水泥工业污染防治可行技术指南试行

附件3环境保护技术文件水泥工业污染防治可行技术指南（试行）GuidelineGuidelineGuidelineGuidelineononononAvailableAvailableAvailableAvailableTechnologiesTechnologiesTechnologiesTechnologiesofofofofPollutionPollutionPollutionPollutionPreventionPreventionPreventionPreventionandandandandControlControlControlControlforforforforCementCementCementCementIndustryIndustryIndustryIndustry（（（（ononononTrialTrialTrialTrial））））环境保护部发布前言前言前言前言为贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》，防治环境污染，完善环保技术工作体系，制定本指南。本指南以当前技术发展和应用状况为依据，可作为水泥工业污染防治工作的参考技术资料。本指南由环境保护部科技标准司提出并组织制订。本指南起草单位：中国环境科学学会、合肥水泥研究设计院、西安建筑科技大学、安徽海螺集团有限责任公司、中国联合水泥集团有限公司、中国水泥协会、西安西矿环保科技有限公司、南方水泥有限公司、河南中材环保有限公司、江苏科行环保科技有限公司。本指南由环境保护部解释。1总则1.1适用范围本指南适用于水泥工业生产全过程，包括矿山开采和破碎、水泥制造（含粉磨站）。本指南以新型干法水泥生产工艺为主，其他水泥生产工艺可参照采用。1.2术语和定义1.2.1水泥是指加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化，也能在水中硬化，并能把砂、石等建筑材料牢固地胶结在一起的粉状水硬性无机胶凝材料。1.2.2熟料是指由含氧化钙、二氧化硅、氧化铝、氧化铁的原料按适当比例磨成细粉烧成部分熔融状态，所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。1.2.3新型干法水泥生产工艺是指以悬浮预热和预分解技术装备为核心，以先进的环保、热工、粉磨、均化、储运、在线检测、信息化等技术装备为基础，采用新技术和新材料，节约资源和能源，充分利用废料、废渣，促进循环经济，实现人与自然的和谐相处的现代化水泥生产方法。1.2.4粉磨站是指将水泥生产中的最后成品阶段独立出来而形成的水泥成品生产单位。2生产工艺及污染物排放2.1生产工艺及产污环节水泥生产工艺通常包含以下生产过程：矿山开采、原料破碎、原/燃料预均化、原料配料、生料粉磨、煤粉制备、生料均化及生料入窑煅烧、熟料冷却、熟料储存与输送、水泥配料、粉磨和储存、水泥成品包装、散装和外运。水泥生产工艺及主要产污环节见图1。2.2污染物排放水泥生产过程产生的污染包括大气污染、噪声污染、水污染和固体废物污染，其中，大气污染是最主要的环境污染。2.2.1大气污染水泥生产过程中产生的大气污染物主要有：颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氟化物等，还产生少量或微量总有机碳、重金属、二噁英、氯化氢等有害气体。颗粒物产生于水泥生产的各个工序，其他气体污染物主要产生于水泥熟料生产的水泥窑煅烧工序。水泥生产工艺主要大气污染物及其来源见表1。2.2.2噪声污染水泥生产过程中的矿山开采、原料、生料制备、熟料烧成、水泥制成、水泥厂附属设施2等环节均存在噪声污染，如磨机、破碎机、物料输送机工作时产生的机械噪声，风机、空压机工作时产生的空气动力噪声，电机工作时产生的电磁噪声等。水泥生产过程中超过90dB的噪声源有：破碎机、磨机、空压站、风机等。2.2.3水污染水泥生产过程中只产生少量设备冷却水以及生活污水。如果水泥厂协同处置污泥或生活垃圾，会产生一定量的污泥析出水或垃圾渗滤液。