水泥生产排放的主要污染物及控制

水泥 2013-07-01

水泥工业对大气环境产生影响的废气中包括粉尘，SO2，NOX,CO2，HF等CO2由水泥生料的CaCO3分解，燃料燃烧而产生的。SO2由生料，燃料中含硫成分在燃烧条件下产生。NOX是由空气中的N2在高温有氧燃烧条件下产生。HF是由于立窑厂采用萤石矿化机，在者生料中的氟成分在煅烧过程中产生的有害废气。

　　水泥工业对大气所产生影响的主要污染源是粉尘和废气。
　　粉尘主要是由于水泥生产过程中原，燃料和水泥成品储运，物料的破碎，烘干，粉磨，煅烧等工序产生的废气排放或逃逸而引起的。
　　水泥工业对大气环境产生影响的废气中包括粉尘，SO₂，NO_X,CO₂，HF等CO₂由水泥生料的CaCO₃分解，燃料燃烧而产生的。SO₂由生料，燃料中含硫成分在燃烧条件下产生。NO_X是由空气中的N2在高温有氧燃烧条件下产生。HF是由于立窑厂采用萤石矿化机，在者生料中的氟成分在煅烧过程中产生的有害废气。
　　粉尘
　　水泥厂中无论哪个生产环节都会产生大量的分成并随废气排出
　　1，原材料制备系统粉尘排放。含石灰石破碎，粘土烘干，生料粉磨以及煤磨系统的除尘；
　　2，熟料的烧成系统的粉尘排放；
　　3，水泥制成系统，水泥磨和水泥包装及散装过程的粉尘排放；
　　原材料制备和水泥粉磨过程中排出的气体一般为常温含尘气体，而原料烘干过程排出的气体，窑尾，窑头排出的含尘气体属于高温含尘气体属于高温含尘气体。
　　粉尘的主要成分：CaCO₃，CaO，SiO₂，Fe₂O₃，Al₂O₃，MgO，Na₂O，K₂O等水泥厂粉尘的危害对人体主要是尘肺病，产生尘肺病的主要原因，是粉尘中的主要成分是SiO₂　　水泥工业粉尘治理的常用收尘器
　　电收尘器
　　在俩个曲率半径相差极大的金属板上（金属丝和平板），通以高压直流电，则在两电极间形成不均匀电场，当电压升至某一数值，在曲率半径小的电极附近气体便发生电离，称为电晕放电，气体电离生成阴离子和阳离子，在电厂力作用下便向不同极性的电极运动。
　　布袋收尘器具有以下的优点
　　1，收尘效率高，即使捕集0.5μm的细微粉尘，也有很高的收尘效率。
　　2，运行稳定，适应性强，很少受到处理气体和粉尘性质以及生产设备工作部均匀的影响。
　　3，能捕集电收尘器能以捕集的粉尘，如导电性极为良好和导电性极差的粉尘。
　　4，操作技术比较简单。
　　二氧化碳的排放
　　生料煅烧成熟料过程CO₂气体的排放
　　在煅烧熟料过程中，窑中排放的CO₂来源于水泥生料中的碳酸钙分解和燃料燃烧。当前，生产水泥熟料的主要原料为石灰石。
　　普通硅酸盐水泥熟料含氧化钙65%左右，据计算：每生产1吨熟料排放0.511吨CO₂。
　　由燃料燃烧所排放的CO₂　　当煤发热量为22000KJ/kg时，固定碳含量约为65%左右，燃烧时，每吨煤产生2.38吨CO₂。生产1吨熟料需140吨煤左右，因燃烧煤排放CO₂在0.383~0.704吨。
　　每吨水泥平均电耗100KWH左右，折算生产电能排放CO₂，每吨水泥折算排放CO^₂0.12吨。
　　每生产1吨水泥熟料，以上三个排放相加，排放CO₂气体1.114~1.335吨。
　　CO₂对环境的破坏
　　二氧化碳被称为温室气体，具有吸热和隔热的功能，大气中的CO₂气体增多，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散从而使地球气候变暖。负面影响：1.地球的病虫害增加2.冰山溶化，海平面上升，沿海三角洲被淹没。3，气候反常，海洋风暴增多4，土地干旱，沙漠化面积增大。据预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到2050年全球温度上升2-4摄氏度，南北极地冰山将大幅度溶化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹没于水中，其中包括几个著名的大城市：纽约，上海，东京和悉尼。
