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水泥厂污染物种类及防治措施1、二氧化硫(SO2)水泥工业废气中的SO2、主要来源于水泥原料或燃料中的含硫化合物,及在高温氧化条件下生成的硫氧化物。对于新型干法生产来说,硫和钾、钠、氯一样,是引起预热器、分解炉结皮堵塞的重要因素之一,是一种对生产有害、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,所形成的硫酸盐挥发性较差、有80%以上残留在熟料中。2、氮氧化物(NOX)在水泥生产过程中排放的NOx,主要来源于燃料高温燃烧时、燃烧空气中的N2在高温状态下与氧化合生成。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NOx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。表1 NOX对人体危害程度Nox浓度(ppm)对人体危害程度0.5连续接触4h,肺细胞病理组织发生变化;连续接触3-12个月,支气管出现肺气肿、感染、抵抗力减弱。1.0闻到臭味5.0闻到很强烈的臭味10-15眼、鼻、呼吸道受刺激803-5min内引起胸痛100-150人在30min,至多1h内就因肺气肿死亡200人瞬即死亡3、水泥生产过程中CO2气体的产生1. 在水泥煅烧窑中排放的CO2,来源于水泥原料中碳酸盐分解和燃料燃烧。当前,生产水泥熟料的主要原料为石灰石。2. 普通硅酸盐水泥熟料含氧化钙65%左右,根据化学反应方程式(CaCO3=CaO+CO2)算出:每生产1吨水泥熟料生成0.511吨CO2。3.由燃料燃烧所产生的CO2与耗用燃料的发热量及数量有关。水泥厂用的燃料煤发热量为22000kJ/时,约含有65%左右的固定碳,根据化学反应方程式:C+O2=CO2 可知,碳完全燃烧时、每吨煤产生2.38吨CO2。可见,随生产工艺的不同、生产1吨熟料需0.1610.296吨煤,即生产1吨熟料由烧成和物料烘干因煤燃烧产生的CO2在0.3830.704吨范围内变化。以上两项相加,每生产1吨水泥熟料排放0.8941.215吨CO2。按我国目前水泥生产平均水平估算,每生产1吨水泥熟料,约排放1吨CO2。另外,水泥生产过程中每生产1吨水泥平均消耗100kwh电能,若把由煤燃烧产生电能排放的CO2计算到水泥生产上,生产1吨水泥因电能消耗排放的CO2为0.12吨。2.1 二氧化硫污染治理技术水泥生产中减少SO2排放有下列几种措施:更换原料;在生料磨内吸收;加消石灰Ca(OH)2;设D-SOx旋风筒;设水洗塔等。其中最简单有效的方法就是新型干法生产线选择合适的硫、碱比,同时采用窑磨一体机运行和袋式除尘器。采用窑磨一体的废气处理方式,把窑尾废气引入生料粉磨系统。在生料磨内,由于物料受外力的作用,产生大量的新生界面,具有新生界面的CaCO3有很高的活性,在较低的温度下,能够吸收窑尾废气中的SO2;同时生料磨中,由于原料中水分的蒸发,有大量水蒸汽存在,加速了CaCO3吸收SO2的过程,把SO2转变成CaSO4,使窑尾废气中的20%70% SO2固定下来。由于袋除尘器的滤袋表面捕集的碱性物质与试图通过滤袋的SO2 、NO2酸性物质结合成盐类,酸性气体的浓度可削减30%60%。可见袋除尘器可成为治理水泥工业粉尘和有害气体的多功能设备。2.2 氮氧化物的污染防治防治Nox的首要措施就是优化窑和分解炉的燃烧制度,保持适宜的火焰温度和形状,控制过剩空气量,确保喂料量和喂煤量均匀稳定,保障篦式冷却机运行良好,采用低NOx的喷煤管等。同时考虑窑操作不正常情况,还需设置专门的脱氮措施。下面简单介绍一下氨还原脱氮法。在还原性气氛条件下,由于存在CO、H2等还原性气体,在生料中存在的Fe2O3和Al2O3的催化作用下,可以将已被氧化生成的NOx还原成为无害的N2,从而大大降低了NOx排放。NOx的这一反应机理,为水泥窑降低NOx排放的措施指出了努力方向。2.3 余热利用减排(1) 烘干原燃料。 用废气的余热烘干原燃料可省去烘干用煤,生产每吨水泥熟料可省去烘干用煤0.02吨,减少0.0476吨CO2排放。2.4.提高水泥、砼质量以提高熟料强度和减少水泥中熟料含量(1) 减少水泥熟料用量。一是磨制水泥在保证水泥性能的同时多加混合材,二是在拌制混凝土时使用替代水泥材料。(2)大力发展绿色高性能混凝土代替常规混凝土。大量节省水泥熟料。磨细水淬矿渣和分级优质粉煤灰、硅灰等或它们的复合成为凝胶材料的主要成分,从而使原料及能源消耗及CO2排放量大大减少。大量使用工业废渣为主的细掺料、复合细掺料和复合外加剂代替部分熟料,以降低污染,保护环境。通过提高强度、减小结构截面面积或结构体积减少混凝土用量,从而节省水泥生产量。(3)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。
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