水泥工业大气污染物排放标准与除尘技术装备

1、水泥工业大气污染物排放标准与除尘技术的相互促进合肥水泥研究设计院 (230051)袁文献 毛志伟 何宏涛1. 水泥工业污染物排放标准的历次制定和修订在上世纪七十年代我国已把环境保护问题列入议事日程。大、中型水泥厂环保工作初步开展。当时，水泥工业的设计，生产主要执行工业企业设计卫生标准（GBJ1-62）。为贯彻执行中华人民共和国环境保护法（试行），防止水泥企业排放的污染物对环境的污染，1985年1月18日由城乡建设环境保护部提出，合肥水泥研究设计院起草的针对水泥工业环境保护的国家标准水泥工业污染物排放标准（GB4915-85），1986年实施，对我国水泥工业的环境保护采取了强制措施。该标准把水泥

2、企业所处的地区分为四类，按类区规定不同的排放标准。规定了烟尘及CO的排放限值、单位产品最大排放量和烟囱高度，规定水泥窑在一类地区烟尘排放限值为150mg/Nm3，四类地区放宽到800 mg/Nm3。旋窑和回转窑的排放限值除二类地区有差别外其余各类地区均一致。还规定了热力设备废气超标排尘时间，全年不超过350小时。规定各企业对挖潜、革新、改造等技术措施项目的污染物治理设施实行“三同时”等其他一些条款。该标准是第一部规范水泥工业污染物排放的标准，实行的是污染区少排放，污染程度轻的地区多排放，一定程度减缓了城市粉尘污染加重的速度。85标准的实施，虽然使部分水泥厂的个体污染得到一定程度的缓解，但是，8

3、0年代立窑水泥厂的崛起，九十年年代的延续，国内水泥产量因此激增，全国水泥产量从90年到94年就增加了一倍，94年的产量是80年产量的5倍，水泥产量的增加解决了国内需求的矛盾，也掩盖了水泥飞扬率的下降，没有解决水泥工业所在地区的污染。每年水泥工业排入大气中的粉尘量仍以百万吨的数量增加，对大气的污染继续加剧。快速发展的水泥工业使原来污染程度较轻的三、四类地区污染明显加重。一些原建于城市边缘的水泥厂，由于城市规模的扩大已被城市包围，水泥厂排放的粉尘也严重损害了城市形象。水泥生产工艺的进步，环保产品的更新，城市的发展都要求要修改排放标准。1996年对85标准进行了修订并更名为水泥厂大气污染物排放标准（

4、GB4915-1996），于1997年1月1日实施。该标准规定一类环境功能区禁止排放，在目前的水泥生产环保技术和装备方面，还做不到即能生产又没有污染物排放的程度，这就意味着在一类区内不能新建水泥工业和85年8月1日后已建设的水泥厂应该关闭或搬迁，对一类区的环境保护十分有利。（GB4915-1996）标准还加严了排放限值。该标准按年限和区域分别规定了水泥厂各排放点大气污染物的排放限值及粉尘无组织排放控制限值，把原水泥企业所处的四个类区的划分改为按GB3095中环境空质量功能区的三个类别，排放限值分为一、二、三个级别，分别对应三类功能区。在时限上划分为1985年8月1日之前，1985年8月1日至1

5、996年12月31日之间，1997年1月1日起三个时限。对于1997年1月1日起新建的水泥厂，粉尘排放限值二级标准热力设备下降到100mg/Nm3，通风设备下降到50 mg/Nm3，规定通风设备收尘器装置与其主机设备同步运转，热力设备的收尘装置相对主机运转率不得小于97%。该标准成为水泥厂的排放管理，以及建设项目环境影响评价、设计、竣工验收及其建成后的排放管理的重要依据。进入21世纪后，1996标准显现出不仅不适应全国的环境要求，也不适应我国水泥生产格局改变的弊端。主要表现在如下几个方面。1. 现行标准不能满足国家环境保护“十五计划”的目标，亦不符合新型工业化道路发展要求，与淘汰“小水泥工作不

