1、我國水泥行業(yè)大氣污染物控制技術(shù)現(xiàn)狀合肥水泥研究設(shè)計(jì)院毛志偉一 中國水泥行業(yè)主要污染現(xiàn)狀我國水泥行業(yè)的主要污染歸納為四方面；1. 粉塵：水泥生產(chǎn)過程中原、燃料和水泥成品儲運(yùn)，物料的破碎、烘干、粉磨、煅燒等工序產(chǎn)生的廢氣排放或外逸而引起的；（尚有 30% 的老電除塵器不能達(dá)標(biāo)）2. 有害氣體：主要是窯系統(tǒng)產(chǎn)生的SO 2 、NO X、CO 2、 HF 等；（目前國內(nèi)各水泥廠主要監(jiān)測和控制 SO 2、 NO X 二項(xiàng)，其它沒有監(jiān)測和控制）。3. 在協(xié)同處置廢棄物，產(chǎn)生的總有機(jī)碳（TOC ）、二惡英（ PCDD ）和多氯二苯并呋喃（PCDF ）、重金屬及其化合物、汞、氯化氫和氟化氫；（對于排放的上述參數(shù)

2、，主要是不定期的檢測，沒有在線的監(jiān)測和控制）。4. 廢水、噪聲和固廢。 （目前主要是噪聲還有待于進(jìn)一步的降低）根據(jù)我國每年的水泥總產(chǎn)量推算，我國目前每年因水泥生產(chǎn)向大氣排放的粉塵量約350 萬噸，排放量約占全國產(chǎn)業(yè)排放總量的30。其中，旋窯水泥廠130 萬噸，立窯水泥廠約 200 萬噸。 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近年來 NO X、CO2 污染呈加重趨勢，在全國形成華中、西南、華東、華南多個(gè)酸雨區(qū)，尤其以華中酸雨區(qū)為重。我國水泥工業(yè)硫化物、氮氧化物等有害氣體排放遠(yuǎn)高于國際先進(jìn)水平。我國水泥行業(yè)近些年廢氣污染排放量見下表1。年度煙粉塵排放量SO2 排放量NO X 排放量CO2 排放量排放量（萬增長量 %排

3、放量增長排放量增 長排放量增長噸）（ 萬量 %（ 萬量 %（ 億量 %噸）噸）噸）2006515-9.55105.831.5659.487.272007444-13.794.83-10.3968.4814.447.982008368-17.0386.37-8.9276.4811.658.152009358-0.9788.71.038711.379.7推算20109.511.3推算1從表中可以看出，氮氧化物排方量、隨水泥總產(chǎn)量的增加而加大，我國水泥行業(yè)氮氧化物的排放占全國總排放量的10，居火力發(fā)電和汽車尾氣排放之后的第三位，CO 2 的排放位于全國第二，占12% ， SO2占5% 。二 國內(nèi)外水

4、泥行業(yè)污染控制要求概況1. 各國水泥大氣排放標(biāo)準(zhǔn)比較世界主要發(fā)達(dá)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)見下表2排放物美國日本德國歐盟 (2000/76/EC)中國NO2230360200/400800/500(08 年 1月1日新建廠）800SO2200200<400200200CO10010010090HF5515HCl303010Pb鉛51.0（ Tl+Cd+Pb+A 計(jì)）Cu銅50.5 （ 以 Be+Cr+Sn+Sb+Cu+MnNi+V ）Hg 汞0.20.05Ti 鉈0.15粉塵503015253050100根據(jù)上表 2 所列的各項(xiàng)控制指標(biāo)，實(shí)際上是按其著重點(diǎn)或達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)的技術(shù)難度而排列的，也就是說，

5、現(xiàn)今的控制重點(diǎn)主要集中于NO 2 和 SO 2 ，其他有害成分的含量一般都不大會(huì)超標(biāo)，相比較我國的NO 2 控制指標(biāo)較高。其中，采取適當(dāng)?shù)膹U氣凈化措施，在清除NO 2 和 SO 2 的過程中， 可以同時(shí)清除其他有害成分。關(guān)于粉塵排放，因?yàn)榻陙砀鞣N除塵系統(tǒng)的除塵效率已經(jīng)可以長期穩(wěn)定在99% 以上，可靠性很高，要達(dá)到50mg/Nm3 以下的指標(biāo)已經(jīng)完全沒有問題。于是就將粉塵這一項(xiàng)排在最后。2. 十二五我國水泥排放減排要求新的 水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB 4915 2004）時(shí)間，新線已于2005 年 1月 1 日實(shí)施，所有新老線是在執(zhí)行。與 GB 4915 - 1996水泥廠大氣污染物排

