水泥工業(yè)粉塵污染特征及控制技術(shù)水泥工業(yè)粉塵污染特征及控制技術(shù)水泥工業(yè)粉塵污染特征及控制技術(shù)xxx公司水泥工業(yè)粉塵污染特征及控制技術(shù)文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設(shè)計，管理制度水泥工業(yè)粉塵污染特征及控制技術(shù)1、引言水泥工業(yè)最主要的污染形式是粉塵污染，由水泥生產(chǎn)過程中原料、燃料和水泥成品儲運，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。水泥工業(yè)的塵源點比較多，煤磨、烘干磨機、冷卻機、破碎機、輸送帶、選粉機、庫頂、料倉、庫底和包裝系統(tǒng)等都會產(chǎn)生出大量的粉塵【1】。水泥工業(yè)最典型的粉塵污染便是向大氣環(huán)境中排放直徑小于或等于μm的顆粒物質(zhì)（）。目前我國有水泥生產(chǎn)企業(yè)5000余家，規(guī)模以小微型企業(yè)為主，約占72％。2013年5-8月，國家安監(jiān)總局職業(yè)安全衛(wèi)生研究中心對全國31家水泥生產(chǎn)企業(yè)粉塵進行檢測，結(jié)果表明粉塵濃度嚴重超標【2】。2水泥工業(yè)粉塵污染特征及危害對人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害水泥工業(yè)產(chǎn)生的粉塵成分復雜，屬于混合性粉塵，包括石灰石粉塵、熟料水泥粉塵、粉煤灰粉塵、石膏粉塵和其他粉塵，其混合物富含游離的SiO2，還含有鈣、鎂、鋁、鐵等元素。粉塵中游離SiO2含量的高低直接影響粉塵的毒性，人體長期吸入富含游離SiO2的粉塵將染塵肺病，熟料粉塵中游離SiO2的含量不應超過10%，大于10%以上的粉塵稱為矽塵，長期吸入矽塵將引起矽肺【3】。水泥塵肺的發(fā)病與染塵時間、粉塵濃度及粒徑和個人體質(zhì)直接相關(guān)，發(fā)病工齡一般為10~20年【4】。工人在含有硅粉塵的環(huán)境里長期作業(yè)，會出現(xiàn)咳嗽、口干、咽炎、喉痛、氣短、胸部痛悶、胸透病變和肺部疾病等癥狀，粉塵吸附在肺粘膜中，長期積累，使肺紋變粗、扭曲，肺內(nèi)散布小圓硅塊，最終因肺喪失換氣功能而導致死亡【5】。水泥粉塵pH值約為10~12，呈較強的堿性，能使周圍農(nóng)田土壤堿化。水泥粉塵通過水合作用和結(jié)晶作用在土壤表面形成硬的外殼，導致土壤孔隙性、有機碳含量和持水能力顯著下降【6】。另外，水泥粉塵能在植物葉片、枝條、花朵上形成一層水泥結(jié)殼,阻擋光線,影響光合作用,從而減少了淀粉的形成量【7】，還會對植物氣孔的阻塞作用。使氣孔阻抗增大，蒸騰強度和光合速率降低，從而導致植物生長受阻【8】。水泥工業(yè)粉塵污染特征及分布水泥主要成分為硅酸鹽、Fe2O3、CaO2、Ca2SO4、Al2O3和MgO2等，由石灰石（%）、黃土（%）、煤（%）、鐵粉（%）和螢石（%），經(jīng)1500℃左右煅燒成熟料后加入適量石膏、礦渣粉磨制成。其遇水即成堿性，具有分散度高，附著性、吸濕性和腐蝕性強等特點【9】。水泥工業(yè)粉塵污染的特征主要包括以下4個方面：①其產(chǎn)生貫穿于整個生產(chǎn)流程；②其是成分復雜的混合性粉塵，粒徑分布廣，煙塵溫度變化大；③其排放方式分為有組織和無組織兩類，且均為需重點控制的污染來源；④其富含游離SiO2，毒性較強，水泥工業(yè)是矽塵和塵/矽肺病重點控制行業(yè)。水泥生產(chǎn)過程中原料、燃料和水泥成品儲運，物料的破碎、烘干、粉磨、煅燒等工序的廢氣排放或外逸都引起粉塵的排放，其中原料粉磨及煅燒發(fā)生的粉塵排放最為嚴重，約占水泥廠粉塵總排放量的70%以上【10】。