表1111水泥生产工艺主要大气污染物及其来源工序产污环节主要污染物排放方式矿山开采（石灰石）开采、破碎、输送颗粒物无/有组织原料处理（预均化、调配）石灰石、辅料、煤预均化堆场颗粒物无/有组织原料调配站、输送颗粒物无/有组织生料、燃料制备（包括均化）原料烘干、粉磨、煤粉制备颗粒物有组织生料均化、输送颗粒物无/有组织烧成系统（熟料生产）水泥窑煅烧（如：回转窑等）颗粒物；氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氟化物等；少量或微量有害化合物有组织熟料冷却颗粒物有组织熟料储存、熟料外运颗粒物无/有组织水泥粉磨水泥添加剂及配送颗粒物及油污（水泥添加剂为液体时）无/有组织水泥粉磨颗粒物；挥发性有机物有组织水泥成品包装、散装和外运水泥储库、包装、散装及袋装水泥储存颗粒物无/有组织3图1111水泥生产工艺及主要产污环节石灰石矿山开采石灰石破碎及运输砂岩破碎及运输石灰石预均化辅料预均化铁粉、硫酸渣等原煤输送输送输送原料调配输送煤预均化煤粉制备原料烘干粉磨生料均化熟料煅烧熟料冷却熟料入库水泥联合粉磨水泥储存水泥包装及袋装水泥堆存窑尾余热发电增湿塔石膏粉煤灰矿渣/工业固废配料输送熟料外运煤粉仓窑头余热发电余热锅炉循环水A—废气产污点W—污水产污点S—固废产污点N—噪声产污点水泥散装水泥外运N、A、SAN、A、WN、AN、AN、AN、AN、AN、A、WAN、A、S、WN、A、WAAN、A、WAN、AN、AN、AWAN、AN、AN、A、WN、WA、WN、WN、AN、AN、A矿山开采、原料处理生料、燃料制备烧成系统水泥粉磨水泥成品包装、散装和外运物料流向烟气流向42.2.4固体废物污染水泥生产过程中产生的固体废物有窑灰、炉渣、废旧耐火砖、废水泥袋、废滤袋、废水泥石块等。3水泥生产工艺污染防治技术3.1工艺过程污染预防技术3.1.1立式磨技术立式磨技术是电动机通过减速机带动磨盘转动产生离心力，使物料进入磨辊和磨盘间的辊道内，在液压装置和加压机构的作用下碾压成粉。同时，来自风环由下而上的热气流对物料进行悬浮烘干，并将其带至磨机上部的动态分离器中进行分选。该技术集粉磨、烘干、选粉于一体。与传统球磨机相比，运转率高，可节电40%~60%，降低噪声10dB~20dB，减少二氧化硫排放。该技术适用于生料粉磨和煤粉制备工序。3.1.2余热发电技术余热发电技术是在水泥窑窑头、窑尾废气出口安装余热发电锅炉，利用水泥窑系统废气，通过余热发电锅炉产生过热蒸汽，进入汽轮发电机组进行发电。该技术一般能提供熟料生产线50%~60%的生产用电，且无需消耗燃料，发电过程不产生二次污染。同时，余热发电锅炉具有一定的降尘作用，可减轻后续除尘器的工作负荷。该技术适用于2000t/d及以上规模水泥熟料生产线的熟料烧成工序。3.1.3变频调速技术变频调速技术是通过调节电机工作电源频率来改变电机的转速。该技术具有效率高、调速范围宽、精度高、调速平稳、无级变速等特点，一般可使电机节电20%~30%。该技术适用于水泥生产中要求调速的风机、泵类设备及其他设备。3.1.4第四代篦式冷却机技术第四代篦式冷却机（带中段破碎）由熟料输送、熟料冷却和传动装置等三部分组成。该技术采用步进方式输送，篦床固定，采用模块化标准立体建模设计，与第三代篦式冷却机相比，运输效率可提高3倍，吨熟料冷却电耗可降低20%，维护费用可降低70%左右。该技术适用于水泥企业的新、改、扩建项目。3.1.5低氮氧化物燃烧技术低氮氧化物燃烧技术主要包括低氮燃烧器和分解炉分级燃烧技术。低氮燃烧器通过增加燃烧器风道，降低一次空气比例，使煤粉分级燃烧。燃料在高温区停留时间短，可减少氮氧化物产生量5%~15%。分解炉分级燃烧技术利用助燃风分级或燃料分级加入，减少分解炉内氮氧化物的生成，并通过控制燃烧过程，还原炉内的氮氧化物，可减少氮氧化物产生量10%~20%。低氮燃烧器和分解炉分级燃烧技术联合使用，可减少氮氧化物产生量20%~30%。53.1.6二氧化硫控制技术水泥窑中大部分硫以硫酸盐的形式固化在水泥熟料中。当使用挥发性硫含量较高的原/燃料时，宜采用以下一种或几种措施：（1）优化生产过程。