水泥廠主要污染物和治理

1、蔣澤全蔣澤全 安全環(huán)保部安全環(huán)保部水泥廠主要污染物和治理水泥廠主要污染物和治理20122012年年3 3月月 水泥工業(yè)對(duì)大氣所產(chǎn)生影響的主要污染源是粉塵和廢氣。 粉塵主要是由于水泥生產(chǎn)過(guò)程中原、燃料和水泥成品儲(chǔ)運(yùn)，物料的破碎、烘干、粉磨、煅燒等工序產(chǎn)生的廢氣排放或逃逸而引起的。 水泥工業(yè)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生影響的廢氣中包括粉塵、SO2、NOX、CO2、HF等。 CO2由水泥生料CaCO3分解、燃料燃燒而產(chǎn)生的； SO2由生料、燃料中含硫成分在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生； NOX是空氣中的N2氣在高溫有氧燃燒條件下產(chǎn)生； HF是由于立窯廠采用螢石CaF2礦化劑，或者生料中的氟成分在煅燒過(guò)程中產(chǎn)生的有害廢氣。水泥行

2、業(yè)污染現(xiàn)狀粉塵 水泥廠中無(wú)論哪個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量粉塵并隨廢氣排出. 1、原材料制備系統(tǒng)粉塵排放。含石灰石破碎、粘土烘干、生料粉磨以及煤磨系統(tǒng)的除塵； 2、熟料燒成系統(tǒng)的粉塵排放； 3、水泥制成系統(tǒng)，水泥磨和水泥包裝及散裝過(guò)程中的粉塵排放。 原材料制備(原料烘干除外) 和水泥粉磨過(guò)程中排出的氣體一般為常溫含塵氣體，而原料烘干過(guò)程排出的氣體、 窯尾、窯頭(冷卻機(jī)) 排出的含塵氣體屬于高溫含塵氣體. 1、原料：主要由石灰石、粉煤灰、砂巖、鐵粉組成，經(jīng)原料磨制成生料粉。各個(gè)環(huán)節(jié)均產(chǎn)生粉塵：粉塵的產(chǎn)生原料庫(kù)和原料磨2、生料經(jīng)煅燒變成熟料，此過(guò)程產(chǎn)生污染物最大。粉塵的產(chǎn)生3、熟料與石膏、粉煤灰搭配，經(jīng)

3、過(guò)水泥磨粉磨，達(dá)到一定細(xì)度，產(chǎn)出水泥粉塵的產(chǎn)生粉塵的成分和危害 粉塵的主要成分： CaCO3、 CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO、Na2O、 K2O等。 水泥廠粉塵的危害對(duì)人體主要是塵肺病，產(chǎn)生塵肺病的主要原因，是粉塵中的主要成分SiO2。水泥廠收塵器控制特點(diǎn)生產(chǎn)工序煙塵性質(zhì)收塵器的特點(diǎn)主要控制內(nèi)容濾袋原料制備一般粉塵空間受限防結(jié)露滌綸針刺氈煤粉制備煤粉防爆型防爆防靜電腹膜烘干系統(tǒng)粉塵、水蒸氣防腐處理防腐、溫度高溫抗結(jié)露燒成窯頭（電）粉塵調(diào)比電阻輔助設(shè)備比電阻、溫度燒成窯尾（電）粉塵、水蒸氣防爆檢測(cè)、調(diào)比電阻比電阻、防爆、溫度燒成窯頭粉塵降溫設(shè)備溫度高溫濾料燒成窯尾粉塵、水蒸氣

4、降溫設(shè)備、防結(jié)露溫度高溫濾料立窯粉塵、水蒸氣降溫設(shè)備、防結(jié)露、腐蝕溫度高溫抗結(jié)露水泥制備粉塵、水蒸氣收塵器入口處理濃度高防結(jié)露腹膜濾料 電收塵器 在兩個(gè)曲率半徑相差極大的金屬板上（金屬絲和平版），通以高壓直流電，則在兩電極間形成不均勻電場(chǎng)，當(dāng)電壓升至某一數(shù)值，在曲率半徑小的電極附近氣體便發(fā)生電離，（稱為電暈放電），氣體電離生成陰離子和陽(yáng)離子，在電場(chǎng)力作用下便向不同極性的電極運(yùn)動(dòng)。水泥工業(yè)粉塵治理的常用收塵器 電收塵器外觀構(gòu)造：布袋收塵器具有以下的優(yōu)點(diǎn) 收塵效率高。即使捕集0.5m的細(xì)微粉塵，也有很高的收塵效率。 運(yùn)行穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)，很少受到處理風(fēng)量氣體和粉塵性質(zhì)以及生產(chǎn)設(shè)備工作不均勻的影響。

