摘要：近幾年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直保持著較快的速度，固定資產(chǎn)投資也一直保持較高的增幅，為水泥行業(yè)提供了較大的發(fā)展空間。水泥行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)，也是主要的能源資源消耗和污染物排放行業(yè)之一。本文結(jié)合作者多年工作經(jīng)驗(yàn)，分析探討了關(guān)于水泥生產(chǎn)中的大氣污染問題，希望對(duì)同行有所裨益。
　　關(guān)鍵詞：水泥；環(huán)境評(píng)價(jià)；大氣污染
　　水泥廠生產(chǎn)時(shí)排放的大氣污染物主要為粉塵、煙塵、SO2和NO2等，各種污染物對(duì)周圍環(huán)境影響的程度及范圍，需根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況(包括自然環(huán)境狀況、氣候氣象條件、環(huán)境特征等)確定，針對(duì)性的提出防治方法的治理措施。
　　1、水泥工業(yè)大氣污染源特征
　　1.1顆粒物
　　對(duì)水泥廠大氣環(huán)境影響分析預(yù)測(cè)中考慮顆粒物包括總懸浮顆粒物（TSP）和可吸入顆粒物（PM10），其中總懸浮顆粒物（TSP）是指能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤100微米的顆粒物；可吸入顆粒物（PM10）是指懸浮在空氣中，能進(jìn)入人體的呼吸系統(tǒng)、空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑≤10微米的顆粒物。
　　1.2酸性氧化物SOx和NOx
　　水泥熟料燒成需要燒成煤作為燃料，由于燃煤中存在硫和氮，煤的燃燒會(huì)產(chǎn)生一定量的SO2，同時(shí)生料中帶有一定的SO3，在高溫過程中，SO3會(huì)分解形成SO2。
　　煅燒水泥熟料時(shí)生成一氧化氮的途徑主要有熱力氮氧化物、瞬發(fā)氮氧化物、燃料氮氧化物和生料氮氧化物4種。在回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的廢氣中，二氧化氮一般僅占氮氧化物總量的5%以下，一氧化氮?jiǎng)t占總量的95%以上。
　　1.3CO2
　　水泥廠排出的溫室氣體主要指CO2，水泥生產(chǎn)中直接產(chǎn)生CO2氣體的主要來(lái)源是煤粉的燃燒和生料中CaCO3的分解。
　　2、水泥生產(chǎn)項(xiàng)目大氣環(huán)境影響評(píng)價(jià)中應(yīng)注意的問題
　　2.1評(píng)價(jià)因子的篩選
　　目前水泥行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目一般為新型干法窯生產(chǎn)線，根據(jù)其生產(chǎn)工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)。運(yùn)行期大氣污染因子主要包括：原料破碎、粉磨、儲(chǔ)存及輸送，熟料燒成、儲(chǔ)存、輸送，水泥的粉磨、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的粉塵；水泥熟料燒成過程中窯尾排放的廢氣，包括煙塵、SO2、NOx。
　　2.2污染物排放量的確定
　　水泥行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目大氣污染物排放量的估算可結(jié)合物料平衡、原料成份分析、污染防治效果分析、類比調(diào)查、實(shí)際排放口進(jìn)行監(jiān)測(cè)等手段來(lái)進(jìn)行。
　　2.2.1粉塵產(chǎn)排量的估算
　　水泥項(xiàng)目產(chǎn)生的粉塵包括有組織排放的粉塵和無(wú)組織排放的粉塵，其中有組織粉塵產(chǎn)排量的估算取決于各環(huán)節(jié)粉塵的產(chǎn)生量、風(fēng)量及收塵設(shè)備除塵效率。目前新型干法窯上的收塵設(shè)施多為布袋收塵，收塵效率在99.8%以上，若采用電收塵器，其除塵效率達(dá)98%以上，需核算是否能夠達(dá)到《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2004)要求。
