國內外平板玻璃熔窯大氣污染物排放標準研究

平板玻璃是國民經濟重要的基礎建材產業，我國平板玻璃產量自1989年至今已連續29年居世界第一，產量約占全球總產量的60%。由于燃料結構多樣，玻璃熔窯煙氣成分復雜、污染物初始濃度高，廢氣污染治理難度較大。此外，玻璃熔窯具有點火后無法停窯檢修、停窯即報廢的特性，在余熱鍋爐檢修、廢氣治理設施故障的情況下，熔窯煙氣通過旁路超標直排的現象較普遍。本文旨在通過對比研究國內外平板玻璃大氣污染物排放標準，借鑒國外標準制定思路和先進管理經驗，提出我國平板玻璃工業大氣污染物排放標準的修改建議，從而提高我國平板玻璃工業大氣污染管控水平。

 

2011年，我國發布《平板玻璃工業大氣污染物排放標準》(GB26453-2011)，標準明確了玻璃熔窯排放的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氫、氟化物等大氣污染物排放限值[1]。排放標準發布后，平板玻璃制造企業陸續完成脫硫、除塵、脫硝設施建設，2015年較2010年單位產品顆粒物排放量下降7.7%，氮氧化物排放量下降20.2%，二氧化硫排放量下降10.3%，大大推動了平板玻璃工業大氣污染物減排。

 

玻璃熔窯具有啟運后停產即報廢的特殊性，一旦余熱發電系統或煙氣治理設施故障，不可避免存在煙氣超標直排現象。目前排放標準對此尚無約束，僅《排污許可證申請與核發技術規范玻璃工業——平板玻璃》(HJ856-2017)要求“有旁路煙道的平板玻璃工業排污單位應在旁路煙道安裝顆粒物、二氧化硫、氮氧化物自動監控設備”。

 

美國的大氣污染物排放標準體系比較復雜，包括排放指南(Emission Guidance)、州實施計劃(StateImplementation Plan)、新建固定污染源排放標準(NewSource Performance Standard)和全國有害大氣污染物排放標準(National Emission Standard for Hazardous AirPollutants)。平板玻璃排放限值在以下標準中均有要求：一是針對常規污染物的新源標準(NSPS)，其中40 CFR Part 60 Subpart CC(1989年修訂)為玻璃工業[4];二是針對189種空氣毒物的危險空氣污染物標準(NESHAP)，其中40 CFR Part 63 Subpart SSSSSS(2007年修訂)為玻璃工業。兩個排放標準均適用于熔窯設計規模4.55 t/d及以上的容器玻璃、平板玻璃、玻璃纖維和電子顯示器玻璃等，本文引用其中平板玻璃相關標準。NSPS標準控制的常規污染物包括顆粒物PM、SO2、NOx，NESHAP標準控制的大氣污染物包括PM、HAP(As、Cd、Cr、Pb、Mn、Ni)。

 

美國玻璃熔窯使用的燃料一般為氣或油，對平板玻璃熔窯而言，NSPS標準中不同燃料的PM排放限值一致、均為0.225 g/kg玻璃。NESHAP為控制凝聚在顆粒物上的重金屬，限值更為嚴格，為0.1 g/kg玻璃。美國標準里污染物控制指標主要采用“單位產品排放量”，一般通過自動監測系統取得30 d滑動平均值。

 

此外，美國各州玻璃廠排污許可證對熔窯維護、污染控制設施維護以及低產率等非正常生產期間的排放做出細化規定。一是采取總量控制，將非正常生產期間廢氣排放量計入年度排放總量，非正常生產期間的廢氣排放濃度可豁免。二是限定非正常生產總時長，在此期間，廢氣排放濃度可豁免。三是規定非正常生產期間的廢氣排放量限值。

 

歐盟于2010年發布工業排放指令(2010/75/EU)，之后發布玻璃工業最佳可行技術(BAT)參考文件[6-7]。對于平板玻璃熔窯，顆粒物控制技術包括靜電或袋式除塵器，相應排放控制水平小于10～20 mg/m3;氮氧化物一次措施從源頭上控制，包括燃燒參數優化調整(如降低空氣/燃料比、分級燃燒、低氮燃燒等)、Fenix技術、全氧或富氧燃燒等，二次措施主要包括SCR等，相應排放控制水平為400～800 mg/m3;歐洲平板玻璃熔窯燃料多采用氣或油，二氧化硫控制技術主要為控制燃料及原輔材料含硫量等一次措施、干法或半干法等二次措施，相應排放控制水平為燃氣小于300～500 mg/m3、燃油500～1 300 mg/m3。歐盟BAT還給出氯化氫、氟化氫、重金屬(As、Co、Ni、Cd、Se、Cr6+和Sb、Pb、Cr、Cu、Mn、V、Sn)、一氧化碳以及氨等指標。歐盟BAT排放濃度計量方法分為兩種：一是連續監測，按日均值進行評價;二是間斷性監測，按3次監測(每次不少于30 min)取平均值，對蓄熱式熔窯而言，每次監測周期需包含至少兩次換火。

 

4.1污染物項目

 

我國排放標準管控的玻璃熔窯大氣污染物有顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氫和氟化物，基本涵蓋主要污染物排放。對比美國、歐盟標準，熔窯大氣污染物項目還可能包括重金屬等。

 

4.2排放限值

 

從標準限值對比來看，考慮到我國標準控制的是小時平均濃度，美國控制30 d滑動平均值，歐盟BAT控制日均值或3次監測平均值，我國排放限值基本與美國和歐盟BAT控制水平相當。此外，我國為適應藍天保衛戰的管控要求，在平板玻璃排放標準修改單提出了重點地區特別排放限值，并公開征求意見，特排限值已達到并嚴于歐盟BAT水平。

 

4.3非正常排放的規定

 

玻璃熔窯點火初期需要烤窯烘爐，時長需25～30 d，其間由于煙氣溫度過低，不能滿足煙氣治理設施運行條件，煙氣需直排;點火后在窯齡內不能停爐，設備檢修及工藝設備運轉異常以及環保治理設施檢修等情況下，煙氣需旁路直排。美國平板玻璃企業排污許可證中的精細化控制規定值得借鑒：一是采取總量控制，即將非正常生產期間排放量計入年度排放總量進行考核，非正常排放期間的排放濃度可豁免，待排放正常后重新開始按照30 d移動均值進行控制;二是限定非正常生產的總時長，例如，俄克拉何馬州準許玻璃廠每年有36 h空氣污染防控設施維護時間，在此期間排放濃度可豁免;三是限定非正常生產期間的排放量，例如，美國密歇根州規定烤窯30 d內，二氧化硫、氮氧化物排放量限值分別為3224磅/d、6 996磅/d;投產后一年內通過旁路排放時間不得超過144 h;上述三種方式可組合使用。

 

我國平板玻璃工業大氣排放標準基本能涵蓋主要污染物排放，建議參考美國、歐盟標準，增加重金屬、氨等污染物因子，對玻璃熔窯大氣污染物排放進行全面控制。我國排放限值已與美國、歐盟BAT控制水平相當，建議盡快增加重點地區特別排放限值。建議借鑒美國平板玻璃企業大氣排污許可證，對非正常排放實施精細化管控，提高環境監管的有效性。