5、能捕集電收塵器難以捕集的粉塵，如導(dǎo)電性極為良好和導(dǎo)電性極差的粉塵。 操作技術(shù)比較簡(jiǎn)單。水泥工業(yè)粉塵治理的常用收塵器CO2的排放 生料煅燒成熟料過(guò)程CO2氣體的排放 在煅燒熟料過(guò)程中，窯中排放的CO2來(lái)源于水泥生料中的碳酸鈣分解和燃料燃燒。當(dāng)前，生產(chǎn)水泥熟料的主要原料為石灰石。 普通硅酸鹽水泥熟料含氧化鈣65%左右，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式CaCO3=CaO+CO2) 計(jì)算：每生產(chǎn)1噸熟料排放0.511噸CO2。 CO2的排放 2、由燃料燃燒所排放的CO2 當(dāng)煤發(fā)熱量為22000kJ/時(shí)，固定碳含量約65%左右，燃燒時(shí)、每噸煤產(chǎn)生2.38噸CO2。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式： C+O2=CO2 生產(chǎn)1噸熟料需

6、0.1610.296噸煤，因燃燒煤排放CO2 在0.3830.704噸。 3、消耗用電折算CO2排放量 每噸水泥平均電耗100kwh左右，折算生產(chǎn)電能排放CO2，每噸水泥電耗折算排放CO2為0.12噸。CO2的排放 每生產(chǎn)1噸水泥熟料，以上三個(gè)排放項(xiàng)目相加，排放CO2氣體1.1141.335噸。CO2的對(duì)環(huán)境的破壞 二氧化碳被稱為溫室氣體，具有吸熱和隔熱的功能。大氣中CO2氣體增多，使太陽(yáng)輻射到地球上的熱量無(wú)法向外層空間發(fā)散從而使地球氣候變暖。負(fù)面影晌：1) 地球上的病蟲害增加； 2)冰山熔化、海平面上升，沿海三角洲被淹沒。 3) 氣候反常，海洋風(fēng)暴增多； 4) 土地干旱，沙漠化面積增大。 根

7、據(jù)預(yù)測(cè)：如果地球表面溫度的升高按現(xiàn)在的速度繼續(xù)發(fā)展，到2050年全球溫度將上升24攝氏度，南北極地冰山將大幅度融化，導(dǎo)致海平面大大上升，一些島嶼國(guó)家和沿海城市將淹于水中，其中包括幾個(gè)著名的國(guó)際大城市：紐約，上海，東京和悉尼。CO2的減排 余熱利用減排CO2 (1) 烘干原燃料。 用廢氣的余熱烘干原燃料用廢氣的余熱烘干原燃料可省去烘干用煤可省去烘干用煤，生產(chǎn)每噸水泥熟料可省去烘干用煤0.02噸，減少0.0476噸CO2排放。 (2) 余熱發(fā)電。 建設(shè)純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，用廢氣的余熱進(jìn)行發(fā)電用廢氣的余熱進(jìn)行發(fā)電，每噸熟料發(fā)電35kwh以上，大約減少0.04噸CO2排放。CO2的減排 提高生產(chǎn)工藝水

8、平，降低熟料熱耗、降低煤耗。 加強(qiáng)生產(chǎn)工藝控制和配料，提高熟料質(zhì)量和熟料強(qiáng)度。 (1) 減少水泥熟料用量。一是磨制水泥在保證水泥性能的同時(shí)多加混合材，二是在拌制混凝土?xí)r使用替代水泥材料。 (2)大力發(fā)展綠色高性能混凝土代替常規(guī)混凝土。 大量節(jié)省水泥熟料。 磨細(xì)水淬礦渣和分級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰等或它們的復(fù)合成為凝膠材料的主要成分，從而使原料及能源消耗及CO2排放量大大減少。 大量使用工業(yè)廢渣為主的細(xì)摻料、復(fù)合細(xì)摻料和復(fù)合外加劑代替部分熟料，以降低污染，保護(hù)環(huán)境。 通過(guò)提高強(qiáng)度、減小結(jié)構(gòu)截面面積或結(jié)構(gòu)體積減少混凝土用量，從而節(jié)省水泥生產(chǎn)量。 (3)發(fā)展高標(biāo)號(hào)水泥。設(shè)立建筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使高質(zhì)量、高標(biāo)號(hào)水

