mg/Nm3(0.006kg/.t)。
由于间歇式生产玻璃熔炉是几个熔炉的烟气混合集中处理后排放,情况较为复杂,本标准未规定吨产品排放量限值,而是规定了浓度限值和去除率。本标准将铅尘排放限值统一订为5mg/Nm3,而颗粒物限值为50mg/Nm3。此时,除尘器的去除率应保证在99%以上。
§3.3.5 NOx排放限值的确定
(1)氮氧化物的来源
玻璃废气中NOx产生主要来源于三方面:1)原料中少量硝酸盐分解,如约4%的NaNO3;2)燃料中含氮物质的燃烧;3)空气中氮的燃烧,即热NOx,这是最主要的。当温度高于1300℃,空气中氮气便会与氧气反应生成NOx,而玻璃熔炉燃烧火焰温度高达1650℃~2000℃,故生成大量NOx。氮氧化物NOx主要是指一氧化氮NO和二氧化氮NO2。玻璃熔窑废气中的NOx,初始90~95%为NO,但在排放过程中,随着温度的下降而逐渐转化为NO2。一般初始排放浓度为1800~2500mg/Nm3。
控制热NOx的排放一般采用综合控制的方式,但主要采取降低炉内温度和减少燃烧空气量的措施。
(2)纯氧燃烧技术
纯氧气助燃,是燃料燃烧时直接使用氧气助燃,一般含氧量大于90%。使用纯氧燃烧技术,不仅可以节约燃料,而且能有效控制排出的烟尘和氮氧化物等问题。一般而言,采用纯氧助燃技术,废气产生量可以降低70~85%(高低取决于氧气的纯度)。
采用纯氧助燃,由于氮气得到分离,燃烧生成的氮氧化物的大大降低。但由于原料中含氮、燃料含氮(天然气中含2~15%的氮),加之纯氧燃烧温度较高,即使含量很低的N2也有可能转化成氮氧化物。因此,尽量减少空气进入熔炉至关重要。一般情况下,NOx排放量可以削减70~90%。对于电子玻璃工业,采用纯氧助燃技术,NOx排放能达到1~2kg/t玻璃的排放水平。目前,在我国已有3台锥炉成功运行。
(3)改进燃烧技术
目前,包括分层燃烧技术 采用低的空气过剩系数以及选用低氮喷枪等措施。根据欧盟有关资料报道,综合采取这些措施,氮氧化物的排放水平可以达到600~850 mg/Nm3。但这些技术在我国尚未完全掌握。
(4)二次措施
二次措施是指对熔窑废气中已经产生的NOx进行处理,从而降低废气排放时的NOx浓度和NOx的排放量,主要的二次措施包括:3R技术、SCR和SNCR脱硝技术。
(A)3R技术
3R的含义是在蓄热室(Regenerator)里进行反应(Reaction)和还原(Reduction),其特点是向蓄热室添加天然气等碳氢燃料,使其与蓄热室废气中的NOx发生反应而生成对环境无害的氮气和水蒸汽,并对这种废气有控制的进行燃烧。研究结果表明:与其他除NOx的技术相比,该技术可同时适用于浮法玻璃熔窑和瓶罐玻璃熔窑,具有应用范围广、操作使用方便、不使用化学药品、运行成本低和除NOx效果好等优点,采用该项技术,玻璃熔窑废气中的NOx生成量可减少80%以上。
(B)选择性催化还原法(SCR法)
选择性催化还原法是指在废气处理过程中使用氨水(NH3)作还原剂、在特殊的合金催化剂的催化作用下,使NH3与废气中的NO在催化剂表面进行还原反应而生成对环境无害的氮气和水蒸汽。由于采用了特殊的催化剂,该方法可在较低温度下使用,废气处理温度可降至250~450℃,其除NOx的效率可达80~90%,但运行成本较高。目前,国内已有1企业采用该技术,脱硝效率
可达72~83%,NOx排放能达到小于500mg/Nm3,见图11。
表11 采用SCR技术NO2排放水平
生产线 CH1(锥玻璃) CH2(屏玻璃)CH3(屏玻璃)
平均排放浓度 350 282 389 3单位:mg/Nm
(C)非催化选择性还原法(SNCR法)
非催化选择性还原法是指在废气处理过程中使用氨水(NH3)来将玻璃熔窑废气中的NOx还原,生成对环境无害的氮气和水蒸汽。采用该方法的反应温度较高,最佳反应温度为950℃左右,其除NOx的效率低于3R 技术和SCR法,但运行成本较低,近年来也有用尿素取代氨水作还原剂的报道。
(5)国外电子玻璃氮氧化物排放标准
国外玻璃行业NOx(以NO2计)见表12,在不同的技术选择下,对应不同的控制水平,最低的能达到500 mg/Nm3,而高的则达2000 mg/Nm3。
