水泥制造业产排污系数研究与应用.pdf

中国硅酸盐学会环境保护分会学术年会论文集 2 ( ) ( ) 9 年 水泥制造业产排污系数研究与应用 王雅明郝庆军袁秀霞 ( 中国建筑材料检验认证中心北京1 0 0 0 2 4 ) 1 、行业现状 水泥工业是我国重要的材料工业，也是大量消 耗资源和能源的行业，同时又是污染防治的重点产 业之一，特别是粉尘排放，历来备受环保主管部门和 社会各界的关注 我国现有水泥生产企业7 1 0 1 家( 有生产许可 证) ，2 0 0 7 年我国水泥产量已达1 3 ．6 亿吨，占世界水泥 总产量的一半以上，其中新型干法水泥产量约7 ．5 0 亿 吨比重由2 0 0 0 年的1 4 ％上升到5 5 ％ 目前我国水泥生产工艺按窑型主要分为新型干 法和立窑两种类型水泥熟料生产线和水泥粉磨站 也发展为两种不同的生产形式原有的干法中空窑、 湿法窑、立波尔窑和部分立窑等落后生产工艺已逐 步淘汰，到2 0 l O 年新型干法比例将达到7 0 ％以上 2 、污染物种类 水泥生产过程包括了物料破碎和粉磨的物理过 程，还有燃料燃烧和物料分解、相互作用生成水泥熟 料的化学过程在水泥的生产过程中会产生大量的 颗粒物和一些有害气体而污染大气。

其污染物主要 有烟尘、粉尘、二氧化硫( s O ：) 、氮氧化物( N O x ) 、氟 化物等 水泥生产系统不直接产生废水，主要是回转窑、 各类磨机、空压机和部分仪表等高温、高速运转设备 需要的间接冷却水，冷却水作为热交换介质，没有化 学反应，水质基本无变化，直接排放或循环利用废 水主要为生活污水和辅助生产废水，污水中主要含 S S 、C O D c r 、B O D 5 和石油类等污染物 3 研究方法 3 ．1 四同组合 依据水泥制造业产品、工艺、规模、原料等实际 情况，结合该行业末端治理设施等因素，将该行业污 染物确定为烟尘、工业废气量( 窑炉) 、二氧化硫、氮 氧化物、氟化物、粉尘、工业废气量( 工艺) 、工业废水 量和废水中的化学需氧量等共9 种；确定四同组合时， 按照产品分为水泥和熟料；对于水泥生产线，按照生 产工艺分为新型干法、立窑和粉磨站三种；新型干法 生产规模依据日产熟料量分为大型( 4 0 0 0 t ／d 生产线 及以上) 、中型( 2 0 0 0 —4 0 0 0 t ／d 生产线) 、小型( 2 0 0 0 们 生产线以下) 三种，立窑生产规模依据年水泥产量分 为大型( 1 0 万t ／a 及以上) 和小型( 1 0 万t ／a 以下) ，粉磨 站生产规模依据年产量分为大型( 6 0 万妇及以上) 和 小型( 6 0 万妇以下) 。

对于熟料生产线，按照日产熟 料量分为大型( 4 0 0 0 t ／d 生产线及以上) 、小型( 4 0 0 洲d 生产线以下) 见表1 ： 表1水泥制造业不同因素组合 污染物 产品名称原料名称工艺名称规模等级 指标 ≥4 0 0 0 吨／日9 种 新型 2 0 0 0 ～4 0 0 0 干法( 不含) 吨／日 9 种 钙、硅铝 铁质原料 2 0 0 0 吨／目9 种 水泥≥l O 万吨／年9 种 立窑 l O 万吨／年9 种 ≥6 0 万吨绰 4 种 熟料 粉磨站 6 0 万吨／年4 种 钙、硅铝新型 ≥4 0 0 0 吨／日9 种 熟料 铁质原料干法 4 0 0 0 吨／日9 种 一2 l 一 2 ( ) 0 9 年中国硅酸盐学会环境保护分会学术年会论文集 3 ．2 数据获取 基础数据的质量和数量是确保产排污系数高质 量的关键，为保证数据的真实性、代表性和科学性， 课题组采用现场实测、现场调查、历史调查等方法 同时兼顾了我国水泥企业分布的实际，考虑了代表 性和覆盖性，如选择了山东、广东水泥大省，考虑到 了东北、中部、南部、西南等地域分布，使监测数据具 有广泛的代表性 3 ．3 产排污系数计算方法 a ．原始产排污系数的计算公式如下： 门D u 百 式中： G ：原始产( 排) 污系数； 针对不同的污染物采用千克／吨．熟料、克／吨一熟 料、立方米／吨．熟料、千克／吨．水泥、立方米／吨．水泥、 克／吨一水泥、吨／吨一水泥表达； O ：产生或排放的原始污染物量； P ：产品总量；以吨一水泥和吨．熟料表示。