6、放3標(biāo)準(zhǔn)相比，主要修改如下：統(tǒng)一回轉(zhuǎn)窯、立窯的排放限值，統(tǒng)一排放為50mg/Nm；氟化物排放控制標(biāo)準(zhǔn)由原來的10 mg/Nm3，降低倒5 mg/Nm3；增加對水泥窯焚燒危險(xiǎn)廢物的排放要求； 增加了環(huán)保相關(guān)管理規(guī)定，修訂了同步運(yùn)轉(zhuǎn)率和排氣筒高度的有關(guān)規(guī)定，禁止非正常排放；增加了水泥窯及其它熱力設(shè)備排氣筒安裝煙氣排放連續(xù)監(jiān)測裝置的規(guī)定。工信部 2010 年年末印發(fā)了 關(guān)于水泥產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見, 明確提出到“十二五”末 ,全國水泥生產(chǎn)綜合能耗小于93 千克標(biāo)準(zhǔn)煤 / 噸 . 水泥顆粒物排放在2009 年基礎(chǔ)上2降低 50 , 氮氧化物排放在2009 年基礎(chǔ)上降低25 ,二氧化碳排放強(qiáng)度進(jìn)一步下

7、降. 工信部在指導(dǎo)意見中指出 , 水泥行業(yè)能源資源消耗高, 環(huán)境負(fù)荷重的局面還未得到根本改變。其中 , 水泥行業(yè)消納廢棄物的潛力未得到充分發(fā)揮, 行業(yè)節(jié)能減排統(tǒng)計(jì), 監(jiān)測和考核體系還有待建立和完善。國務(wù)院下發(fā)“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案，主要目標(biāo)。到 2015 年，全國萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降到0.869 噸標(biāo)準(zhǔn)煤（按 2005 年價(jià)格計(jì)算），比 2010 年的 1.034 噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降 16%，比 2005 年的 1.276 噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降 32%；“十二五”期間，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源 6.7 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 2015 年，全國化學(xué)需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在 2347.6 萬噸、 2086.

8、4 萬噸，比 2010 年的 2551.7萬噸、 2267.8 萬噸分別下降 8%；全國氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在 238. 0 萬噸、 2046.2 萬噸，比 2010 年的 264.4 萬噸、 2273.6 萬噸分別下降 10%。根據(jù)水泥發(fā)展的總體要求，到“十二五”末, 水泥行業(yè)大氣排放的具體指標(biāo)是；水泥顆粒物排放為180 萬噸，氮氧化物排放為60 萬噸，二氧化碳排放強(qiáng)度下降20%。要完成這一指標(biāo)， 水泥行業(yè)不僅在某一項(xiàng)單項(xiàng)技術(shù)有所創(chuàng)新，且應(yīng)考慮各排放指標(biāo)的相關(guān)性，需要采取綜合的創(chuàng)新技術(shù)和裝備，綜合的監(jiān)測和考核體系。而目前我國水泥行業(yè)在大氣的污染控制技術(shù)和二氧化碳減排技術(shù)方面，除了對

9、粉塵排放的控制技術(shù)及裝備已有了一定的發(fā)展外，其它方面由于技術(shù)和資金方面的因素，還處于起部階段。雖然水泥工業(yè)的粉塵排放以 9.9%速度在下降，但近幾年水泥工業(yè)粉塵排放量占重點(diǎn)環(huán)境調(diào)查統(tǒng)計(jì)工業(yè)企業(yè)粉塵排放總量的比列仍然高達(dá) 30%左右，是大氣粉塵污染最重要的工業(yè)污染源，同時(shí)，二氧化硫和氮氧化物排放也較為突出。三中國水泥工業(yè)大氣污染物控制技術(shù)1. 粉塵排放控制技術(shù)與發(fā)展近年來，隨著高效袋除塵器技術(shù)的發(fā)展，粉塵排放控制技術(shù)已趨于成熟，且呈以下三方面的趨勢見表3；見表 3煙 塵 排 放除塵效率適應(yīng)對象和條件控制技術(shù)高 效 袋 式99.8適用水泥礦山及水泥廠所有新、老生產(chǎn)線通風(fēng)及熱力設(shè)3除塵器99.99備