無組織排放源主要為：石灰石礦山的開采，原料（煤予、輔料、石灰石）均化堆場，熟料庫及熟料外運和水泥添加劑及其配送、包裝、散裝及袋裝水泥儲存、儲庫等環(huán)節(jié)，其余均為有組織排放。新型干法窯、篦式冷卻機、水泥管磨、立式磨機和高效選粉機的含塵濃度分別約為50g·Nm-3、10g·Nm-3、80g·Nm-3、500g·Nm-3和1000g·Nm-3；其相應的單位產(chǎn)品產(chǎn)塵量分別約為100Kg·t-1、25Kg·t-1、120Kg·t-1、1000Kg·t-1和1000Kg·t-1。2010年，我國水泥總產(chǎn)量×105萬t，其中新型干法窯產(chǎn)量×105萬t，占總產(chǎn)量的80%。新型干法水泥窯是目前最重要的粉塵污染來源，而其中回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)系統(tǒng)，尤其是窯頭篦式冷卻機及窯尾的煙塵排放最為顯著【11】。篦式冷卻機煙氣正常溫度為220~240℃，極端可達400℃；風量變化大；粉塵濃度一般<20g·Nm-3，惡劣工況時可達50g·Nm-3以上；含濕量約為1%~2%；粒徑粗（10μｍ以上占85%），黏性低，磨蝕性強；比電阻高（1000Ω·cm左右）；粉塵比重在·cm-3左右。窯尾煙氣性質(zhì)因窯磨一體以及是否帶余熱鍋爐等因素會有較大變化，窯尾氣正常溫度為350℃左右，采用低溫余熱發(fā)電時可降到200℃左右；粉塵濃度60~100g·cm-3；粉塵粒徑細（10μｍ以下占78%左右）、黏性大、具有腐蝕性；比電阻高；煙塵工況不穩(wěn)定。吳剛【10】等研究發(fā)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中粒徑<10μｍ粉塵所占比例很大，一般在40%~80%；<10μｍ粉塵中，<2μｍ的約占60%；2~5μｍ的約占25%；5~10μｍ的約占15%。水泥行業(yè)微細粉塵控制是值得關(guān)注的難點。何偉明【12】對成都某大型干法水泥生產(chǎn)線粉塵中游離SiO2含量的測定結(jié)果顯示：砂巖、頁巖、硫酸渣配料倉，磨煤機，粉煤倉，石膏、礦渣輸送皮帶頭的游離SiO2含量均超過10%，最高達到%。水泥工業(yè)粉塵中高的游離SiO2含量帶來更高的人體健康和生態(tài)風險，值得密切關(guān)注。3水泥工業(yè)除塵技術(shù)及設(shè)備袋式除塵技術(shù)及設(shè)備目前，新建、擴建的干法水泥工業(yè)從原料破碎到包裝出廠的整個生產(chǎn)線大多采用袋式除塵器【10】。其適用于水泥行業(yè)生產(chǎn)線上的通風及熱力設(shè)備、排放點和揚塵點，并大量用于水泥行業(yè)電除塵器的改造。袋式除塵器的優(yōu)點有：不受煙塵比電阻等性質(zhì)的影響，能捕集電除塵器難以捕集的粉塵；收塵效率高，排放濃度有的可達10mg·Nm-3以下，除塵效率隨粉塵濃度的升高而升高；運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，適應性強，能在較寬范圍的溫度、壓力和粉塵負荷下運行；操作技術(shù)簡單、可在線檢修。袋式除塵器的缺點也十分明顯，尤其是濾袋受到煙塵溫度的限制，溫度過高時容易燒袋，溫度過低又容易冷凝結(jié)露而糊袋【1】。水泥行業(yè)多年來認為袋式除塵器運行阻力及能耗高，造價成本及運行費用貴，這是制約其發(fā)展的主要因素。