6、适应”。2. 现行标准的时段划分照顾了重污染的老企业现行水泥厂大气污染物排放标准将水泥企业按建厂时间不同划分为三个时段，粉尘，排放限值见下表。 不同建厂时间执行的粉尘排放标准（mg/m3） 区域建厂时间一类区（一级标准）二类区（二级标准）三类区（三级标准）1985年8月1日前1504006001985年8月1日1996年12月31日150300（回转窑）400（立窑）1997年1月1日起1001501985年8月1日前建厂的水泥企业，至今已运行了将近20年，有些还更长。以二类区为例，这类企业的粉尘排放限值是1997年1月1日后新建厂的4倍，一方面长期造成区域环境严重污染，另一方面又给先进环保技

7、术的推广应用以及依法淘汰严重污染企业的工作造成了障碍。原标准过分照顾这类企业与国家“限制、淘汰、改造、提高”的产业政策不相符，也不能体现基本公平的原则。3.现行标准按功能区分级加重了污染严重地区的环境负担。从表1可见，三类区执行三级标准，普遍较二级标准放宽了1.5-2倍。三类区为特定工业区，污染已经很严重，放松排放限值进一步加剧了该区域的环境污染。另外也不能体现公平原则，建厂时间相同、采取的工艺相同，那么投入的环保投资、达到的污染物排放水平也应该基本相同，不能因为所处区域的差异（有些仅一线之隔）造成竞争成本的不一致。我国原来在制订大气污染排放标准中遵循“低功能区低保护”的原则应该抛弃。一类区中

8、亦不应再有水泥企业存在。4.现行标准不利于先进环保治理技术与先进生产工艺的推广应用。从排放限值看，现行水泥厂大气污染物排放标准根据水泥企业建厂时间的不同，对水泥窑粉尘的排放限值为100600mg/m3不等，而根据国外发达国家的资料，粉尘排放大多可控制在30-50mg/m3，可见标准差距很大。目前国内水泥工业用袋除尘器、静电除尘的设备制造工艺水平已经成熟，达到国际先进水平，可使粉尘排放浓度控制在50 mg/Nm3或30 mg/Nm3以下。鉴于我国水泥工业大气污染物排放的现状，必须修改排放标准，根据我国水泥工业生产技术的发展和环保技术的发展，也有条件修改标准。各方人士都发出<<水泥厂大

9、气污染物排放标准>>亟待修订的呼声，对此温家宝总理于2002年底和2003年初作了二次批示,于是该标准的修订更加快了步伐.2. 新修订的水泥工业污染物排放标准排放限值新修订的标准（报批稿）对水泥工业大气污染物的排放提出了更低的排放限值。要求现有生产线自2006年7月1日起至2009年12月31日止，排气筒中的颗粒物最高允许排放浓度热力设备不得超过100 mgNm3，通风设备不得超过50 mgNm3；自2010年1月1日起，热力设备不得超过50 mgNm3，通风设备不得超过30 mgNm3。对新标准实施之日起新建生产线排气筒中的颗粒物最高允许排放浓度热力设备不得超过50 mgNm3，

10、通风设备不得超过30 mgNm3，对二氧化硫、氮氧化物（以NO2计）、氟化物（以总氟计）气态污染物最高允许排放浓度分别不得超过200 mgNm3、 800 mgNm3、5 mgNm3。水泥窑焚烧危险废物时，排气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物依照水泥窑建设时间，分别执行规定的排放限值；其它污染物执行GB 18484危险废物焚烧污染控制标准规定的排放限值，但二恶英排放浓度最高不得超过0.1 ng TEQm3。作业场所颗粒物无组织排放限值定为1.0mgNm3。3. 排放标准与除尘技术的互相促进85标准实施以前，各水泥生产企业并不是以环保为目的把除尘设备应用于水泥生产线中，往往出于收集物料，降低

