徐 婷，張亞會(huì)

(四川省工業(yè)環(huán)境監(jiān)測研究院,成都 610041)

1 前 言

水泥工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生產(chǎn)建設(shè)和人民生活不可缺少的基礎(chǔ)原材料工業(yè)，水泥工業(yè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)密切相關(guān)，在未來相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，水泥仍將是人類社會(huì)的主要建筑材料[1-2]。由于水泥生產(chǎn)過程多使用干式作業(yè)，且生產(chǎn)設(shè)備的密閉性較差，致使水泥生產(chǎn)作業(yè)場所粉塵污染嚴(yán)重[3]。

粉塵顆粒物對(duì)人體的危害主要體現(xiàn)在呼吸系統(tǒng)方面，由于水泥廠各個(gè)生產(chǎn)工序都有粉塵產(chǎn)生，雖然各水泥生產(chǎn)企業(yè)均采取了一定的除塵措施，但仍存在粉塵散逸及無組織排放現(xiàn)象，對(duì)工作人員身體健康構(gòu)成一定威脅，粉塵顆粒對(duì)人體呼吸系統(tǒng)的影響如表1所示[4]。

表1 粉塵顆粒對(duì)人的呼吸系統(tǒng)的影響Tab.1 Effects of dust particles on human respiratory system (μm)

2 水泥行業(yè)粉塵產(chǎn)生及治理

水泥生產(chǎn)過程中, 在粉碎、研磨、過篩、配料、出窯、包裝等工序都有大量粉塵產(chǎn)生, 成為水泥企業(yè)最重要的污染源, 也是環(huán)?？刂频淖钪匾笜?biāo)。四川省水泥行業(yè)顆粒物分粒徑產(chǎn)生系數(shù)如表2所示[5]。

表2 水泥工業(yè)顆粒物分粒徑產(chǎn)生系數(shù) EFyTab.2 Coefficient of particle size generation in cement industry EFy

2.1 有組織排放

水泥工廠粉塵有組織排放主要包括以下7類塵源點(diǎn)：①水泥窯；②冷卻機(jī)；③各種磨機(jī)(原料磨、水泥磨和煤磨)；④烘干機(jī)；⑤包裝系統(tǒng)；⑥各種儲(chǔ)庫(原料庫、生料庫、均化庫、熟料庫、水泥庫等)；⑦各種輸送設(shè)備(皮帶機(jī)、提升機(jī)等)[6]。

2015年之前，四川省大部分的水泥廠原料破碎輸送、生料制備、貯存及包裝過程的粉塵一般采用袋式除塵器， 窯頭、 窯尾及原煤粉磨工段粉(煙)塵則多采用電除塵器。隨著濾料的發(fā)展及電除塵器在水泥廠除塵過程中顯現(xiàn)的弊端，以及國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粉塵更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，越來越多的水泥廠開始選用袋式除塵器處理窯頭、窯尾及煤磨工段的煙、粉塵。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，四川省水泥生產(chǎn)企業(yè)針對(duì)窯頭、窯尾及原煤粉磨工段目前普遍采用袋式除塵及電袋復(fù)合除塵方式。其中袋式除塵器收塵效率較高，處理后粉塵排放濃度有的可達(dá)10mg/m3以下，但濾袋受到煙塵溫度的限制較大，溫度過高時(shí)容易燒袋，溫度過低又容易冷凝結(jié)露而糊袋。

電袋復(fù)合除塵技術(shù)相比電除塵器，不受煙塵比電阻性能影響，可節(jié)約鋼材20%左右，并減少占地面積；電袋相比袋式除塵器，能夠顯著降低濾袋的阻力，延長噴吹周期，縮短脈沖寬度，降低噴吹壓力，延長濾袋的使用壽命1～2a，更易滿足越來越嚴(yán)格的減排要求，是水泥行業(yè)粉塵治理的重要技術(shù)手段之一。各除塵技術(shù)的分級(jí)去除效率如表3所示[5]。

表3 各除塵技術(shù)的分級(jí)去除效率Tab.3 Graded removal efficiency of each dust removal technology

包裝車道除塵隨著環(huán)保督查的開展及大眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)越來越多的受到水泥生產(chǎn)企業(yè)的重視，四川省水泥生產(chǎn)企業(yè)包裝車道除塵主要選擇加裝集塵罩+袋式除塵的治理措施。該方式采用在對(duì)應(yīng)裝車點(diǎn)上方的行走小車端部下方加裝集塵罩。集塵罩頭部的一節(jié)管段設(shè)置成可抽拉活動(dòng)方式，由小型卷揚(yáng)設(shè)備按需要調(diào)節(jié)集塵罩距離裝車點(diǎn)的高度。上部管道設(shè)置在行走小車旁邊，并根據(jù)行走距離設(shè)置有一段抽拉管段，相互配合滿足行走小車的前后移動(dòng)。之后行走小車旁的匯風(fēng)管道引向袋式除塵器、風(fēng)機(jī)等。如圖1所示。

圖1 包裝車道集塵罩除塵裝置(樂山某水泥廠)Fig.1 Dust-removing device for dust collection in package lane(a cement factory in Leshan)