10、除塵或除塵改造；對特殊工藝（如處置廢棄污等）的煙氣除塵；可去除煙氣中的部分 SO2 、 NOX 及重金屬。高效電除99.5可用于環(huán)境非敏感地區(qū)水泥廠新、老生產(chǎn)線窯頭、窯尾塵器99.95設(shè)備除塵；窯尾電除塵器的入口煙氣比電阻應(yīng)在1× 104 5×1011 .cm 之間。電袋復(fù)合99.8可用于水泥廠窯頭、窯尾電除塵器改造，或新建水泥廠式除塵器99.99窯頭、窯尾設(shè)備除塵；可去除煙氣中的部分 SO2 、 NOX 及重金屬。其中，由于新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，使新型干法生產(chǎn)線中，全套袋除塵器趨勢增多。另外，對現(xiàn)有大量的老電除塵器進(jìn)行改造時(shí)主要的趨勢是采采用三個(gè)方案：、電除塵器全改為袋除塵器；將

11、原來的電除塵器全部拆除，在原地重新上一臺袋除塵器，要考慮風(fēng)機(jī)增加全壓；、電除塵器半改為袋除塵器；保留電除塵器的殼體、灰斗、進(jìn)出口喇叭及輸灰系統(tǒng)，將頂蓋、內(nèi)部極板、極線及振打機(jī)構(gòu)等拆除，再將脈沖袋除塵器的內(nèi)部花板、噴吹系統(tǒng)、濾袋、袋籠裝上；、電除塵器改為電袋組合除塵器；保留電除塵器的殼體、灰斗、進(jìn)出口喇叭、輸灰系統(tǒng)及第一電場，將二三電場的頂蓋、內(nèi)部極板、極線及振打機(jī)構(gòu)等拆除，再將脈沖袋除塵器的內(nèi)部花板、噴吹系統(tǒng)、濾袋、袋籠裝上。2. NO X 排放控制技術(shù)及發(fā)展根據(jù)我們在2010年對 150多家水泥企業(yè)的調(diào)研，水泥廠的大氣污染物基本上得到了控制，但是氮氧化物已成為主要的廢氣污染源。如對于每條50

12、00t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線而言，企業(yè)每年需繳納排污費(fèi)約90 100 萬元，其中， NOx 排污費(fèi)約占85% ，即每年 NOx 排污費(fèi)約76 85 萬元。其中，國內(nèi)新型干法窯已達(dá)80% ，但水泥工業(yè)廢氣脫氮技術(shù)進(jìn)入2012年采列入議事日程。對于 SNCR 法，目前歐美各國水泥工業(yè)在（新型干法）上采用SNCR 法削減 NOx 排放的大致共有70 余臺，其中德國就有50 多臺，占德國現(xiàn)有PC 窯總數(shù)的70%以上。德國在應(yīng)用 SNRC 方面具有較多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究成果。日本太平洋水泥熊谷工廠在氮氧化物控制方面，主要采取以下3 種方式降低水泥窯氮氧化物的排放: 一是空氣二級燃燒，二是采用高效率的 T

13、MP燃燒器，三是尾部添加尿素。對于SCR 法脫氮，意大利和德國各有一臺水泥窯在使用，且已使用了6 年。國內(nèi)目前只有少數(shù)企業(yè)開始采用SNCR 法這方面的嘗試；如(1).都江堰拉法基水泥有限公司 ，在第一條生產(chǎn)線上是采用洪堡公司的分節(jié)燃燒的分解爐。另外已開施在其它二條生產(chǎn)線上采用SNCR 技術(shù)進(jìn)行治理，已設(shè)技完畢，2011年低已投入使用。（2 ） .中材湘潭水泥企業(yè)脫硝工程已投運(yùn), 采用空氣分級燃燒技術(shù)和選擇性非催化還原技術(shù)改造，兩項(xiàng)4技術(shù)設(shè)計(jì)脫硝能力分別為30%和 60%。（ 3 ）北京金隅集團(tuán)正在做調(diào)研準(zhǔn)備采用SNCR技術(shù)。（ 4 ）南方水泥有限公司也正在抓緊實(shí)施脫硝治理工程。 總之，國內(nèi)水泥

14、行業(yè)隨著NOX排放 標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格，采用二次末段治理技術(shù)的是趨勢。目前國內(nèi)外主要采用的NOX排放控制技術(shù)見表4見表 4NO X 排放控制技 術(shù)一次減排采用低 NOx的燃燒器 （減少燃料在高溫區(qū)的停留時(shí)技術(shù)間）保持全窯系統(tǒng)穩(wěn)定均衡運(yùn)行（減少過剩空氣量，確保喂料、喂煤量準(zhǔn)確均勻穩(wěn)定）分解爐階段燃燒 （使燃料先在空氣不足的環(huán)境中燃燒、后在空氣充分的環(huán)境中燃燒）二次治理SNCR選擇性非催化還原法 （水泥窯分解爐內(nèi)的某些部位噴入氨水或尿素等溶液，使之與煙氣中的NOx技術(shù)化合，并將其還原成N2 氮?dú)夂退?。SCR選擇性催化還原法( 水泥窯預(yù)熱器出口安裝一催化反應(yīng)器， 并在反應(yīng)器入口噴入氨水或尿素等溶液，使之與