　　CO₂的减排
　　余热利用减排CO₂。烘干原燃料。用废气的余热烘干原燃料可省去烘干用煤，每吨水泥熟料可省去烘干用煤0.02吨，减少0.0476吨CO₂排放。余热发电。建设纯低温余热发电系统，用纯废气的余热进行余热发电，每吨熟料发电35KWh以上，大约减少0.04吨CO₂排放。
　　CO₂的减排
　　提高生产工艺水平，降低熟料热耗，降低煤耗。加强生产工艺控制盒配料，提高熟料质量和熟料强度。减少水泥熟料用量，一是磨制水泥在保证水泥性能的同事多加混合材，二是在拌制混凝土时使用替代水泥材料，大力发展绿色高性能混凝土代替常规混凝土。发展高标号水泥，设立建筑质量标准，使高质量，高标号水泥和其他建材制品扩大生产，促进先进生产技术的发展
　　二氧化硫的排放
　　水泥工业废气中的SO₂，来源于水泥原料或燃料中的含硫化合物，高温氧化条件下生成的硫氧化合物，在新型干法水泥生产线上，硫和钾钠氯一样，是引起预热器分解炉洁皮堵塞的重要因素之一，是一种对山产有害，需要加以限制的一种组分，由于在水泥回转窑内存在充足的钙和一定量的钾钠，所形成的硫酸盐发性较差，有80%以上残留在熟料中。
　　二氧化硫治理的措施
　　水泥生产中减少SO₂排放有下列几种措施：跟换原料：在生料磨内吸收：加消石灰，设D-SOX旋风筒设水洗塔等，其中最简单有效的方法就是在配料过程中选择合适的硫碱比，同时在窑尾收尘系统中采用袋式除尘器。
　　氮氧化合物的排放
　　在水泥熟料烧成过程中排放的NO_X，主要来源于燃料高温燃烧时，燃烧空气中的N₂在高温状态下于O₂化合生成。其生成量取决于燃烧火焰温度，火焰温度越高，则N₂被氧化生成的NO_X量越多，在新型干法生产系统中，由于50-60%的燃料是在温度较低的分解炉中燃烧的，我国先执行《水泥工业大气污染物排放标准》规定NOX排放浓度不得超过800mg/m³.杭州地区规定不得超过150mg/m^{3k 。}　　氮氧化合物的污染防治
　　防治NO_X的首先要优化窑和分解炉的燃烧制度，保持设疑的火焰温度，控制过剩空气量，保持一定的还原气氛，确保喂料量和喂煤量均匀稳定，采用低氮燃烧器，设置专门的脱硝措施。
　　利用还原性气体，即CO，H₂等还原气体，在生料中Fe₂O₃，Al₂O₃的催化作用下，将NO_X还原成为无害的N₂，可大量降低NO_X排放。
　　选择性催化还原法脱硝是向烟气中注入选择性还原剂氨或尿素在催化剂的作用下烟气中NO_X与氨发生反应而被还原生成无害的氮气和水蒸气，水泥煅烧中粉煤灰中的TiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，游离碳等将在氨脱氮的反应中起催化作用。当温度高于900℃是，氨起脱氮作用或分解。
　　水泥厂减少NO_X排放可采取窑头低氮燃烧器；减少熟料煅烧系统的漏风；尤其分解炉至窑头的漏风；优先购置含氮氧化合物低的燃煤；采用催化还原技术。
　　选择合适的地点喷入氨水，通过气体分析仪，根据NO_X检测结果控制各个喷氨点的喷入量，从而达到控制NO_X排放的目的。实现自动控制，排放结果可时时检测，并可把信号传输到需要的管理部门。
　　喷氨系统设置配置包括：气体分析系统；氨液存储罐；氨液输送系统；专用氨液雾化喷咀；氨液计量系统；压缩空气系统；自控系统；传输及检测系统。

编辑：姜立东

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