　　2.2.2二氧化硫產(chǎn)排量估算
　　水泥回轉(zhuǎn)窯的燒成窯尾是排出SO2的主要環(huán)節(jié)，主要來(lái)源于含硫的煤在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的充分燃燒以及煅燒熟料時(shí)生料帶入的硫。燃燒產(chǎn)生的大部分SO2可被生料中的CaO等堿性氧化物吸收生成硫酸鈣及亞硫酸鈣等中間物質(zhì)，可以說(shuō)熟料鍛燒過程是一種吸硫過程。各種窯型吸硫率是不同的，對(duì)于新型干法窯，其吸硫率一般在≥98%。
　　根據(jù)煤中可燃煤含硫燃燒產(chǎn)生SO2，以及生料中含一定的SO3量，在高溫下會(huì)分解成SO2，按窯系統(tǒng)的綜合吸硫率計(jì)算出SO2的排放量。
　　2.2.3氮氧化物產(chǎn)排量估算
　　水泥廠排放的NOx主要產(chǎn)生于高溫煅燒過程，它的排放量與煅燒溫度、空氣含氧量及反應(yīng)時(shí)間有關(guān)。煅燒溫度越高，氧氣含量越大，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，生成的NOx就越多。新型干法窯窯尾廢氣中NOx濃度
　　一般在200~500ppm。
　　2.2.4氟化物產(chǎn)排量估算
　　新型干法窯由于不用螢石，氟化物排放量大幅減少，F(xiàn)的產(chǎn)生主要來(lái)源于粘土、頁(yè)巖。在窯中有足夠余量的氧化鈣會(huì)吸收、中和HF。文獻(xiàn)證實(shí)，F(xiàn)不太容易揮發(fā)并且也不會(huì)在窯系統(tǒng)中循環(huán)，在水泥旋窯的例行狀態(tài)側(cè)試發(fā)現(xiàn)有88%~98%分解總量的氟化物與熟料結(jié)合，再循環(huán)的氟化物粉塵量極少，而殘余的氟化物以粉塵狀態(tài)呈現(xiàn)，由于高含量的氧化鈣存在，氟化物明顯的以氟化鈣的形態(tài)呈現(xiàn)。
　　2.3預(yù)測(cè)模式
　　目前水泥廠建設(shè)項(xiàng)目一般采用AERMOD模式系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，AERMOD是一個(gè)穩(wěn)態(tài)煙羽擴(kuò)散模式，可基于大氣邊界層數(shù)據(jù)特征模擬點(diǎn)源、面源、體源等排放出的污染物在短期（小時(shí)平均、日平均）、長(zhǎng)期（年平均）的濃度分布，適用于農(nóng)村或城市地區(qū)、簡(jiǎn)單或復(fù)雜地形。AERMOD考慮了建筑物尾流的影響，即煙羽下洗。模式使用每小時(shí)連續(xù)預(yù)處理氣象數(shù)據(jù)模擬大于等于1小時(shí)平均時(shí)間的濃度分布。包括兩個(gè)預(yù)處理模式，即AERMET（氣象數(shù)據(jù)預(yù)處理）和AERMAP（地形數(shù)據(jù)預(yù)處理）。
　　2.4預(yù)測(cè)計(jì)算公式
　　——對(duì)流邊界層中濃度預(yù)測(cè)
　　①直接源濃度計(jì)算公式：
　　式中：
　　u為煙囪出口處風(fēng)速；Fy為考慮迂回的橫向分布函數(shù)，hd是直接源的煙羽抬升高度，對(duì)于水平型煙羽z=zr，流過地形型煙羽z=zp；Ψdj和σzj為污染源有效源高和垂直擴(kuò)散參數(shù)。λj為：
　　式中：
　　σWT為總有效垂直湍流，其他參數(shù)有下列各式給出：
　　式中：
　　S為偏斜因子，R假定等于常值2。
　　②間接源濃度計(jì)算公式：
　　③穿透源濃度計(jì)算公式
　　——穩(wěn)定邊界層中濃度預(yù)測(cè)
　　3、水泥工業(yè)大氣污染的防治措施
　　3.1煙塵、粉塵防治技術(shù)
　　水泥廠的窯尾、窯頭、水泥磨及水泥儲(chǔ)存和散裝是全廠含塵廢氣的主要排放源，一般占全廠粉塵及煙塵有組織排放總的85%以上，因此保證這幾點(diǎn)的收塵效率，是環(huán)保達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。水泥廠應(yīng)根據(jù)《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2004)要求的生產(chǎn)設(shè)備排放限值及最大允許高度，以及除塵器入口的含塵濃度和粉塵及氣體性質(zhì)，合理選擇除塵設(shè)備。