15、煙氣中的NOx在催化劑的作用下化合，并將其還原成 N2氮?dú)夂退?. SO 2 排放控制技術(shù)。減排效排放濃率 %3度 mg/Nm5%20%從 1500降到 80010%50%20%50%40% 60從800降到 50075-90從 1000降到 2002008年，中國非金屬礦業(yè) SO 2 排放、約占全年工業(yè) SO 2 排放總量的 9.2%，其中水泥行業(yè)占5% ，達(dá) 180 萬噸。目前國內(nèi)所采用的SO 2 排放控制技術(shù)措施見表5SO 2排放控制技術(shù)表 5SO 2排放控制技術(shù)減排水平一次減排技術(shù)限制從配料系統(tǒng)投加的物料中的有機(jī)S 和無機(jī)硫化物S 總含量： 0.028?？刂坪线m的硫堿比使用袋除塵器

16、， 通過袋除塵器濾袋表面收集的堿性物質(zhì)的吸收降低 SO2 排放。優(yōu)化燃燒器的設(shè)計(jì)（ 控制窯和預(yù)熱器之間的硫循環(huán)）采用窯磨（ 立式磨 ）一體機(jī)運(yùn)行和袋式除塵器50% 70%二次治理技術(shù)吸收劑噴注法（ 在預(yù)熱器 350 500區(qū)間、均勻噴入50% 70%5Ca(OH)2 ，控制合適的鈣硫比，脫硫效果明顯。） 只有少數(shù)在探述。4. 氟化物污染的防治。熟料燒成過程產(chǎn)生的氟化物來自于原、燃料。有些粘土中含有氟，特別是目前我國部分立窯廠出于降低熱耗的目的，以含氟礦物 ( 螢石 ) 摻入生料中，在燒成中大部分氟化物和 CaO ，Al 2O 3 形成氟鋁酸鈣固容于熟料中，極少部分隨廢氣排出。防治氟化物污染的可

17、靠辦法是不用含氟化物高的物質(zhì)作為原料，更不能采用螢石降低燒成溫度而使用。5. 二氧化碳減排技術(shù)。水泥工業(yè)不僅排放燃料燃燒產(chǎn)生的 CO2，還排放石灰石原料分解的 CO2，是工業(yè)部門中排放 CO2 大戶。 2009 年我國水泥工業(yè)萬元 GDP 的 CO 2 排放量約 14.7 噸，是全國平均萬元 GDP 排放 CO 2 量的 5.9 倍。 二氧化碳形成的溫室效應(yīng)，或硫氧化物、氮氧化物造成的酸雨現(xiàn)象等， 均將對氣候產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 這種對氣候的影響會(huì)形成連鎖效應(yīng)， 因?yàn)闅夂虮旧硪灿绊懫渌矫?，從而對環(huán)境造成更大的危害。目前國內(nèi)主要通過采用控制技術(shù)主要包括六點(diǎn)：、余熱利用減排。、采用替代燃料減排 （減少

18、礦石燃料）。、改變原料或熟料化學(xué)成分減排，利用其它工業(yè)的廢渣中往往含有 CaO 而不會(huì)產(chǎn)生CO 2 的物質(zhì)作原料 , 降低水泥熟料中CaO 的含量。 、提高水泥、砼質(zhì)量以提高熟料強(qiáng)度和減少水泥中熟料含量。、減少水泥熟料用量, 大力發(fā)展綠色高性能混凝土代替常規(guī)混凝土。、應(yīng)用節(jié)能粉磨和水泥助磨劑技術(shù)。四我國水泥窯協(xié)同處置廢棄物技術(shù)概況1. 主要水泥企業(yè)目水泥窯協(xié)同處置廢棄物概況（1）.北京金隅公司北京水泥廠從 1999年開始高溫焚燒工業(yè)廢棄物的試驗(yàn)。 在 2009年10月,日處理污泥 500 噸 “北京市每年87萬噸污泥無害化處置”項(xiàng)目正式啟動(dòng)?？偼顿Y 1.7億元 , 2010 年投運(yùn) . 該廠在