表12 国外玻璃行业NO2排放限值 欧盟BAT 卢森堡
600~850
500 (一次措施) 排放限值 500~700 (采用3R技3单位:mg/Nm 术) (纯氧助燃或
二次措施) 国别 奥地利 芬兰 2.5~4 kg/t 法国 荷兰 500~1500700~2000 1400~18002.1~4 kg/t
(6)氮氧化物限值确定
对于现有生产线,按目前的技术水平,若采用空气燃烧的熔炉,NOx限值定为1500 mg/Nm3(采用纯氧助燃的除外)较为实际。若采用纯氧助燃的熔炉,由于NOx可大大削减,故NOx限值定为1.5kg/t(锥炉)和1.8kg/t(屏炉),这与空气燃烧熔炉的新源排放水平相当。
新源由于可采用两种方案:1)纯氧燃烧,或2)3R脱氮技术。上述两种方案,均可基本解决NOx排放问题。新源限值确定为600 mg/Nm3,即锥炉1.5kg/t和屏炉1.8kg/t。
§3.3.6 HCl排放限值的确定
(1)HCl的来源和污染控制技术
HCl的排放主要来源于原料中含有的氯化物杂质、少部分来源于碎玻璃和燃料中的氯化物杂质。例如,作为原料的纯碱,NaCl杂质含量约为0.05~0.15%。
HCl的削减可采取如合理选择原料、改进熔炉燃烧方式等工艺措施,也可采用烟气治理技术。实际上,在烟气通过加湿塔进行脱硫的过程中,由于HCl属于酸性气体,可与碱发生中和反应而得到去除。例如,采用半干法脱硫,碱为碳酸钠时,HCl的去除率能达到90%以上。
(2)HCl限值的确定
由于目前国内玻璃行业暂缺乏对HCl排放的实际监测数据,这里引用欧盟几家电子玻璃生产线HCl排放水平作为参考,见表13。
表13 欧盟电子玻璃生产线HCl排放水平
生产线 排放浓度 吨产品排放量 产品类别 燃料 3编号 单位:mg/NmKg/t
SG1 屏玻璃 天然气或油1 0.003
SG2 锥玻璃 天然气或油2 0.009
SG3 屏玻璃 天然气 1 0.001
天然气 0.4 0.001 SG4(19%O2) 屏玻璃
SG5(20%O2) 锥玻璃 天然气 1.6 0.007
国外HCl排放标准见表14,可见,大部分都控制在30mg/Nm3的水平。
表14 国外玻璃行业HCl排放标准
国别
排放限值 3单位:mg/Nm 欧盟IPPC 卢森堡 奥地利 荷兰
由于目前电子玻璃国内外原料、制造工艺相差不大,污染物排放特性和污染物处理技术类似,因此,本标准暂将HCl限值定为30mg/Nm3,这与欧盟大部分国家处于同一水平。
§3.4 排气筒高度
规定排气筒高度的实质与GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》规定的“最高允许排放速率”指标是相同的,均是为了保证高烟囱排放的污染物的落地浓度符合人类健康与生态环境,即环境空气质量的要求。制订的原理为大气扩散模式。
在本标准中,如果排放含铅污染物,排气筒高度以铅尘扩散为准;如果不含铅,则以颗粒物扩散为准确定烟囱高度。根据生产能力大小的不同,其排气筒最低允许高度也不同。根据计算得出的排放速率,排气筒高度可由GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》表2得出。例如,某锥玻璃生产线出料量为360吨/天,按照排放限值5mg/Nm3(0.0125kg/t)计算,铅尘的最大排放速率为1.88kg/h,可确定排气筒高度至少为80m。
4. 水污染物排放指标选取及限值确定
§4.1.电子工业废水排放特性
电子工业废水主要分为:研磨废水、模具车间排放的电镀废水以及含油碎玻璃废水。此外还有非接触性冷却水和生活污水,但由于污染较轻或不属于工业废水,故本标准未对其排放作要求。此外,由于有相关的电镀废水排放标准,因此本标准也不对模具车间的电镀废水排放规定限值。 §4.2.电子工业废水排放限值确定
§4.2.1 排放特性和处理工艺
