水泥工业粉尘污染特征及控制技术.docx

水泥工业粉尘污染特征及控制技术1、引言水泥工业最主要得污染形式就是粉尘污染,由水泥生产过程中原料、燃料与 水泥成品储运,物料得破碎、烘干、粉磨、煅烧等工序产生得废气排放或外逸而 引 起水泥工业得尘源点比较多 , 煤磨、烘干磨机、冷却机、破碎机、输送带、 选粉机、库顶、料仓、库底与包装系统等都会产生出大量得粉尘【1】水泥工业最 典型得粉尘污染便就是向大气环境中排放直径小于或等于2、5“m得颗粒物质 （PM2、 5）目前我国有水泥生产企业 5000 余家,规模以小微型企业为主 ,约占 72％2013 年 5-8月,国家安监总局职业安全卫生研究中心对全国 31 家水泥生产 企业粉尘进行检测,结果表明粉尘浓度严重超标【2】2 水泥工业粉尘污染特征及危害2、 1 对人体健康与生态环境得危害水泥工业产生得粉尘成分复杂,属于混合性粉尘,包括石灰石粉尘、熟料水泥 粉尘、粉煤灰粉尘、石膏粉尘与其她粉尘,其混合物富含游离得SiO2，还含有钙、 镁、铝、铁等元素粉尘中游离SiO2含量得高低直接影响粉尘得毒性，人体长期 吸入富含游离 SiO2 得粉尘将染尘肺病,熟料粉尘中游离 SiO2 得含量不应超过 10%，大于 10%以上得粉尘称为矽尘，长期吸入矽尘将引起矽肺【3】。

水泥尘肺得发 病与染尘时间、粉尘浓度及粒径与个人体质直接相关，发病工龄一般为 10~20 年 【4】工人在含有硅粉尘得环境里长期作业 ，会出现咳嗽、口干、咽炎、喉痛、气 短、胸部痛闷、胸透病变与肺部疾病等症状，粉尘吸附在肺粘膜中，长期积累，使肺 纹变粗、扭曲，肺内散布小圆硅块，最终因肺丧失换气功能而导致死亡【5】水泥粉尘 pH 值约为 10~12，呈较强得碱性，能使周围农田土壤碱化水泥粉尘 通过水合作用与结晶作用在土壤表面形成硬得外壳 ，导致土壤孔隙性、有机碳含 量与持水能力显著下降【6】另外，水泥粉尘能在植物叶片、枝条、花朵上形成一 层水泥结壳，阻挡光线，影响光合作用，从而减少了淀粉得形成量【7】，还会对植物气 孔得阻塞作用使气孔阻抗增大，蒸腾强度与光合速率降低，从而导致植物生长受阻【8】2、2 水泥工业粉尘污染特征及分布水泥主要成分为硅酸盐、Fe2O3、CaO2、Ca2SO4、Al2O3与MgO2等,由石灰 石 （76、4%）、黄土（13、05%）、煤（3、2%）、铁粉（1、85%）与萤石（0、5%），经 1500 °C 左右煅烧成熟料后加入适量石膏、矿渣粉磨制成其遇水即成碱性 ,具有分散度 高,附着性、吸湿性与腐蚀性强等特点【9】。

水泥工业粉尘污染得特征主要包括以下 4 个方面:①其产生贯穿于整个生产 流程;②其就是成分复杂得混合性粉尘，粒径分布广，烟尘温度变化大;③其排放方 式分为有组织与无组织两类，且均为需重点控制得污染来源;④其富含游离SiO2, 毒性较强，水泥工业就是矽尘与尘/矽肺病重点控制行业水泥生产过程中原料、燃料与水泥成品储运 ，物料得破碎、烘干、粉磨、煅 烧等工序得废气排放或外逸都引起粉尘得排放，其中原料粉磨及煅烧发生得粉尘 排放最为严重，约占水泥厂粉尘总排放量得 70%以上【10】无组织排放源主要为: 石灰石矿山得开采，原料（煤予、辅料、石灰石）均化堆场，熟料库及熟料外运与水 泥添加剂及其配送、包装、散装及袋装水泥储存、储库等环节 ，其余均为有组织 排放新型干法窑、篦式冷却机、水泥管磨、立式磨机与高效选粉机得含尘浓度 分别约为 50g • Nm-3、10g • Nm-3、80g • Nm-3、500g • Nm-3 与 1000g • Nm-3；其 相应得单位产品产尘量分别约为100Kg・t-1、25Kg・t-1、120Kg・t-1、1000Kg ・t-1 与 1000Kg ・ t-12010年，我国水泥总产量1、868x105万t,其中新型干法窑产量1、4944x105 万t,占总产量得80%。