19、 2010年，廢棄物處置量 20萬噸，其中污泥 5 萬噸，污染土10萬噸，危廢 5 萬噸，能處置危廢49類中的 30 類。 40% 利潤來之于處置廢棄物.(2).上海水泥企業(yè)以生活垃圾代替燃煤6上海是國內(nèi)最早嘗試通過水泥廠處理工業(yè)廢棄物的城市，目前每年處理工業(yè)廢棄物約6000噸。其中萬安水泥廠，主要處理來自化工、制藥企業(yè)的廢液、廢渣，是目前國內(nèi)少數(shù)幾個(gè)經(jīng)環(huán)保審批認(rèn)可的處廢水泥企業(yè)之一。年收益達(dá)300萬元。從工業(yè)廢物轉(zhuǎn)向全市每天產(chǎn)生的 1.4 萬噸生活垃圾，及數(shù)千噸污泥。浦東水泥廠在消化附近的白龍港污水處理廠每年產(chǎn)生的百萬噸有機(jī)污泥。另外 , 上海水泥公司川沙水泥廠 ( 引進(jìn)日本技術(shù) ) 處理生

20、活垃圾 ( 準(zhǔn)備搬遷建 4500 噸 / 日處理污泥 ) 。（ 3 ） .銅陵海螺水泥窯協(xié)同處置生活垃圾技術(shù)從 2008年 4 月立項(xiàng)開建 , 項(xiàng)目為銅陵市日產(chǎn)生活垃圾380余噸，利用銅陵海螺水泥新型干法水泥熟料生產(chǎn)線燒結(jié)系統(tǒng)，進(jìn)行垃圾焚燒處理?？偼顿Y 2.55億元。海螺水泥公司與日本川崎株式會(huì)社合作進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。2010年 4 月開始投運(yùn)第一條線,規(guī)模為300噸 / 日生活垃圾 .(4).廣州市越堡水泥有限公司污泥項(xiàng)目于 2009.3.9自行投資 7000 千萬元建設(shè)，處置能力每年 18.6 萬噸 ( 日處理量為 600噸) 。由天津院設(shè)計(jì)。廣州市每天的污水處理能力是190萬噸，每天產(chǎn)生污泥

21、 950 噸，到2010 年將增加到2425 萬噸， 2020 年增加到3120萬噸，污泥的無害化處置已刻不容緩。(5).重慶拉法基水泥有限公司利用水泥窯處理城市污泥該廠 2005年，進(jìn)行了小工業(yè)試驗(yàn)；2006年 12月份進(jìn)行了20 天工業(yè)實(shí)驗(yàn)，共花費(fèi)了 90 萬元左右。 2007年 3 月，通過專家組審查。并總投資900萬元建設(shè)2 套污泥處置系統(tǒng) ,2008年 8 月投入運(yùn)行。能力100 120 t/d，最高處置130 t/d，政府補(bǔ)貼100元每噸。(6).華新水泥窯處置廢棄物1 ）華新水泥與湖北省武穴市政府簽定了新型干法窯協(xié)同處理武穴市垃圾合作協(xié)議，共同投資 1 億元，在華新水泥股份有限公

22、司武穴公司建設(shè)預(yù)處理工廠，處理能力為 10 萬噸 / 年。該工程已在2011年 4 月開始試運(yùn)行。2 ） .生活污泥處置項(xiàng)目實(shí)施;7華新水泥從2008年 10 月開始，華新金貓公司投資1680萬元，建成了一套污泥接收和泵送系統(tǒng)，“市政污泥水泥窯煅燒資源化利用”項(xiàng)目，每天可以處置含水率80%的污泥 100噸 / 天。實(shí)際燒了7000噸，半年時(shí)間，補(bǔ)貼200元 / 噸 .2011.8月與黃石市簽訂污泥處置特許經(jīng)營合同項(xiàng)目一期投資2400萬元，日處理100 噸。(7).溧陽市水泥窯協(xié)同處置生活垃圾示范線2011年 1 月 8 日，中材集團(tuán)與江蘇溧陽市政府簽訂利用水泥窯無害化協(xié)同處置生活垃圾日處理 500 噸示范線項(xiàng)目。 將建于江蘇省溧陽市上興鎮(zhèn)，廠址選擇擬定在溧陽市生活垃圾填埋場及江蘇天山水泥集團(tuán)有限公司溧陽分公司廠區(qū)內(nèi)，年處理溧陽市城市生活垃圾總量 18.25萬 t 。工程擬分兩期投資建設(shè)，一