本标准主要针对电子玻璃工业研磨废水和相关接触性冲洗水制订限值。这部分废水主要污染因子为悬浮物、COD、油类以及铅等。目前,绝大多数采用絮凝沉降法进行处理。处理工艺包括混合反应、混凝、沉淀、过滤等流程。处理后的水大部分可循环利用,沉淀后的污泥经浓缩槽浓缩,脱水后外运。图3是一个典型的研磨废水处理实例工艺流程图。
图3 研磨废水处理工艺实例流程图
§4.2.2 现有设施废水排放水平
表15是部分现有设施废水排放水平。从表中可见,pH值都能达到6~9。SS等污染物处理水平相差较大,60%以上能达到30mg/L;COD基本上小于60mg/L;Pb的排放浓度均小于0.5mg/L,油类基本上都小于5mg/L。
表15 现有企业废水实际排放水平(单位:mg/L)
编号 pH SS COD Pb 油类
1 6.4 54.5 37.2 0.06 -
2 8.4~8.7 1.0 - 0.3 -
3 7.6~7.8 18 50.5 - -
4 6~9
5 7.5~7.9 63 19~24 0.037 -
6 7.7~8.1 86~113 37.1~79.6ND 2.6~4.6
7 7.7~7.9 29~35 63.6~71.1- 2.3~4.3 8 7.7~8.2 18.2~30.851.4~150 - 4.1~13.7
§4.2.3 标准限值确定
(1)指标设置 由于我国水污染物排放标准绝大部分都是以浓度指标进行控制的,考虑到标准的衔接和监测上的便利,因此本标准规定了污染物日最大允许排放浓度限值指标。
本标准同时也规定了单位产品排放量限值指标。采用吨产品排放量限值对废水排放进行考核,主要基于如下几点考虑:
○1、吨产品排放量直接反映了污染源的排放水平的高低,衡量污染源排放强度最为本质的指标。
○2、电子玻璃工业中,水污染物排放量与玻璃出料量具有相关性,出料量越大,其污染物排放量越大,因此采用吨产品排放量能真实考核污染源的排放水平。
○3、采用吨产品排放量指标可避免稀释排放的问题。
○4、由于电子玻璃耗水量较大,目前有些企业水循环利用率已经达到了90%,因此,从节约水资源的角度出发,鼓励废水循环利用,采用污染物排放负荷指标(即吨产品排放量)较为合适。
○5、根据研磨废水的排放特性、目前的处理技术以及实际排放水平,若能达到吨产品排放量限值,有毒污染物(铅)的瞬时排放浓度也不太可能超过环境容许的水平。
(2)排放限值的确定
吨产品排放的确定与排放浓度密切相关。根据目前的处理技术和水平,排放水平以及国外标准,pH值定为6~9;SS为70mg/L;COD为100mg/L;油类5mg/L;Pb为0.5mg/L。
计算吨产品排放量首先应确定吨产品玻璃耗水量。研磨废水占电子玻璃废水排放的主体。研磨不同的电子玻璃制品,耗水量一般是不同的。例如,每研磨一吨屏玻璃,需耗水10m3左右,但研磨锥玻璃则耗水量较小。此外,一般情况下,研磨废水将循环利用,水循环利用率可达90%。根据目前现有企业用水量,生产一吨电子玻璃耗水量大于3m3。根据欧盟的数据,生产每吨锥玻璃需耗水3.6m3。为方便考核,本标准以实际熔炉出料量作为产品产量。根据前面的浓度限值,按平均每吨玻璃排水量3.6m3计,可得出相应的吨产品排放限值为:SS为0.25kg/t;COD 为0.36kg/t;油类0.18kg/t;Pb为0.018kg/t。
(3)预处理标准
当玻璃工业废水未直接排放,而是排放到末端建有二级城镇污水处理厂时,这时应当达到预处理标准规定的限值和要求。预处理标准,除了基于处理技术制订,还应遵循两个原则:1)不能对城市污水处理厂的正常运行产生“干扰”;2)不得导致“穿透”排放(即由于城镇污水处理厂无法处理某些污染物,导致这些污染物“穿透”污水处理厂而排放到环境水体)。
对于常规污染物,如SS、BOD5等,由于二级城镇污水处理厂完全有能力进行处理,因此可放宽限值。由于玻璃工业废水主要污染物为SS,二级城镇污水处理厂完全有能力对其进行去除,因此预处理标准未对这项指标规定限值。但对COD、油类和Pb,由于二级城镇污水处理厂无法保证其去除率,因此预处理标准与直接排放限值相当。
§4.2.4 国内外相关标准
国外电子玻璃工业排放标准和GB 8978-1996《污水综合排放标准》见表16。