9、泥和其他建材制品擴(kuò)大生產(chǎn)，促進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。 二氧化硫SO2 水泥工業(yè)廢氣中的SO2，主要來(lái)源于水泥原料或燃料中的含硫化合物，高溫氧化條件下生成的硫氧化物。 在新型干法生產(chǎn)線上，硫和鉀、鈉、氯一樣，是引起預(yù)熱器、引起預(yù)熱器、分解爐結(jié)皮堵塞的重要因素之一分解爐結(jié)皮堵塞的重要因素之一，是一種對(duì)生產(chǎn)有害、需要加以限制的一種組分需要加以限制的一種組分。由于在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)存在充足的鈣和一定量的鉀鈉，所形成的硫酸鹽揮發(fā)性較差、有80%以上殘留在熟料中。 二氧化硫SO2 GB 49152004水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（指溫度為273K，壓力為101325Pa時(shí)的狀態(tài)，簡(jiǎn)稱“標(biāo)態(tài)”。本

10、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的大氣污染物排放濃度均指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣中的數(shù)值） SO2規(guī)定限值排放濃度200mgm3 我工廠的實(shí)際情況SO2規(guī)定限值排放濃度10mgm3 水泥生產(chǎn)中減少SO2排放有下列幾種措施：更換原料；在生料磨內(nèi)吸收；加消石灰Ca（OH）2；設(shè)D-SOx旋風(fēng)筒；設(shè)水洗塔等。其中最簡(jiǎn)單有效的方最簡(jiǎn)單有效的方法就是在配料過(guò)程中選擇合適的硫、法就是在配料過(guò)程中選擇合適的硫、堿比堿比，同時(shí)在窯尾收塵系統(tǒng)中采用袋式除塵器。二氧化硫治理的措施 利用生料磨來(lái)降低SO2含量。窯尾廢氣進(jìn)入生料窯尾廢氣進(jìn)入生料粉磨粉磨，生料粉中CaCO3顆粒，與SO2形成一下反應(yīng)： CaCO3 +SO2 =CaSO3 + CO2

11、2 CaCO3 +2SO2 +O2=2CaSO4 +2CO2 另外，在生料粉磨烘干過(guò)程中，水分蒸發(fā)形成大量水蒸汽，也加速了CaCO3與SO2的反應(yīng)過(guò)程，吸收窯尾廢氣中SO2 近70% 變成CaSO4。 窯尾采用袋除塵器。袋除塵濾袋表面收集的K2O、Na2O等堿性物質(zhì)與通過(guò)濾袋的SO2 、NO2酸性物質(zhì)結(jié)合成鹽類，酸性氣體的濃度可削減30%60%。袋除塵器具備除塵和降低袋除塵器具備除塵和降低SO2 、NO2酸性有有害氣體的多種功能害氣體的多種功能。二氧化硫治理的措施氮氧化物（NOX） 在水泥熟料燒成過(guò)程中排放的NOx，主要來(lái)源于燃料高溫燃燒時(shí)、燃燒空氣中的N2在高溫狀態(tài)下與O2化合生成。其生成量

12、取決生成量取決于燃燒火焰溫度，火焰溫度越高、則于燃燒火焰溫度，火焰溫度越高、則N2被被氧化生成的氧化生成的NOx量越多。量越多。在新型干法生產(chǎn)系統(tǒng)中，由于50%60%的燃料是在溫度較低的分解爐中燃燒的。 NOX對(duì)人體危害程度對(duì)人體危害程度NOx濃度（ppm）對(duì)人體危害程度0.5連續(xù)接觸4h，肺細(xì)胞病理組織發(fā)生變化；連續(xù)接觸3-12個(gè)月，支氣管出現(xiàn)肺氣腫、感染、抵抗力減弱。1.0聞到臭味5.0聞到很強(qiáng)烈的臭味10-15眼、鼻、呼吸道受刺激803-5min內(nèi)引起胸痛100-150人在30min，至多1h內(nèi)就因肺氣腫死亡200人瞬即死亡中國(guó)大氣污染中國(guó)大氣污染已成為已成為全球關(guān)注的全球關(guān)注的焦點(diǎn)焦點(diǎn)

13、！v 2010年全國(guó)氮氧化物排放量年全國(guó)氮氧化物排放量2273.6萬(wàn)噸萬(wàn)噸，主要集中在火電、水主要集中在火電、水泥和機(jī)動(dòng)車行業(yè)。泥和機(jī)動(dòng)車行業(yè)。v我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要，明確提出，明確提出“十十二五二五”氮氧化物減排氮氧化物減排10%的約束性指標(biāo)的約束性指標(biāo)，對(duì)脫硝技術(shù)提出更高，對(duì)脫硝技術(shù)提出更高的要求。的要求。上海上海北京北京廣州廣州NOx控制迫在眉睫控制迫在眉睫水泥窯爐概況及水泥窯爐概況及NOxNOx排放現(xiàn)狀排放現(xiàn)狀v2010 年我國(guó)水泥產(chǎn)量為年我國(guó)水泥產(chǎn)量為18.68億噸，億噸，水泥企業(yè)近水泥企業(yè)近5000家家。v水泥煅燒產(chǎn)生大量水泥煅燒

