水泥工业对环境的污染及其治理措施

学号：2010507362 姓名：蒋博宁 成绩:

水泥工业对环境的污染及其治理措施

水泥工业是我国国民经济发展的重要基础性产业，水泥工业的发展速度和国民经济发展速度密切相关，在我国国内生产总值发展速度较快的时期往往也是水泥产量增长较快的时期。

改革开放以来，我国水泥工业发展迅猛，已经成为世界上最大的水泥生产和消费国，2005 年我国水泥产量1016 亿吨，占世界总产量的48%左右，从1985 年起到2010 年，我国水泥产量已连续26年位居世界第一位。据初步统计，我国2007 年水泥产量达到1316 亿吨，同比1978 年增长了近21倍，从1978～2007 年，我国水泥产量年均发展速度达到11 %。

我国水泥工业的快速发展主要得益于我国经济的快速发展，同时又对我国经济保持快速发展提供了重要的物质基础支持。2010年我国水泥总产量达到18.7亿吨，约占全球总产量的60%，在数量上堪称世界水泥超级大国了，但这18.7亿吨的产量却是由数千家水泥厂、数万座窑炉来完成的，平均每个厂的生产规模约10多万吨，不足先进国家平均规模的1/10。

我国水泥工业污染情况及存在的严重危害主要表现在以下几个方面：水泥生产过程中的粉尘污染、酸性氧化物SOx 和NOx及温室气体CO2的释放、噪音污染等。

一、水泥工业粉尘污染及其治理措施

1.水泥厂粉尘特点

1.1烘干物料产生的烟气

烘不同物料所产生的烟气的特性有所不同，但一般含尘浓度比较高，含湿量大且波动范围大，露点温度高，正常情况下废气温度较低，废气中粉尘粒径范围宽且有一定的腐蚀性。

1.2粉磨产生的废气

生料磨废气中的含湿量因各厂工艺不同区别较大。水泥磨入磨物料都是干料，其排风含湿量低，一般无结露危险，粉尘粒径较小。随着水泥工艺技术的进步，高效选粉机的使用会使水泥磨排出的灰尘浓度越来越高，有时会超出1000 g/ m3。

1.3立窑的烟气

立窑烟气的治理难度不是其烟气量大，也不是其粉尘浓度高，而是其烟气的“湿、蚀、变”的特殊工况。

1.4干法旋窑窑头、窑尾的烟气

干法旋窑窑头的烟气主要为冷却熟料的废气，具有颗粒粗且干燥，温度高且波动大，粉尘浓度一般较小的特点。干法旋窑窑尾烟气的特点是：烟气量大，温度高，粉尘浓度高，粉尘细而粘、比电阻值高且含有酸碱氧化物等腐蚀性烟气。窑单体操作与窑磨联合操作相互转换时，进入除尘器烟尘的工况变化较大。

2.水泥厂除尘难点与对策

2.1原材料的除尘

原材料的破碎、输送与储存过程中的扬尘点近年来改用袋式除尘器，将几个扬尘点集中除尘. 但对扬尘点除尘器的选型，清、卸灰参数的确定及滤料选用存在许多问题. 解决方法一般有:针对不同类型的破碎机. 如在过滤风速上选择冲击式小于积压式破碎机，因为冲击式破碎机的微细粉尘易造成袋式除尘器穿袋。

2.2煤粉的除尘

由于含煤粉气体易燃易爆，成堆的煤粉在一定条件下也会自燃，所以煤磨系统除尘设备必须考虑防燃防爆、安全卸压问题，如在除尘器上设防爆阀.同时煤磨用袋式除尘器必须采用抗静电滤料（如纤维防静电混纺织物），防止由于静电引起燃烧、爆炸事故。

2.3生料粉的除尘

生料磨除尘的难点是原材料中的水气致使除尘设备结露，尤其在冬季，其关键是保温和抗结露，必要时可在磨机出口处装一小型热风炉，使废气温度高于70℃.同时冷空气的漏入也会使磨内烟气温度接近露点温度而引起普通生料磨除尘器结露，时间一长滤袋就会板结，使清灰效果恶化，故应采取措施以保证漏风率低于2%.不带烘干的生料磨可采用常温脉冲袋式除尘器。