表16 电子玻璃工业相关废水排放限值
国别 pH SS COD Pb 油类
100~130 欧盟IPPC 6.5~9
美国BPT 6~9 0.30kg/t- 0.039kg/t 0.26kg/t
美国NSPS 6~9 0.26kg/t- 0.0009kg/t 0.26kg/t
美国预处理标准 6~9 - - - 0.26kg/t
德国 - 30 130 0.5 -
GB 8978-1996 6~9 70 mg/L 100 mg/L 1.0 mg/L 10 mg/L 污水综合排放标准
5. 相关技术规定和监测要求
§5.1 技术管理规定的说明
§5.1.1 黑白玻壳执行限值问题
由于黑白显像管玻璃成分属锂铅钡硅酸盐,含铅(PbO)量为2.5~3.6%。我国目前黑白玻壳产量约每年3.4万吨。若按黑白玻壳中的氧化铅的含量为3.4%计,铅挥发量按5%计,若不加控制,每年黑白玻壳铅的排放量大约为78.7吨。因此,必须加以控制。为了管理方便,黑白显像管的大气污染物可参照表1和表2中锥玻璃、管玻璃熔炉排放限值执行。
§5.1.2 碎玻璃生产监督管理
碎玻璃是收集或生产过程中产生的废品,可作为电子玻璃原料,其目的在于降低熔点,从而降低能耗。根据欧盟的研究报告,每增加10%的碎玻璃量,在熔化过程中将节能2~3%。目前,电子玻璃工业大部分采用碎玻璃作为生产玻壳的原料,这些碎玻璃也包括含铅碎玻璃。根据标准编制组调研发现,碎玻璃,特别是含铅碎玻璃的来源比较复杂:有的是在本厂废品或单独熔制,烟气与锥炉排放烟气一合并处理;而有则转包给未有任何处理设施的企业代为生产,而这些代加工企业普遍技术落后,没有任何处理设施。初步估计全国每年仅碎玻璃铅尘排放量就达133吨。因此本标准特别针对碎玻璃生产,制订如下规定:“在熔炉中加入含铅碎玻璃时,应报告碎玻璃来源和生产碎玻璃设施,环保部门按本标准锥玻璃大气污染物排放限值对生产企业排放进行监督”,以期将这部分排放统一纳入锥玻璃、管玻璃的废气处理系统中,削减铅尘的排放。
§5.1.3 除尘系统的规定
标准编制组在调研中发现,铅尘最终排放水平与实际的除尘设备日常维护水平息息相关。同样的除尘技术和污染治理工艺,在运行状况良好和一般情况下,其排放水平相差较大。静电除尘器运行一段时间后,电场内极板上聚积大量粉尘,粉尘粘在极板上很难振打下来,所以极板上的粉尘越积越厚,设备性能逐渐下降,影响除尘效果。因此静电除尘器运行时需定期维护和清理。在除尘设备维护期间,若不采取措施,运行后期排放可能远远高于正常情况下的排放水平。此外,考虑除尘设备运行过程中出现意外事故,导致事故排放。因此,本标准规定“排放含铅尘的除尘系统,应设置备用除尘器,以便对除尘器定期维护和出现故障时启用。”
§5.1.4 纯氧助燃熔炉
已在“§3.2.2 浓度指标与吨产品排放量”说明,这里不再赘述。
§5.1.4 除尘收集的铅尘
根据电子玻璃目前除尘工艺,在调湿塔采用半干法除硫降温过程中,在塔底也会汇集大量铅尘;此外电除尘定期清洗也会产生大量铅尘。由于铅是有毒物质,宜回收利用,或按危险废物集中处置,不得随意丢弃或转让。
§5.2 监测
本标准的监测规定与其他行业的污染物排放标准规定的内容基本类似,这里不再赘述。这里对在采用吨产品污染物排放量指标时如何计算产品产量做一简要说明。
计算大气污染物吨产品排放量,需确定:1)监测时段内产品产量,理论上可由积分获得;2)监测时段内污染物的排放量,理论上可通过排放浓度与烟气量或排水量乘积的积分求得。
由于根据电子玻璃熔炉工艺特点,一般情况下,玻璃熔炉日出料量Pd(单位:t/d)较为稳定,可作为单位时间产品产量。污染物的排放量,在实际监测中,也以求和再取平均的方式获得。
计算大气污染物吨产品排放量时,污染物的平均排放量W(单位:kg),可由排放浓度C(单位:mg/Nm3)乘以烟气量Q得出,此时,吨产品排放量Ma(单位:kg/t):
WMa==P∫t00C(t)Q(t)dt
∫t0=∑c×qii=1ni
0P(t)dtn×Pd×2.4×10−5 (7)
式(7)中,n为监测频率,ci是第i个浓度值(单位:mg/Nm3),qi为该浓度下的烟气量,Pd为烟气排放对应熔炉日出料量(单位:t/d)。