　　電除塵器投運(yùn)初期可保持正常運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的除塵效率98%（最好狀況99%），但受入口的煙氣狀況的影響。由于燃料的灰份及硫份的影響，電除塵器的除塵效率將受到嚴(yán)重的影響。
　　布袋除塵器能長(zhǎng)期保證＜50mg/m3的粉塵排放濃度，不受入口粉塵濃度比電阻的影響，主要配套件如濾料的使用壽合達(dá)30000小時(shí)以上；電磁脈沖閥的使用壽合達(dá)100萬(wàn)次以上。所有運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備均設(shè)檢測(cè)報(bào)警裝置，能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)警。濾袋更換僅需兩人就能執(zhí)行，利用離線能實(shí)現(xiàn)檢修、維護(hù)，不影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
　　因此，水泥廠對(duì)除塵設(shè)備的選擇宜采用布袋除塵器，所有有組織排放煙塵和粉塵排放濃度和噸產(chǎn)品排放量均可達(dá)到《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2004)要求。
　　3.2硫化物防治技術(shù)
　　煅燒水泥熟料的窯有立窯和回轉(zhuǎn)窯，我國(guó)大中型水泥廠一股采用回轉(zhuǎn)窯，立窯己逐步淘汰。分析新型干法水泥生產(chǎn)線，如窯尾選用新型分解爐和五級(jí)高效低阻型旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)，有60%的燒成用煤在分解爐內(nèi)燃燒，溫度830－930℃，在此溫度下，其生料中大部分的CaCO3分解為CaO，CaO（還有少量R2O）有較強(qiáng)的吸硫作用，即使有部分廢氣不經(jīng)分解爐而進(jìn)入旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)，但氣固兩相充分接觸，固相中有相當(dāng)數(shù)量的粉狀CaO，使廢氣中SO2大多被吸收，形成CaSO4（RaSO4）固定在水泥熟料中，一般吸硫率≥98%。
　　為了控制SO2的排放總量，減少水泥廠窯尾煙囪排放量，主要還需從源頭把關(guān)，降低燃料的含硫率；以及通過節(jié)能減少燃料消耗。
　　3.3氮氧化物防治技術(shù)
　　新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯上常用的氮氧化物控制技術(shù)：一是優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度；二是改變配料方案，摻用礦化劑以求降低熟料燒成溫度和時(shí)間，改進(jìn)熟料易燒性；三是采用低氮燃燒器；四是在窯尾分解爐和管道中的階段燃燒技術(shù)。
　　4、環(huán)境正負(fù)效益分析
　　建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響往往關(guān)注項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的負(fù)影響，對(duì)于水泥建設(shè)項(xiàng)目，還應(yīng)關(guān)注項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的正影響，這是因?yàn)樗�泥建設(shè)項(xiàng)目符合國(guó)家水泥工業(yè)“總量控制、上大改小、調(diào)整結(jié)構(gòu)、等量代替”的產(chǎn)業(yè)政策，通過淘汰本企業(yè)原有落后水泥生產(chǎn)線，或是通過區(qū)域淘汰小型水泥生產(chǎn)線。由于技術(shù)水平和治理水平的提高，通過清潔生產(chǎn)和污染防治，大氣污染物排放量部分削減或是大幅削減，項(xiàng)目的實(shí)施會(huì)減輕區(qū)域的大氣環(huán)境污染，從而帶來(lái)環(huán)境的正效益。
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