2.4水泥粉的除尘

当前水泥磨主要采用“气箱脉冲袋除尘器”这种除尘器因采用压缩空气清灰，清灰力度较大。采用“气箱脉冲袋除尘器”的同时，还要选择能够处理高浓度含尘气体的滤料，如薄膜覆合聚酯针刺毡具有独特的交叉微孔特性，可实现近于零排放，并且阻力低而稳定，过滤速度快，对吸湿性强、易粘结硬化的粉尘具有良好的剥离性。薄膜覆合聚酯针刺毡的正常使用寿命可达3～8年，可保证废气的粉尘排放浓度低于20 g/ m3 。

2.5立窑烟气的除尘

目前，国内已有2000 多台玻纤袋式除尘器成功地运用于立窑烟尘污染的治理。另外，将传统的玻纤袋式除尘器的钢结构外壳设计成砖混结构，可以使因立窑烟气腐蚀除尘器壳体而使除尘器失效的问题得以解决。

2.6旋窑窑头及窑尾烟气的除尘

目前，国内干法旋窑窑尾有不少带余热发电锅炉，烟气温度一般为200～240℃，露点为35℃左右，可直接使用“玻纤脉冲袋式除尘器”，过滤风速经济值为0.8～1.0 m/min。烟气不需冷却但要做保温措施。因为在通风不良的烟气滞留区，除尘器外部的局部仍可能低于露点。

二、水泥生产中有害气体及其防治措施

1.坚持不断地降低水泥工业的能源消耗

我国水泥工业降低熟料烧成热耗和水泥综合电耗的潜力十分巨大。以烧成热耗为例，如果我国熟料烧成热耗都能降低到当前国内的先进水平，则熟料烧成热耗一项可节约22%，由于燃料燃烧可减少CO2排放量达0.375亿吨，相当于水泥工业减少了CO2排放 9.5%。我国水泥综合电耗在110-130 KWh/t，而国外水平仅为 90-100 KWh/t，节约潜力在20%-30%，显然，节电间接地降低了水泥工业对大气的污染。

2.通过各种措施，提高水泥熟料和水泥的质量

从目前的生产工艺和条件来看，水泥熟料不大可能脱离以硅酸钙为主要成分。其主要原料为石灰石，且必须经过高温煅烧，因此，CO2、SO2、和NOX的排放在所难免。但是通过提高水泥熟料质量，生产高性能的水泥，降低水泥在混凝土中的用量，或者通过多掺或掺人优质混合材的措施，降低水泥中的熟料用量，显然这也是降低水泥工业对大气污染的重要措施。

3.降低NOX排放的措施

据资料介绍，烟气中的氮氧化物(NOX) 主要为N2、NO等。窑在高温作业时，熟料中的氮及

空气中氮与氧化物生成NO等氮氧化合物，其生成数量与燃烧温度、火焰中的过量氧的多少、烟气在高温下经过的时间等因素有关。温度越高，生成的NO量越多，生成NO所需的时间也越短，一般情况下，生成的NO不分解，也极少氧化成NO2据报道，目前已有许多方法可以降低NOX 排放。有些方法已在水泥工业中成功应用， 现介绍如下：a.选择性非催化还原法 b.采用低NOX 排放的分解炉

4.降低SOX排放的措施

据资料介绍，SO2仪是一种有臭味的窒息性无色气体， 是污染大气的主要毒气， 对人类和生物的危害也很大。SO2在空气中停留时间为几小时至一周时，在下雨或下雪时降到地面，但数量仅为20%。SO2在大气中氧化后遇到水蒸气，就变成硫酸烟雾而长期在大气中存在，其毒性比SO2高10倍，例如大气中SO2浓度为8×10-6时，人感到有刺激作用，而当硫酸雾浓度为0.8×10-6时，人就感觉到难受，当空气中有尘粒与SO2同时存在时，能产生烟雾，若当尘粒为SO2时，能促进空气中的SO2氧化，生成硫酸液沫，该液沫附着在烟尘上或凝聚在雾核上，进人人的呼吸系统，使人得癌症、支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等多种呼吸道疾病。SO2及由它转化的酸雨，会威胁植物的生长，降低其生长率，污染江河湖泊，毒死水生动物。SO2还能腐蚀铁、铜、镍，损害CaCO3质建筑材料，能降低布匹的强度和使纸发脆，对皮带有亲和性，并使其强度下降。SO2在大气中存在，还会影响能见度、天文观察和太阳辐射。目前世界各国研究防止SO2 的方法很多，但其技术成熟、效果较好的是排烟脱硫。目前一般采用干法和湿法脱硫，湿法也是今后的发展方向。