同理,计算水污染物吨产品排放量时,污染物的排放量W(单位:kg),可由排放浓度C(单位:mg/L)乘以流量Q(单位:m3/s)得出,此时,吨产品排放量Mw(单位:kg/t):
WMw==P∫t00C(t)Q(t)dt
∫t0=∑c×qii=1ni
0P(t)dtn×Pd×86.4 (8)
式(8)中,n为监测频率,ci是第i个浓度值(单位:mg/L),qi为该浓度下对应的流速(单位:
m3/s),Pd为对应熔炉日出料量(单位:t/d)。
6. 经济评估及环境效益
§6.1 经济评估
电子玻璃环保投入包括大气污染物控制设施成本和废水处理设施成本。
目前,绝大多数生产线都采用调湿塔+电除尘系统,现有部分设施投资和运行成本见表17。采用电除尘设备,一次性投资较大,建一套池炉烟气排放除尘系统约1000左右,每增加1个电场,投资成本约增加15~20%。一般情况下,每套设备年运行费用在400万元左右。如果增加脱硫、脱氮处理设施,则投资在2000万左右,年运行费用约600万。
表17 部分生产线大气污染物控制设施费用(单位:万元)
生产线 设施说明 系统投资 年运行费用
1 (安彩一期) 3EP 1300 430.7 2(安彩三期)2EP 900 277.7 3(安彩信益)4EP 1200 526.2 4(宝石硝子)4EP(锥、屏两套) 1764 454.7 5(宝石电子)4EP(管玻璃) 848 148.9 6(上海硝子)2EP(两套) 2000 300
半干法脱硫(一套)+2EP(两套)7(赛格三星)5551 780 +SCR(两套)
半干法脱硫(一套)+2EP(一套)8(赛格三星)2931 650 +SCR(一套)
废水处理设施费用,包括研磨废水处理设施和电镀废水处理设施的费用。由于研磨废水水量大,设施规模也较大,因此研磨废水处理设施成本是废水处理设施费用的主要部分。部分企业研磨废水处理设施费用见表18。
表18 废水处理设施费用统计(单位:万元)
生产线
1(赛格三星)
2(咸阳彩虹)
3(宝石硝子)
4(安彩) 设施说明 系统投资 年运行费用 吨水处理费用 絮凝沉降法 890 絮凝沉降法 1.92元/吨 絮凝沉降法 951 85 2000(共四絮凝沉降法 1300 0.82元/吨 期工程)
表19是部分电子玻璃建设工程,环保投资占工程总投资的比例。由表19可见,电子玻璃电子玻璃工业环保投资虽大,但是从环保投资占总投资的比例来看一般在3~4%之间,与其他行业相比,还是不够高的。因此,本标准实施后,在经济上是可以承受的。
表19 部分电子玻璃企业环保投资占工程总投资比例
环保投资 工程总投资 环保投资占工程
(单位:万元)(单位:亿元)投资的比例
深圳赛格三星 9376 36.5 2.57%
安彩信义 6540 16.7 3.91%
5924.5
安彩四期 13.8 4.3% (其中:“以新带
老”约1209.5)
宝石玻管三期扩建 170 0.2998 3.9% 工程
§6.2 环境效益
本标准实施后,主要的环境效益体现在如下几个方面:
1、铅尘的排放问题将得到有效的控制。在标准编制过程,既考虑了现有技术水平,又考虑了环境风险,将标准值定为5mg/Nm3(新源2mg/Nm3)。根据目前的产量、规模和排放水平,标准实施后,若现有生产线全部达标,全国电子玻璃行业铅尘,年排放量将削减约164吨,削减幅度高达89%,环境效益显著。
2、其他大气污染物排放量也将得到一定削减。初步估计,年NOx将削减约6000吨。
3、促进废水的再利用,节约水资源。由于本标准对废水规定了吨产品排放量指标,将不仅可削减污染物排放总量,还有利于刺激废水的循环利用。
此外,本标准将空气燃烧和纯氧助燃区分对待,有助于促进该行业技术进步和清洁生产。据估计,采用纯氧助燃技术,可节约能耗35%以上,废气量减少到空气助燃的五分之一、NOx排放量减少高达60%、出料量增加18%。标准中充分考虑了纯氧助燃的工艺特点,有区别地规定限值;有针对性地引导新(扩、改)生产线逐步采用纯氧助燃工艺路线。