四川省水泥行业除尘现状及对策

徐 婷，张亚会

(四川省工业环境监测研究院,成都 610041)

1 前 言

水泥工业是国民经济发展、生产建设和人民生活不可缺少的基础原材料工业，水泥工业与经济建设密切相关，在未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要建筑材料[1-2]。由于水泥生产过程多使用干式作业，且生产设备的密闭性较差，致使水泥生产作业场所粉尘污染严重[3]。

粉尘颗粒物对人体的危害主要体现在呼吸系统方面，由于水泥厂各个生产工序都有粉尘产生，虽然各水泥生产企业均采取了一定的除尘措施，但仍存在粉尘散逸及无组织排放现象，对工作人员身体健康构成一定威胁，粉尘颗粒对人体呼吸系统的影响如表1所示[4]。

表1 粉尘颗粒对人的呼吸系统的影响Tab.1 Effects of dust particles on human respiratory system (μm)

2 水泥行业粉尘产生及治理

水泥生产过程中, 在粉碎、研磨、过筛、配料、出窑、包装等工序都有大量粉尘产生, 成为水泥企业最重要的污染源, 也是环保控制的最重要指标。四川省水泥行业颗粒物分粒径产生系数如表2所示[5]。

表2 水泥工业颗粒物分粒径产生系数 EFyTab.2 Coefficient of particle size generation in cement industry EFy

2.1 有组织排放

水泥工厂粉尘有组织排放主要包括以下7类尘源点：①水泥窑；②冷却机；③各种磨机(原料磨、水泥磨和煤磨)；④烘干机；⑤包装系统；⑥各种储库(原料库、生料库、均化库、熟料库、水泥库等)；⑦各种输送设备(皮带机、提升机等)[6]。

2015年之前，四川省大部分的水泥厂原料破碎输送、生料制备、贮存及包装过程的粉尘一般采用袋式除尘器， 窑头、 窑尾及原煤粉磨工段粉(烟)尘则多采用电除尘器。随着滤料的发展及电除尘器在水泥厂除尘过程中显现的弊端，以及国家标准对粉尘更为严格的排放标准，越来越多的水泥厂开始选用袋式除尘器处理窑头、窑尾及煤磨工段的烟、粉尘。

根据现场调研结果，四川省水泥生产企业针对窑头、窑尾及原煤粉磨工段目前普遍采用袋式除尘及电袋复合除尘方式。其中袋式除尘器收尘效率较高，处理后粉尘排放浓度有的可达10mg/m3以下，但滤袋受到烟尘温度的限制较大，温度过高时容易烧袋，温度过低又容易冷凝结露而糊袋。

电袋复合除尘技术相比电除尘器，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；电袋相比袋式除尘器，能够显著降低滤袋的阻力，延长喷吹周期，缩短脉冲宽度，降低喷吹压力，延长滤袋的使用寿命1～2a，更易满足越来越严格的减排要求，是水泥行业粉尘治理的重要技术手段之一。各除尘技术的分级去除效率如表3所示[5]。

表3 各除尘技术的分级去除效率Tab.3 Graded removal efficiency of each dust removal technology

包装车道除尘随着环保督查的开展及大众环保意识的增强越来越多的受到水泥生产企业的重视，四川省水泥生产企业包装车道除尘主要选择加装集尘罩+袋式除尘的治理措施。该方式采用在对应装车点上方的行走小车端部下方加装集尘罩。集尘罩头部的一节管段设置成可抽拉活动方式，由小型卷扬设备按需要调节集尘罩距离装车点的高度。上部管道设置在行走小车旁边，并根据行走距离设置有一段抽拉管段，相互配合满足行走小车的前后移动。之后行走小车旁的汇风管道引向袋式除尘器、风机等。如图1所示。

图1 包装车道集尘罩除尘装置(乐山某水泥厂)Fig.1 Dust-removing device for dust collection in package lane(a cement factory in Leshan)