5000t·d-1水泥窯電改袋至少投入700萬元，新建安裝袋式除塵器至少要900萬元；其設(shè)備阻力通常在1000~1500pa；窯頭和窯尾功耗分別在400kw和550kw左右；普通濾袋壽命一般為1~2a，高端濾袋為3~5a。隨著國家排放標準的日益嚴格，耐高溫、高效、特種新型濾料的不斷涌現(xiàn)并降低了較大的設(shè)備及運行成本，袋式除塵器逐漸被越來越多的水泥企業(yè)采用。電除塵技術(shù)及設(shè)備電除塵器廣泛應用于水泥工業(yè)粉塵的收集與控制，尤其是在立窯、濕法窯和中空窯水泥生產(chǎn)中的使用較為普通，也有少數(shù)的在回轉(zhuǎn)窯中使用【13】。電除塵器性能與粉塵比電阻（1×104～5×1011Ω·cm可采用）、集塵電極的總表面積、氣體的體積流量以及顆粒物的遷移速度等因素有關(guān)，并對CO濃度有嚴格的限制（<%）。水泥行業(yè)采用電除塵器時，如凈化立磨（輥式磨）的煙塵濃度高，應有預分離裝置；濕法窯煙塵濕度大，電除塵器易被腐蝕，窯尾會因不正常工況控制，嚴重時將導致CO爆炸；干法窯粉塵比電阻高，需煙氣調(diào)質(zhì)；熟料冷卻機煙塵凈化的電除塵器因比電阻高，需采用寬極間距；一般在篦式冷卻機、水泥磨及回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備內(nèi)裝設(shè)噴水裝置解決煙塵比電阻高的問題【14】。5000t·d－１水泥窯四電場電除塵器的設(shè)備阻力一般為300Pa，其窯頭和窯尾功耗分別在300kw和500kw左右，使用三相工頻電源或高頻電源能顯著降低能耗。目前，單純依靠電除塵器達到環(huán)保排放的標準已越來越不現(xiàn)實，隨著電除塵器各項技術(shù)的不斷發(fā)展，達標排放不應成為發(fā)展的唯一目標，應充分發(fā)揮電除塵器成本、運行能耗、工況適應性和維護費用等方面的優(yōu)勢，篩選最佳的升級改造方案，取得最大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。電—袋復合除塵技術(shù)及設(shè)備電—袋復合除塵器是將傳統(tǒng)靜電除塵和過濾除塵機理有機集成發(fā)展起來的新型節(jié)能高效除塵器，其在一個風箱體內(nèi)有規(guī)律地布置電場和袋場以達到粉塵高效截留及節(jié)能的目的。迄今，主要有預荷電—布袋式、靜電布袋并列式和靜電布袋串聯(lián)式等3種聯(lián)合除塵方式【15】。電袋相比電除塵器，不受煙塵比電阻性能影響，可節(jié)約鋼材20%左右，并減少占地面積；電袋相比式除塵器，能夠顯著降低濾袋的阻力，延長噴吹周期，縮短脈沖寬度，降低噴吹壓力，延長濾袋的使用壽命1~2a。電袋對煙氣中Hg、SO2和NOX有一定的同步去除作用，更易滿足越來越嚴格的減排要求，是水泥行業(yè)粉塵治理的重要技術(shù)手段之一。韓戰(zhàn)義【16】等通過對某5000t·d－１水泥窯尾電—袋復合式除塵器的設(shè)計研究表明：電—袋復合式除塵器具有適應工況范圍寬、應用更廣和性價比高的優(yōu)點。電袋對粉塵的比電阻敏感度下降，降低了系統(tǒng)波動的影響，排放濃度可滿足在30mg·Nm-3以下，適用于水泥廠窯頭、窯尾及電除塵器改造。對于新設(shè)備而言，電—袋復合式除塵器成本會略高于純袋式除塵器，但它更易滿足國家越來越嚴格的減排要求，可作為水泥行業(yè)粉塵治理，尤其是末端治理的一項重要、有效的舉措。其他除塵技術(shù)及設(shè)備重力、慣性和旋風除塵技術(shù)被廣泛應用于水泥工業(yè)多級除塵的預除塵。以旋風除塵器為例，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，造價低，維護方便，耐400℃左右高溫，耐高壓，可實現(xiàn)捕集干灰后粉料的回收利用，可用于高磨蝕性粉塵煙氣凈化。