在保持水泥窑平稳运行的条件下，控制物料在预热器、分解炉、水泥窑中均匀分布，加大硫与碱性物质的接触面积，同时控制合适的硫碱比、烧成带的一氧化碳含量及火焰形状等。（2）优化燃烧器设计。通过改善水泥燃烧器的设计和操作（气氛调整加温度控制等技术措施），控制窑和预热器之间的硫循环。（3）采用窑磨（立式生料磨）一体机。窑磨一体机用预热器废气作生料立式磨烘干热源，立式磨中的高活性生料加上原料中蒸发的水分，可加速碳酸钙吸收二氧化硫的过程。（4）采用袋式除尘器。袋式除尘器滤袋表面捕集的碱性物质与通过滤袋的酸性物质结合成盐类，可降低酸性气体的浓度。上述技术可使水泥窑二氧化硫排放达标。3.1.7氟化物与氯化氢控制技术控制氟化物与氯化氢的主要技术措施分别是控制原料中的氟含量与氯含量。该技术可使烟气中氟化物与氯化氢的排放浓度符合《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915）及《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484）。3.1.8二噁英控制技术0水泥窑排放的二噁英通常无法检出或为痕量，在协同处置固体废物后排放量会有所提高。通常可采取保持回转窑系统运行平稳、选择和控制入窑废物中有害物质的种类和数量、限制和避免将含氯废物加入原料制备系统、避免在窑启动和停机时进行协同处置、严格控制进入窑系统燃料中的卤素含量等措施。3.1.9重金属控制技术严格控制原料和燃料中的重金属含量，采用窑磨（立式生料磨）一体机和高效袋式除尘器以降低烟气中易挥发元素汞、镉、铅及铊的排放浓度。3.1.10熟料散装防尘技术熟料散装防尘技术采用密封式散装房，两端开口，通过电动帆布帘实现开启和关闭，散装房安装通风除尘器系统。该技术可使熟料散装过程中的无组织排放转化为有组织排放，通过除尘器去除。该技术适用于熟料散装车间。3.1.11联合粉磨技术联合粉磨技术采用辊压机、打散分级机、选粉机、球磨机为基本设备组成的闭路粉磨工艺系统，是现阶段最常用的粉磨工艺。该技术电耗低、噪音小，可提高水泥产量。3.1.12助磨剂技术助磨剂技术是通过添加助磨剂以降低颗粒间的摩擦力和粘附力，阻止微粒聚集。6该技术可降低电耗，提高磨机产量和水泥强度。该技术适用于水泥粉磨系统。3.1.13水泥成品包装、散装和外运防尘技术水泥成品包装、装车采用全自动化设备，减少工人进入操作区的时间，在装袋机、袋装水泥装车等易产生扬尘的点位采用集中通风除尘系统。加大水泥散装外运的比例，使用新型水泥散装罐车，在装车设备上加装通风除尘系统以减少扬尘。以上技术适用于水泥成品包装、散装和外运工序。3.1.14工艺过程控制优化技术优化水泥窑系统控制的措施主要包括：使窑系统产量及各参数稳定在系统设计值；原料充分均化；保持入窑生料成份和喂料量平稳；保持窑运行过程中的煤粉品质；保持水泥窑转速平稳，生产过程自动化控制，窑系统中各输送装置、计量装置、监测仪表工作正常、准确、稳定；保证熟料烧成所需的热工制度和气氛稳定合适等。可显著降低窑系统热耗、提高熟料品质、提高系统设备（如耐火砖）寿命，降低污染物排放。3.2大气污染治理技术3.2.1除尘技术3.2.1.1袋式除尘技术袋式除尘技术是利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的颗粒物由于重力作用沉降下来，落入灰斗；含有较细小颗粒物的气体在通过滤料时，烟尘被阻留，使气体得到净化。该技术应针对不同工段与不同烟气性质选择不同的滤料，如：普通通风除尘系统选用涤纶针刺毡；煤磨除尘器选用覆膜抗静电涤纶针刺毡；窑尾除尘器一般选用聚酰亚胺、玻纤覆膜、复合毡；窑头除尘器选用芳纶等。该技术除尘效率为99.80%~99.99%，颗粒物排放浓度可控制在30mg/m3以下，运行费用主要源于滤袋更换和引风机电耗。该技术适用于水泥企业各工序废气的颗粒物治理。3.2.1.2电除尘技术电除尘技术是在电极上施加直流高电压后使气体电离，进入电场空间的颗粒物荷电后在电场力的作用下，向相反电极的极板/线移动并沉积，通过振打将沉积的颗粒物落入灰斗而后去除。该技术除尘效率为99.50%~99.97%，颗粒物排放浓度可控制在30mg/m3以下，运行费