新型干法水泥窑就是目前最重要得粉尘污染来源,而其中 回转窑生产系统，尤其就是窑头篦式冷却机及窑尾得烟尘排放最为显著【11】篦式 冷却机烟气正常温度为220〜240C,极端可达400C;风量变化大;粉尘浓度一般 <20g・Nm-3,恶劣工况时可达50g・Nm-3以上;含湿量约为1%〜2%;粒径粗（10阿 以上占85%）,黏性低,磨蚀性强；比电阻高（1000 Q・cm左右）;粉尘比重在3、 2g・cm-3左右窑尾烟气性质因窑磨一体以及就是否带余热锅炉等因素会有较大 变化，窑尾气正常温度为350C左右,采用低温余热发电时可降到200 C左右;粉尘 浓度60〜100g・cm-3；粉尘粒径细（10卩m以下占78%左右）、黏性大、具有腐蚀性; 比电阻高;烟尘工况不稳定吴刚【10】等研究发现水泥生产过程中粒径vlOym粉尘所占比例很大,一般在 40%〜80%;<10卩m粉尘中,<2卩m得约占60%;2〜5卩m得约占25%;5〜10卩m得约占 15%水泥行业微细粉尘控制就是值得关注得难点何伟明【12】对成都某大型干 法水泥生产线粉尘中游离SiO2含量得测定结果显示:砂岩、页岩、硫酸渣配料仓, 磨煤机，粉煤仓，石膏、矿渣输送皮带头得游离SiO2含量均超过10%,最高达到30、 5%。

水泥工业粉尘中高得游离SiO2含量带来更高得人体健康与生态风险,值得密 切关注3 水泥工业除尘技术及设备3、 1 袋式除尘技术及设备目前,新建、扩建得干法水泥工业从原料破碎到包装出厂得整个生产线大多 采用袋式除尘器【10】其适用于水泥行业生产线上得通风及热力设备、排放点与 扬尘点,并大量用于水泥行业电除尘器得改造袋式除尘器得优点有:不受烟尘比 电阻等性质得影响,能捕集电除尘器难以捕集得粉尘;收尘效率高,排放浓度有得 可达10mg ・Nm-3以下，除尘效率随粉尘浓度得升高而升高;运转稳定，适应性强, 能在较宽范围得温度、压力与粉尘负荷下运行 ;操作技术简单、可检修袋 式除尘器得缺点也十分明显,尤其就是滤袋受到烟尘温度得限制,温度过高时容易 烧袋,温度过低又容易冷凝结露而糊袋【1】水泥行业多年来认为袋式除尘器运行 阻力及能耗高，造价成本及运行费用贵，这就是制约其发展得主要因素5000t ・d-1 水泥窑电改袋至少投入700万元,新建安装袋式除尘器至少要900万元;其设备阻 力通常在1000〜1500pa;窑头与窑尾功耗分别在400kw与550kw左右;普通滤袋寿 命一般为1~2a，高端滤袋为3~5a。

随着国家排放标准得日益严格，耐高温、高效、 特种新型滤料得不断涌现并降低了较大得设备及运行成本 ,袋式除尘器逐渐被越 来越多得水泥企业采用3、 2 电除尘技术及设备电除尘器广泛应用于水泥工业粉尘得收集与控制，尤其就是在立窑、湿法窑 与中空窑水泥生产中得使用较为普通,也有少数得在回转窑中使用【13】电除尘器 性能与粉尘比电阻（1X104〜5X1011 Q・cm可采用）、集尘电极得总表面积、气 体得体积流量以及颗粒物得迁移速度等因素有关 ,并对 CO 浓度有严格得限制 （＜1、 0%）水泥行业采用电除尘器时,如净化立磨（辊式磨）得烟尘浓度高,应有预 分离装置;湿法窑烟尘湿度大,电除尘器易被腐蚀,窑尾会因不正常工况控制,严重 时将导致CO爆炸;干法窑粉尘比电阻高，需烟气调质;熟料冷却机烟尘净化得电除 尘器因比电阻高,需采用宽极间距;一般在篦式冷却机、水泥磨及回转窑等设备内 装设喷水装置解决烟尘比电阻高得问题【⑷5000t ・d-】水泥窑四电场电除尘器 得设备阻力一般为300Pa，其窑头与窑尾功耗分别在300kw与500kw左右,使用三 相工频电源或高频电源能显著降低能耗目前，单纯依靠电除尘器达到环保排放 得标准已越来越不现实，随着电除尘器各项技术得不断发展，达标排放不应成为发 展得唯一目标，应充分发挥电除尘器成本、运行能耗、工况适应性与维护费用等 方面得优势，筛选最佳得升级改造方案，取得最大得经济、社会与环境效益。