b 、个体产排污系数的计算方法 个体产排污系数的计算公式如下： G - ∑G ，×彤 卢l 式中： G ：个体产排污系数； G i ：原始产排污系数由实测数据或者历史实 测数据计算得到i _ l ，2 ，⋯⋯，n ，n 为特定四同组合 条件下原始产排污系数个数； w i ：原始产排污系数的权重，其大小确定考虑了 数据源、数据质量及行业特征，而定，：∑肜= 1 c 、原始产排污系数的加权 对于原始产排污系数核算，权重系数主要考虑 数据质量、监测的批次、监测的时间及数据来源，在 水泥行业产排污系数核算课题中由于数据来源较为 统一，故选取平均权重 d 个体产排污系数的加权 根据水泥工业结构调整和近年来新型干法水泥 及水泥熟料生产线的分布现状，我们确定相应四同 一2 2 一 组合下原始产排污系数的权重如表2 ： 表2四同组合下原始产排污系数的权重 产品 原料 工艺规模 原始产排污系数权重分配 ≥4 0 0 0 吨，日 4 0 0 0 “d5 0 0 0 们≥6 0 0 0 伽 新型 O ．1 0O ．8 0O ．1 0 2 0 0 0 ～4 0 0 02 0 0 0 “d 2 5 0 0 “d3 2 0 0 t ／d 水 ( 不含) 吨／日O ．2 0O ．7 00 ．1 0 钙 干法 7 0 0 们 1 0 0 0 “d 一 ≥1 5 0 0 t ／d 、 2 0 0 0 吨／日 】2 0 0 t ／d 硅0 ．2 0O ．7 00 ．1 0 泥 铝 ≥1 0 万吨／年平均分配 铁 立窑 1 0 万吨／年平均分配 质 原 粉磨 ≥6 0 万吨／年平均分配 料 站 6 0 万吨／年平均分配 新 ≥4 0 0 0 吨／日 4 0 0 0 t ／d5 0 0 0 讹≥6 0 0 0 t ／d 熟 0 ．1 00 ．8 0O ．1 0 型 干 2 0 0 0 伽2 5 0 0 t ，d3 2 0 0 t ／d 料 4 0 0 0 吨／日 法 0 ．2 0O ．7 0O ．1 0 3 ．4 系数修正 本次水泥行业产排污系数核算过程中考虑到数 据的样本量、代表陛和准确性，对部分污染物的个体 产排污系数进行了一定的修正，以使产排污系数更 加符合行业的实际情况。

修正原则主要依据物料衡 算、经验数据、统计数据和行业与环保专家意见 3 ．5 水泥工业粉尘无组织排放 3 ．5 ．1 水泥工业粉尘无组织排放影响因素 水泥工业粉尘无组织排放的产生量主要取决于 以下因素，分述如下： ( 1 ) 、环保设施水泥企业粉尘无组织排放大多 产生于原料运输，物料转运，物料下料口，水泥出厂 等环节，若对上述过程设置了有效的收尘设施，则可 以有效地减少和消除粉尘的无组织排放，否则扬尘 无法避免，粉尘的无组织排放就会加重 ( 2 ) 、生产工艺生产工艺是决定粉尘无组织排 放量的关键因素过去传统落后的水泥工艺( 如立 窑、湿法回转窑、干法中空窑、立波尔窑) ，由于设计 建设时的环保投入较少，水泥生产过程中产生扬尘 点的部位较多，所以粉尘的无组织排放量也较大，而 近年来发展迅猛的以预分解窑工艺技术为主导的新 型干法水泥生产工艺，在设计和建设过程中注重了 环保投入，不仅排放点实现了达标排放，而且对扬尘 点也采取了消烟除尘技术措施，有效遏制了粉尘无 组织排放 ( 3 ) 、管理水平众所周知，管理因素也是影响 中国硅酸盐学会环境保护分会学术年会论文集 2 0 0 9 年 水泥企业粉尘无组织排放的重要因素。

