水泥工业粉尘污染特征及控制技术
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、5μm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 ℃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。向英雄致敬的经典句子
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-1。
2010年，我国水泥总产量1、868×105万t，其中新型干法窑产量1、4944×105万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220~240℃，极端可达400℃；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(10μｍ以上占85%)，黏性低，磨蚀性强；比电阻高(1000Ω·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350℃左右，
采用低温余热发电时可降到200 ℃左右；粉尘
浓度60~100g·cm-3；粉尘粒径细(10μｍ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<10μｍ粉尘所占比例很大，一般在40%~80%;<10μｍ粉尘中,<2μｍ得约占60%;2~5μｍ得约占25%;5~10μｍ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、可在线检修。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。李洪海电视剧
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(1×104～5×1011Ω·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【14】。5000t·d－１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。什么兼职挣钱
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NO X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－１水泥窑尾电—袋复合式除尘器得设计研究表明：电—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℃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、1μｍ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。
最聪明的狗4 结语
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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]、能源与环去角质凝胶
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

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