11、消耗，节约成本，兼顾工作岗位卫生的目的，所以水泥工业应用的除尘器，往往称为收尘器。科研设计单位在除尘方面的立项,其经济效益也按回收多少物料计算。当时使用的除尘设备，除少数回转窑水泥厂窑尾应用电除尘器外，水泥生产各个环节以旋风除尘器、沉降室为主，辅以水除尘器和简单的袋式除尘器。1985年以前水泥工业常用除尘设备及适用范围如下表。水泥厂常用除尘设备及其适用范围(摘自水泥厂工艺设计手册)型式作用原理除尘设备的型号和名称净化程度粉尘种类允许含尘浓度（克/米3）允许气体温度（）使用地点干式重力沉 降 室粗净化>50微米比重较大的粉尘不限不限回转窑和立窑电场电除尘器卧式（SHWB型）中、细净化0.1

12、0.2微米干的非纤维粉尘和烟气粉尘40（60）<300回转窑、磨机、烘干机立 式离心力旋风式除尘器CLT/A型中净化>5微米干的非纤维粉尘60<400用于第一级除尘CLP型扩散式多管除尘器CLG型冷却机、烘干机、窑过滤袖袋式除尘器ZX型中、细净化0.1100微米干的非纤维粉尘<70棉织品<70毛织品<100玻璃纤维<300破碎机、磨机、包装机、输送机及库顶脉冲喷吹式<15压力式<15颗粒层除尘器0.5微米以上的粉尘<70<200窑和冷却机湿式泡沫除尘器0.1100微米非水化粉尘<400破碎机、包装机、输送机等水浴除尘器0.

13、1100微米非水化、非粘固性、非纤维粉尘离心力水膜除尘器CLS型旋筒式 从上表可以看出，收尘效果好的为电除器和袋除尘器，但其入口浓度均限制在70g/m3以下，水泥工业主机设备排放废气粉尘浓度一般均超过此值，工艺设计手册中用比其它种类除尘器多得多的篇幅介绍各种形式的旋风除尘器，一般采取二级除尘系统对水泥工业除尘。上述除尘设备满足不了85标准的排放要求。但是，国家对环保法规执法力度逐步加强，开始征收排污费，用经济手段限制排污，各水泥企业对环境保护的认识逐渐深刻，高效环保设备的需求大增。为解决我国除尘技术和设备的问题，当时的国家建材局决定引进国外大气污染治理先先进技术和装备。80年代后期，我国引进德

14、国鲁奇公司的B780系列电收尘器、引进美国富乐公司的大型袋收尘器、气箱脉冲袋收尘器等先进技术和设备。在引进国外技术和装备的带动下，国内科技人员发挥聪明才智，一大批我国自行研制的如组合电收尘器、立窑、烘干机专用袋收尘器、煤磨袋收尘器相继应用于我国的水泥工业，这些设备的除尘效率基本在99.9%以上，排放浓度降到100mg/Nm3以下，使我国水泥工业环保装备水平大幅度提高。在环保技术和环保装备的大力支持下，通过85毕标准的实施，水泥工业粉尘飞扬占水泥总产量的比例由85年前的7%降到90年代初的3.5 %左右。进入九十年代，我国已完成对引进技术的转化工作，形成较完整的电除尘、袋除尘器系列，规格配套齐全

15、。利用转化技术和在此基础上开发的国内自有技术为依托的环保设备厂也形成了一定的规模，环保产业初步形成一个独立的行业。完全有能力使我国水泥工业环境保护水平上一个新台阶。在环保技术和装备的大力支持下，水泥工业大气污染物排放85标准被修订成96标准。水泥工业大气污染物排放85标准的实施，把国外环境保护的先进技术引进到国内，催生了国内的环保产业，国内环保产业的发展又促进了排放标准的修订。96标准的实施，不仅进一步净化了水泥工业排出的污染物，使粉尘的排放率下降到现在的1.7%左右，而且使环保技术更加完善，环保装备更加齐全，环保产业更加强大。目前高温、高浓度袋除尘器已普通用于水泥工业、二级除尘系统已不多见，