三、水泥厂中噪音污染分析及综合治理

水泥厂噪声的特点是：声源点固定，声源种类复杂、声源分布广，声压级别高，如原料磨、煤磨、水泥磨、风机、空压机等声压级都在85~1050dB，属于强噪声源。

水泥厂噪声的危害：长期工作在噪声环境中，会导致肠胃功能紊乱，如消化不良、食欲不振、恶心呕吐等；易患心血管系统疾病，如冠心病和高血压的发病率比正常情况高出2~3 倍；噪声对视觉器官也会造成不良影响，如会导致眼痛、视力减退、眼花等症。可见，噪声对人健康的危害是多方面的，应引起水泥企业的重视。

1.噪声污染综合治理途径

1.1采用低噪设备

用立磨或辊压机替代管磨机。立式辊磨是通过挤压原理对物料进行粉磨，产生的噪声低于靠冲击力对物料进行粉磨的管式磨约20dB(A)。采用低噪声型的离心风机、三叶罗茨风机、螺杆式压缩机；或采用加工精度较高的进口设备，都可降低噪声。

1.2合理布局噪声设备

水泥厂应综合考虑噪声设备整体布局的合理性。高噪声的磨机、风机等噪声设备所在车间的布置，应尽可能远离厂前区、车间办公室、化验室等对噪声敏感的区域。如果条件允许，可用仓库、食堂、围墙等对噪声不敏感的建筑物做屏障隔声，或利用自然地形降低噪声。

1.3球磨机降噪

球磨机是水泥厂重要的设备，也是水泥企业的强噪声源，其声压级可达105 dB，通常采用隔声罩、隔声屏、筒体阻尼包覆、用橡胶衬板代替锰钢衬板、非球形钢研磨体等措施进行降噪，仅能降噪100dB左右，降噪效果不理想，要使噪声级降低到85 dB 以下，较理想的途径是采用隔声室。

隔声室降噪就是将球磨机运转区域进行封闭，降低球磨机噪声。一般水泥企业的球磨机房为两面或三面砖墙，砖墙本身的隔声量和阻尼作用已经很大，一般不做考虑。隔声室设计时，重点是考虑门、窗和磨房内墙的吸声处理。

1.4风机降噪

风机也是水泥厂一大噪声源，特别是新型干法水泥厂的窑尾排风机和熟料篦式冷却机风机，噪声高达105 dB(A)。对风机进行降噪处理，是减小水泥企业噪声污染的重要方面。

(1)风机的进出风管道安装消声器。在气流通过的管道内，将超细矿渣棉、矿渣棉玻璃丝、工业毛毡等多孔消声材料与管道内壁紧密接触，吸收噪声。消声材料的厚度可根据噪声的频率选择，高频噪声应选用较厚的消声材料，消声材料厚度小时对低频声的吸收效果较好。

(2) 根据消声量确定消声器长度和消声弯头的数量。消声器有效长度长，采用消声弯头时，消声效果好，但压力损失大，较高的气流速度又会产生新的噪声。

(3) 风管用阻尼材料外包扎减少通风风管传播噪音，使用阻尼涂料粉刷风机、风管。

(4) 增大增重风机、电机基础及采用橡胶隔振垫等隔振措施，也可用密封罩密封风机等。

(5) 风机房屋采用吸声的墙体，如多孔混凝土砌块、内贴吸声材料，或采用双墙隔声墙处理等。

四、总结与展望

水泥生产企业应采用国内外先进的生产工艺和装备，充分利用各类工业固废及窑系统余热，

实现节能降耗和可持续发展的目标，对废气、噪声、废水、重金属等各类污染源采取可行的治理措施，以确保废气、噪声稳定达标排放，努力做到废水对外“零”排放；对采石场进行植被恢复措施可在一定程度上减轻工程建设对生态环境带来的负面影响。同时缓解矿石开采对矿区附近居民生存环境的影响，增加当地居民收入，促进社会安定。

为了使水泥工业成为可持续发展的行业，必须通过新型工业化的道路，采用国内外成熟的先进科学和技术，节能降耗，提高水泥质量，降低对环境的污染，使水泥工业迅速转变成为环境材料型的产业，这是每一个水泥生产、科研设计者所面临的紧迫任务之一。