如果水泥企 业重视生产管理，特别是环保设施和消烟除尘的管 理，除尘设施、设备运行完好，维护检修到位，检查考 核经常化、制度化，粉尘无组织排放一定很轻微，否 则，后果严重 3 ．5 ．2 无组织排放粉尘的种类及来源 水泥工业无组织排放粉尘的种类有原料粉尘、 生料粉尘、燃料粉尘、熟料粉尘和水泥粉尘等熟料 及水泥粉尘有水硬性，煤的粉尘有爆炸性粉尘的 特征包括粒径分布、密度、容重、休止角、磨损性、浸 润性、光学特征、自燃性和爆炸性、粘性、电性能等 原料粉尘主要来自钙质原料( 石灰石) 、硅铝质 原料( 砂岩、黏土、粉煤灰等) 和铁质原料( 铁粉、硫酸 渣等) 进厂、破碎和预均化环节，此类粉尘无组织排 放占水泥企业无组织排放的5 0 ％以上 生料粉尘主要指原料配料、粉磨、均化、输送过 程中产生的无组织排放，该种粉尘无组织排放随着 水泥工业的技术进步越来越小 燃料粉尘主要指煤进厂、储存、倒运、破碎、粉磨、 输送等过程中产生的无组织排放，尤其装卸和倒运 过程产生的煤粉尘排放居多 熟料粉尘无组织排放主要来自熟料输送、下料、 二次倒运过程，尤其以二次倒运产生的扬尘居多 水泥粉尘无组织排放主要来自于水泥包装、散 装和运输环节，尤其以装运环节居多。

3 ．5 ．3 粉尘无组织排放治理措施 水泥厂需储存和运输的物料中，主要是粉料或 带粉的小块料因此，在储存、输送和包装过程中难 免有粉尘污染，减少和消除粉尘无组织排放的措施 如下： ( 1 ) 、严格杜绝物料露天堆放，把无组织排放转 化成有组织排放，再用可靠的除尘器就地治理 ( 2 ) 、集中扬尘点，可通过吸尘罩、各支气管道( 加 调节阀、管径由风量决定) 将各点扬尘集中进入一个 除尘器，净化后的气体排到车间外面 ( 3 ) 、减少和取消生产过程中的各种车辆运输， 减少道路扬尘装卸扬尘和沿途抛洒 ( 4 ) 、鼓励采用将均化、箱式封闭转运、粉磨系统 通风、除尘一体化‘集中收尘”技术 ( 5 ) 、生料库、水泥库的进料口在库顶上，随物料 进入也有气体同时进入，应在库顶设排风口，并设置 除尘器根据风量，可选用气箱脉冲或单机袋式除 尘器等管理简单的除尘器可在每一个库顶设置一 台；或库与库间用风管相连、集中处理除尘器下不 设灰斗，机身直接坐在库顶上，清灰时粉尘自然落入 库内 ( 6 ) 、散装库底有几台散装卸料器当把水泥装 入散装车时，输送用空气随水泥一起喷出，应采用带 抽风口的散装卸料装置，将泵抽吸的气体送人专用 除尘器。

在装车时除尘器应同时开动 ( 7 ) 、包装机、皮带机转运处或卸料口、库底卸料 器等均属分散扬尘点，需设置风罩抽风，吸入面风速 不小于l I I l ／s ，保证岗位浓度不大于6 m g ／N m 3 可单独 用单机除尘器除尘，也可用管道连接集中除尘，但风 管设计必须符合风量分配合理原则有时需在阻力 较小的支管上设置调节阀，调解风量的分配 ( 8 ) 、排气筒高度要符合G B 4 9 1 5 的规定 3 ．5 ．4 粉尘无组织排放的测算 准确地计算水泥企业粉尘无组织排放量是实属 不易，目前定量的表达方法是测定粉尘浓度，监测方 法是在厂界外2 0 米处，上风方与下风方同时布点采 样，将上风方的监测数据作为参考值监测方法采 用《大气污染物无组织排放监测技术导则》( H T ／ T 5 5 - 2 0 0 0 ) 和《水泥工业大气污染物排放标准》 ( G B 4 9 1 5 ．2 0 0 4 ) ，评价标准以监测点处的悬浮颗粒物 ( T s P ) 1 小时浓度值不超过1 ．0 m 咖3 ( 扣除上风方的 参考值) 为达标或合格 本次水泥行业产排污系数核算实测和调研的水 泥行业粉尘无组织排放情况如表3 ： 表3 水泥行业粉尘无组织排放情况 产品原料工艺无组织排放 名称名称名称 规模等级 I n ∥m 3 新型 ≥4 0 0 0 吨／日 0 ．3 3 6 8 钙 2 0 0 0 。

4 0 0 0 O ．4 2 6 4 、 干法 ( 不含) 吨／日 水泥 硅 2 0 0 0 吨／日 2 ．5 6 铝≥1 0 万吨／年 0 ．8 7 3 6 立窑 1 0 万吨／年 0 ．5 8 6 8 ≥6 0 。