3、 3 电—袋复合除尘技术及设备电—袋复合除尘器就是将传统静电除尘与过滤除尘机理有机集成发展起来 得新型节能高效除尘器，其在一个风箱体内有规律地布置电场与袋场以达到粉尘 高效截留及节能得目得迄今，主要有预荷电—布袋式、静电布袋并列式与静电 布袋串 联式等 3 种联合除尘方式【15】电袋相比电除尘器，不受烟尘比电阻性能 影响，可节约钢材 20%左右，并减少占地面积;电袋相比式除尘器，能够显著降低滤 袋得阻力 ，延长喷吹周期 ，缩短脉冲宽度 ，降低喷吹压力 ，延长滤袋得使用寿命 1〜2a电袋对烟气中Hg、SO2与NOX有一定得同步去除作用，更易满足越来越 严格得减排要求，就是水泥行业粉尘治理得重要技术手段之一韩战义【16】等通过 对某5000t・d-i水泥窑尾电一袋复合式除尘器得设计研究表明:电一袋复合式除 尘器具有适应工况范围宽、应用更广与性价比高得优点电袋对粉尘得比电阻敏 感度下降，降低了系统波动得影响，排放浓度可满足在30mg・Nm-3以下，适用于水 泥厂窑头、窑尾及电除尘器改造对于新设备而言 ，电—袋复合式除尘器成本会 略高于纯袋式除尘器，但它更易满足国家越来越严格得减排要求，可作为水泥行业 粉尘治理，尤其就是PM2、5末端治理得一项重要、有效得举措。

3、4 其她除尘技术及设备重力、惯性与旋风除尘技术被广泛应用于水泥工业多级除尘得预除尘以旋 风除尘器为例，其设备结构简单,造价低，维护方便，耐400°C左右高温,耐高压，可实 现捕集干灰后粉料得回收利用,可用于高磨蚀性粉尘烟气净化但就是,其对微细 粉尘捕集效率低，处理风量有局限，处理风量大时，要采用多个旋风除尘器并联，设 置不当，对除尘效率将有严重影响【14】在水泥工业除尘中，一般应用于电、袋除尘 器前端得预除尘与物料回收中湿式除尘技术基于含尘气体与液体(洗涤水或其她液体)接触，借助惯性碰撞、 扩散等机理，将粉尘予以捕集，实际中应用广泛其在同等能耗下得除尘效率比干 式高，对＜0、1呼得粉尘仍有很高得除尘效率，能用于高温、高湿及粘性大得粉尘; 可兼顾除尘与净化有害气体得作用;结构简单，投资低，占地少，安全性好其缺点就 是:有排出洗涤泥浆得二次污染问题;不适用于憎水性与水硬性 粉尘;加大了污水 处理系统防腐材料得成本;损失了一定得热能，温度低时需 要 防结冰与白烟在 水泥工业除尘中，一般应用于电除尘器烟气调质与扬尘控制之中4 结语近年来 ，随着国家对水泥行业粉尘排放标准得越来越严格以及水泥行业 PM2、 5 粉尘在总粉尘排放量中所占得比例极高得现状依然没有改变，虽然我国水 泥行业粉尘污染治理技术已经迈入相对成熟得阶段 ，但就是粉尘污染控制形式依 然相当严峻。

水泥行业内存在粉尘(尤其就是 PM2、 5)排放现状不清、监测监控 能力较弱与特 征性污染治理技术研发成果较少等亟待解决得问题我国应加大 实际应用型得针对水泥行业粉尘污染特征下得污染控制技术理论及设备研究 ，同 时，实现最大化得社会、环境与经济效益参考文献:［1］刘思静、我国水泥工业除尘技术得现状与市场前景浅析 ［J］、能源与环境，2011(6):85~86［2］马骏、水泥生产中粉尘得危害与防治［M］、劳动保护,2014(3):25［3］ 陈卫红、我国尘肺防治得研究进展与展望［J］、中国个体防护装 备,2011(6):40~41［4］ 宁津红、水泥粉尘对职工健康得影响［J］、中国城乡企业卫生,2012(1):11~12［5］ 王立朋、水泥生产粉尘污染得危害及防治 ［J］、淮南职业技术学院学报,2003(3):61~62［6］ 傅柳松，孟范平，刘超，等、水泥粉尘对土壤与作物得影响［J］、农业环境保护1996(5):221~224［7］ Darley E F、 Studies on the effect of cement-kiln dust on ve。