但是，其對微細粉塵捕集效率低，處理風量有局限，處理風量大時，要采用多個旋風除塵器并聯(lián)，設(shè)置不當，對除塵效率將有嚴重影響【14】。在水泥工業(yè)除塵中，一般應用于電、袋除塵器前端的預除塵和物料回收中。濕式除塵技術(shù)基于含塵氣體與液體（洗滌水或其他液體）接觸，借助慣性碰撞、擴散等機理，將粉塵予以捕集，實際中應用廣泛。其在同等能耗下的除塵效率比干式高，對<μｍ的粉塵仍有很高的除塵效率，能用于高溫、高濕及粘性大的粉塵；可兼顧除塵和凈化有害氣體的作用；結(jié)構(gòu)簡單，投資低，占地少，安全性好。其缺點是：有排出洗滌泥漿的二次污染問題；不適用于憎水性和水硬性粉塵；加大了污水處理系統(tǒng)防腐材料的成本；損失了一定的熱能，溫度低時需要防結(jié)冰和白煙。在水泥工業(yè)除塵中，一般應用于電除塵器煙氣調(diào)質(zhì)和揚塵控制之中。4結(jié)語近年來，隨著國家對水泥行業(yè)粉塵排放標準的越來越嚴格以及水泥行業(yè)粉塵在總粉塵排放量中所占的比例極高的現(xiàn)狀依然沒有改變，雖然我國水泥行業(yè)粉塵污染治理技術(shù)已經(jīng)邁入相對成熟的階段，但是粉塵污染控制形式依然相當嚴峻。水泥行業(yè)內(nèi)存在粉塵（尤其是）排放現(xiàn)狀不清、監(jiān)測監(jiān)控能力較弱和特征性污染治理技術(shù)研發(fā)成果較少等亟待解決的問題。我國應加大實際應用型的針對水泥行業(yè)粉塵污染特征下的污染控制技術(shù)理論及設(shè)備研究，同時，實現(xiàn)最大化的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。參考文獻：[1]劉思靜.我國水泥工業(yè)除塵技術(shù)的現(xiàn)狀與市場前景淺析[J].能源與環(huán)境,2011（6）：85~86[2]馬駿.水泥生產(chǎn)中粉塵的危害與防治[M].勞動保護,2014（3）：25[3]陳衛(wèi)紅.我國塵肺防治的研究進展與展望[J].中國個體防護裝備,2011（6）：40~41[4]寧津紅.水泥粉塵對職工健康的影響[J].中國城鄉(xiāng)企業(yè)衛(wèi)生,2012（1）：11~12[5]王立朋.水泥生產(chǎn)粉塵污染的危害及防治[J].淮南職業(yè)技術(shù)學院學報,2003（3）：61~62[6]傅柳松，孟范平，劉超，等.水泥粉塵對土壤和作物的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護1996(5）：221~224[7]DarleyEF.Studiesontheeffectofcement-kilndustonvegetation.JAirPollutContrAssoc,1996,16:145～150.[8]KrajickovaA,MejstrikV.Theeffectoffly-ashparticlesonthepluggingofstomata.EnvironPollut,1984,36(1):83～93.[9]周桂鳳，李德意，陳伯中，等.水泥粉塵對作業(yè)工人鼻腔的損傷作用[J].現(xiàn)代預防醫(yī)學1996，26(4）：443~444[10]吳剛，穆璐瑩，王健，等.袋式除塵技術(shù)與水泥工業(yè)粉塵的控制[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2013(6)：26~28[11]李小龍.新型干法水泥窯煙氣特點及除塵技術(shù)[J].