14、產(chǎn)生大量NOx，排放濃度為，排放濃度為300mg/Nm32200mg/Nm3，每噸熟料約產(chǎn)生每噸熟料約產(chǎn)生1.5kg1.8kg氮氧化物。氮氧化物。v2010年全國(guó)水泥排放氮氧化物約年全國(guó)水泥排放氮氧化物約200萬(wàn)噸萬(wàn)噸，約占全國(guó)氮氧化物，約占全國(guó)氮氧化物排放排放總量的總量的10%， 僅次于電力行業(yè)和機(jī)動(dòng)車尾氣排放，僅次于電力行業(yè)和機(jī)動(dòng)車尾氣排放， 位居位居第三第三。 行業(yè)排放對(duì)行業(yè)排放對(duì)NOx污染的貢獻(xiàn)率污染的貢獻(xiàn)率水泥回轉(zhuǎn)窯工藝示意圖水泥回轉(zhuǎn)窯工藝示意圖國(guó)內(nèi)外水泥窯國(guó)內(nèi)外水泥窯NOxNOx排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)n國(guó)外水泥窯國(guó)外水泥窯NOx排放標(biāo)準(zhǔn)（排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/Nm3）奧地奧地利利比利比利時(shí)時(shí)德

15、國(guó)德國(guó)愛爾蘭愛爾蘭意大意大利利盧森盧森堡堡葡萄葡萄牙牙瑞典瑞典美國(guó)美國(guó)荷荷蘭蘭歐盟指歐盟指令令NOx5001800500*11300180080013002009001300200-500國(guó)際水泥工業(yè)對(duì)國(guó)際水泥工業(yè)對(duì)NOx排放限制最嚴(yán)格的是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定采用二次燃料的排放限制最嚴(yán)格的是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定采用二次燃料的替代率替代率60%時(shí)，其排放氮氧化物濃度不得超過(guò)時(shí)，其排放氮氧化物濃度不得超過(guò)500mgNO2/Nm3；二次燃料；二次燃料替代率為替代率為60%100%時(shí)，不大于時(shí)，不大于200 mgNO2/Nm3。 n我國(guó)水泥窯我國(guó)水泥窯NOx排放標(biāo)準(zhǔn)：排放標(biāo)準(zhǔn)：我國(guó)現(xiàn)執(zhí)行我國(guó)現(xiàn)執(zhí)行水泥工業(yè)大氣污染

16、物排放標(biāo)準(zhǔn)水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB 4915-2004，規(guī)定，規(guī)定NOx排排放濃度不得超過(guò)放濃度不得超過(guò)800mg/m3。杭州地區(qū)規(guī)定不得超過(guò)。杭州地區(qū)規(guī)定不得超過(guò)150mg/m3GB 4915-2004水泥工業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)水泥工業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)排放濃度（排放濃度（mgm3）單位產(chǎn)品排放量（單位產(chǎn)品排放量（kgt） 800 2.40 氮氧化物的污染防治 防治Nox的首先要優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度，保持適宜的火焰溫度，控制過(guò)?？諝饬?，保持一定的還原氣氛，確保喂料量和喂煤量均勻穩(wěn)定，采用低氮燃燒器、設(shè)置專門的脫氮措施。 利用還原性氣體，即CO、H2等還原性氣體，

17、在生料中Fe2O3、Al2O3的催化作用下，將NOx還原成為無(wú)害的N2，可大量降低NOx排放。 2NO+ 2CO=N2+CO2； 2NO+ 2H2=N2+2H2O 2NO2+ 4CO=N2+4CO2； 2NO2+ 4H2=N2+4H2O NOx的這一反應(yīng)機(jī)理，需要窯操控制尾排氣體中的O2含量。NOx的防治控制：選擇性催化還原法脫氮是向煙氣中注入選擇性還原劑（氨或尿素），在催化劑的作用下煙氣中NOx與氨發(fā)生反應(yīng)而被還原生成無(wú)害的氮?dú)夂退魵狻Ｋ囔褵蟹勖夯抑械腡iO2、Al2O3、Fe2O3、游離碳等將在氨脫氮的反應(yīng)中起催化劑作用。當(dāng)溫度高于900時(shí),氨起脫氮作用或分解:8NH3 + 6NO2 7N2 + 12H2O6NO 4NH3 5N2 6