16、旋风除尘器、水除尘器、机械振打式袋除尘器在新建生产线中已不再选用。用于热力设备的袋式除尘器的出口排放浓度已降到50mg/Nm3以下，用于通风设备的袋除尘器出口排放浓度已降到30mg/Nm3以下。一批水泥厂揭开了往日烟尘笼罩的黑纱，露出其秀丽的容颜，一批大型干法水泥厂真正成了花园式的工厂，成为人们争相工作的焦点。在此基础上，为使人居环境更加美好，国家领导人和国家环境主管单位提出再次修订水泥工业大气污染物排放标准，是非常及时的，这次排放标准的修订根据水泥生产工艺的发展，以现行环保技术和装备为基础来确定其排放限值的，同时该标准打破了以往的地区差别和建厂时间的差别，让每一个水泥生产企业都蓝蓝的天、清清

17、的水，与周围睦邻相处。4. 袋式除尘器在水泥工业大有作为 我国把袋式除尘器用于水泥工业早在1960年前后，当时的袋式除尘器滤料为动植物纤维，清灰的方式为人工振打、机械振打。适应的工作温度低、处理风量小，设备故障多，工人劳动强度大。上世纪七十年代，采用压缩空气清灰的脉冲袋除尘器和反吹风袋除尘器也开始用于水泥工业。由于当时脉冲阀喷吹次数少、故障多，部分生产企业宁愿人工振打也不愿选用脉冲袋除尘器，加之当时可选滤料的种类少，袋式除尘器在水泥工业的应用受到很大限制。85标准实施后，水泥工业各主机设备的除尘多采用各种型式的电除尘器。93年越南向我国引进的第一条机械立窑生产线，除立窑废气处理用袋除尘器外，其

18、余石灰石破碎、烘干机、生料磨、水泥磨、包装机全部配用电除尘器。袋式除尘器在水泥工业的广泛应用应该是九十年代以后，大量采用应是97标准实施以后。这是因为袋式除尘器取得了本体结构、滤袋材质，、清灰技术、自动控制技术的突破。正是这四项突破奠定了袋式除尘器在以后的水泥工业污染治理中广泛应用的基础。其特点为： 1）适应水泥工业高浓度粉尘的要求 水泥工业中立式磨磨制生料、煤粉，O-Sepa选粉机选出合格水泥或煤粉，排出气体粉尘浓度高达1000g/Nm3以上。袋式除尘器巧妙的本体结构把重力除尘和过滤除尘的机理结合在一起，把排出气体中的产品收集下来，成为粉磨系统中必不可少的一个工艺设备。它以一级除尘的方式，简

19、化了粉磨工艺流程，减小了系统阻力，可以说有立式磨、O-Sepa选粉机运行的地方，必有袋式除尘器相助。2）适应高温、高湿气体的要求水泥窑、冷却机、烘干机、煤磨排出的气体有些在300以上，有些水分含量20%或更高。现在耐高温达280以下的各种滤料我国已能自行生产，经过处理的滤料具有良好的耐水解性能，能有效地防油、防水，打破了被电除尘器垄断的水泥生产热力设备的除尘设备的单一选型，并取得了更好的业绩。 3）低的排放浓度能适用愈来余愈低的排放限值 针刺毡、覆膜滤料在袋式除尘器上的应用使其排放浓度可降到10mg/Nm3以下，这是其它类型除尘设备所不能比的。新修订的 水泥工业大气污染物排放标准把颗粒物的排放限值规定在：热力设备为50 mg/Nm3、通风设备30mg/Nm3。已淘汰了水除尘器，电除尘器也必须更新技术和增加成本守住窑尾这最后一块阵地。随着时间的推移，排放标准再严一点，可能只有袋除尘器才能担其重任。 4）先进的控制技术，实现中控室远程控制 随着设备的大型化和劳