图1所示为顶吸布袋除尘方式，装车时袋装水泥跌落所扬起的散发性粉尘，在上部集尘罩吸力作用下向上运动被收集。这种形式的除尘系统布置，能一定程度减少粉尘的无组织排放，但由于集尘罩距离扬尘点远需要较大的处理风量，而且携带粉尘的气流要从工人的腿部以下流向面部之后才能被集尘罩收集，污染了的空气必须通过工人呼吸区。所以这种处理方式即使改善了该作业点扬尘向四周的弥散污染，也并不能改善现场作业工人的工作状态。因此，对水泥厂水泥的装运方式作重大改进，彻底解决粉尘扩散，是今后水泥厂粉尘控制的重点。

同时，根据现场调研过程中了解到的情况，该处理方式粉尘捕集率较低，约为40%～50%。受粉尘捕集率低的影响，总体除尘效率欠佳。

2.2 无组织排放

水泥厂粉尘无组织排放主要来自露天堆场和道路扬尘，由于水泥厂车流量较大，道路扬尘较为严重。为减少粉尘无组织排放，四川省水泥生产企业分别采用加装运输车辆进出厂冲洗装置及降尘雾炮、厂区、矿山道路硬化项目、道路清扫、露天堆场封闭等治理措施，粉尘无组织排放得到了较大改善。

3 水泥行业粉尘排放情况

根据 2015～2017 年水泥行业大气污染物排放监测数据，得出四川省水泥行业粉尘排放浓度变化情况如图2所示。

由图2可知，2015～2017年四川省各市州水泥行业颗粒物排放浓度均呈明显下降趋势。颗粒物排放浓度由2015年的20～60 mg/ m3降至2017年的5～26 mg/ m3，排放浓度降低约56%～70%。

图2 四川省水泥行业粉尘排放浓度变化(窑尾)Fig.2 Variation of dust emission concentration in Sichuan cement industry(kiln tail)

根据2017年四川省水泥行业粉尘排放监测数据，四川省96条水泥生产线中，粉尘排放浓度5mg/m3以下的企业占4%，5～10mg/m3的企业占18%，10～15mg/m3的企业占20%，15～20mg/m3的企业占33%，20～25mg/m3的企业占21%，20～30mg/m3的企业占4%。粉尘实际排放浓度较GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》颗粒物排放浓度标准对比情况如表4所示。

表4 四川省水泥生产企业颗粒物排放浓度较标准对比情况Tab.4 Comparison of particulate matter emission concentration in cement production enterprises in Sichuan Province

4 存在的问题及下一步发展建议

四川省水泥行业粉尘排放浓度可满足《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2013限值要求，但粉尘排放浓度依然较高，按照水泥行业大气污染物超低排放标准进行考核，四川省目前仅9户生产企业粉尘排放浓度可满足相关标准要求。同时，包装车道除尘效率较低也是目前需要解决的难点问题。

4.1 对于窑头窑尾等袋除尘装置采用更为先进的滤料，校核处理风量和滤袋的过滤风速与面积，强化清灰方式，同时对全厂范围内运行的除尘设备、运行数据和排放数据进行收集整理，必要时请第三方设计或治理单位进行现场查看后进行相应改造；通过提高布袋除尘器的运行可靠性，实现粉尘的超低排放。

4.2 对于包装车道粉尘处理，进一步改进和完善水泥的装运方式。加快散装水泥的推广，从源头上减少包装工序的能源及物料消耗，改善作业环境，减轻装车粉尘影响；其次，鼓励水泥生产企业采用无人化水泥装车系统，提高装车系统自动化控制水平，解决粉尘污染、职业病等一系列问题；第三，对现有装车收尘系统进行技术改造，对靠近装车机悬臂(倾斜皮带)前段的粉尘，采用布置在悬臂下方前段的扁平集气吸尘罩进行粉尘收集，离尘源较远超出捕集范围的扩散粉尘，采用布置在车厢上方的鹰嘴矩形集气收尘罩进行粉尘收集，优化包装车道除尘设计及效果。

4.3 针对厂区内无组织排放粉尘，采取强化车辆运输管理，袋装水泥车加盖篷布及提升企业环保管理水平，增强员工环保意识，确保收尘系统正常运行等方式减少粉尘的无组织排放。