圖1所示為頂吸布袋除塵方式，裝車時(shí)袋裝水泥跌落所揚(yáng)起的散發(fā)性粉塵，在上部集塵罩吸力作用下向上運(yùn)動(dòng)被收集。這種形式的除塵系統(tǒng)布置，能一定程度減少粉塵的無組織排放，但由于集塵罩距離揚(yáng)塵點(diǎn)遠(yuǎn)需要較大的處理風(fēng)量，而且攜帶粉塵的氣流要從工人的腿部以下流向面部之后才能被集塵罩收集，污染了的空氣必須通過工人呼吸區(qū)。所以這種處理方式即使改善了該作業(yè)點(diǎn)揚(yáng)塵向四周的彌散污染，也并不能改善現(xiàn)場作業(yè)工人的工作狀態(tài)。因此，對(duì)水泥廠水泥的裝運(yùn)方式作重大改進(jìn)，徹底解決粉塵擴(kuò)散，是今后水泥廠粉塵控制的重點(diǎn)。

同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研過程中了解到的情況，該處理方式粉塵捕集率較低，約為40%～50%。受粉塵捕集率低的影響，總體除塵效率欠佳。

2.2 無組織排放

水泥廠粉塵無組織排放主要來自露天堆場和道路揚(yáng)塵，由于水泥廠車流量較大，道路揚(yáng)塵較為嚴(yán)重。為減少粉塵無組織排放，四川省水泥生產(chǎn)企業(yè)分別采用加裝運(yùn)輸車輛進(jìn)出廠沖洗裝置及降塵霧炮、廠區(qū)、礦山道路硬化項(xiàng)目、道路清掃、露天堆場封閉等治理措施，粉塵無組織排放得到了較大改善。

3 水泥行業(yè)粉塵排放情況

根據(jù) 2015～2017 年水泥行業(yè)大氣污染物排放監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出四川省水泥行業(yè)粉塵排放濃度變化情況如圖2所示。

由圖2可知，2015～2017年四川省各市州水泥行業(yè)顆粒物排放濃度均呈明顯下降趨勢。顆粒物排放濃度由2015年的20～60 mg/ m3降至2017年的5～26 mg/ m3，排放濃度降低約56%～70%。

圖2 四川省水泥行業(yè)粉塵排放濃度變化(窯尾)Fig.2 Variation of dust emission concentration in Sichuan cement industry(kiln tail)

根據(jù)2017年四川省水泥行業(yè)粉塵排放監(jiān)測數(shù)據(jù)，四川省96條水泥生產(chǎn)線中，粉塵排放濃度5mg/m3以下的企業(yè)占4%，5～10mg/m3的企業(yè)占18%，10～15mg/m3的企業(yè)占20%，15～20mg/m3的企業(yè)占33%，20～25mg/m3的企業(yè)占21%，20～30mg/m3的企業(yè)占4%。粉塵實(shí)際排放濃度較GB4915-2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》顆粒物排放濃度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比情況如表4所示。

表4 四川省水泥生產(chǎn)企業(yè)顆粒物排放濃度較標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比情況Tab.4 Comparison of particulate matter emission concentration in cement production enterprises in Sichuan Province

4 存在的問題及下一步發(fā)展建議

四川省水泥行業(yè)粉塵排放濃度可滿足《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB4915-2013限值要求，但粉塵排放濃度依然較高，按照水泥行業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，四川省目前僅9戶生產(chǎn)企業(yè)粉塵排放濃度可滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，包裝車道除塵效率較低也是目前需要解決的難點(diǎn)問題。

4.1 對(duì)于窯頭窯尾等袋除塵裝置采用更為先進(jìn)的濾料，校核處理風(fēng)量和濾袋的過濾風(fēng)速與面積，強(qiáng)化清灰方式，同時(shí)對(duì)全廠范圍內(nèi)運(yùn)行的除塵設(shè)備、運(yùn)行數(shù)據(jù)和排放數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，必要時(shí)請(qǐng)第三方設(shè)計(jì)或治理單位進(jìn)行現(xiàn)場查看后進(jìn)行相應(yīng)改造；通過提高布袋除塵器的運(yùn)行可靠性，實(shí)現(xiàn)粉塵的超低排放。

4.2 對(duì)于包裝車道粉塵處理，進(jìn)一步改進(jìn)和完善水泥的裝運(yùn)方式。加快散裝水泥的推廣，從源頭上減少包裝工序的能源及物料消耗，改善作業(yè)環(huán)境，減輕裝車粉塵影響；其次，鼓勵(lì)水泥生產(chǎn)企業(yè)采用無人化水泥裝車系統(tǒng)，提高裝車系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平，解決粉塵污染、職業(yè)病等一系列問題；第三，對(duì)現(xiàn)有裝車收塵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，對(duì)靠近裝車機(jī)懸臂(傾斜皮帶)前段的粉塵，采用布置在懸臂下方前段的扁平集氣吸塵罩進(jìn)行粉塵收集，離塵源較遠(yuǎn)超出捕集范圍的擴(kuò)散粉塵，采用布置在車廂上方的鷹嘴矩形集氣收塵罩進(jìn)行粉塵收集，優(yōu)化包裝車道除塵設(shè)計(jì)及效果。

4.3 針對(duì)廠區(qū)內(nèi)無組織排放粉塵，采取強(qiáng)化車輛運(yùn)輸管理，袋裝水泥車加蓋篷布及提升企業(yè)環(huán)保管理水平，增強(qiáng)員工環(huán)保意識(shí)，確保收塵系統(tǒng)正常運(yùn)行等方式減少粉塵的無組織排放。