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1、 SRTP课外研学论文 水泥生产的能源环境分析与生命周期评价LCA 指导老师：钱吮智 研究生指导：马辉 组长：周文章（21710137） 组员：朱洪磊（21710112） 李佳奇（21710138） 2013年4月12日 水泥生产的能源环境分析与生命周期评价LCA 周文章，朱洪磊，李佳奇 （东南大学 交通学院，南京 210096） 摘要：中国的水泥工业发展迅速，产量居世界前列，新型干法水泥生产的装备及生产工艺水平不断提高，但同时水泥工业也是高污染行业，其资源消耗与生态破坏非常突出。本文基
2、于生命周期理论，对水泥生产流程进行能源环境分析，本课题的研究对于水泥行业的技术改进、产业结构优化、污染防治将产生积极意义。 关键词： 水泥；能源消耗；环境排放；生命周期评价 Energy and Environmental Analysis and Life Cycle Assessment of Cement production CHOU Wenzhang，ZHU Honglei，LI Jiaqi Abstract：Our country’s cement industry has developed rapidly recently, with the highest
3、production in the world. While the equipment and technology of NSP cement production improve a lot, cement industry is truly a high-polluting industry, for it consuming a large amount of resources and doing a lot harm to our environment. This article analysis the energy consumption and environ
4、mental influence of cement production , based on theory of LCA. This article will have positive effects on technological improvement, structure optimization and pollution prevention of cement industry. Keywords: Cement; Energy consumption; Environmental emission; LCA 目录 第一章 绪论 1 1.1研究背景与
5、意义 1 1.2水泥工业生产概况 1 1.3研究思路与方法 2 1.3.1研究思路 2 1.3.2 LCA方法介绍 2 第二章 水泥生产主要环节能源消耗 4 2.1 联合粉磨系统介绍 4 2.2其他主要设备 4 2.3主要设备电力消耗计算…………….....................................................................................................................4 第三章 水泥生命周期评价LCA 6 3.1水泥生命周期 6 3.2本文所采用的水泥生产的
6、生命周期模型 6 3.3 生命周期评价LCIA特征化指标结果……………………………………………………………………………………………………….7 3.4 水泥生产各环节的环境排放汇总…………………………………………………………………………………………………………….9 3.5 结果分析…………………………………………………………………………………………………………………………………………………18 第四章 水泥工业的污染防治技术……………………………………………………………………………………………………………….23 4.1 源头控制 23 4.1.1矿山开采 23 4
7、1.2原辅材料及燃料的使用 23 4.1.3 生产工艺过程…………………………………………………………………………………………………………………………………..23 4.1.4 节能与余热回用………………………………………………………………………………………………………………………………23 4.2大气污染物排放控制 23 4.2.1 颗粒物排放控制 23 4.2.2 SO2排放控制 24 4.2.3 NOx排放控制……………………………………………………………………………………………………………………………………24 4.3新技术与新材料 24 第五章 结语与不足
8、25 5.1结语 25 5.2不足 25 参考文献 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….25 第一章 绪论 1.1研究背景与意义 随着环境资源恶化程度的加深，环境破坏对人类生存和发展的威胁越大。因此，人们对环境的利用和环境的保护越来越重视。绿色环保、低碳经济在2009年12月的哥本哈根环境大会上被大力倡导，“低能耗、低污染、低排放”的理念被越来越多的国家和地区认可并执行。 近年来，我国水泥产业随着国家基础建设规模的扩大而迅猛发展，但水泥行业同时也是重点污染行业，其颗粒物排放占全国颗粒物排放量的2
9、0－30％，SO2 排放占全国SO2 排放量的5－6％，NOx 排放占全国NOx 排放量的12－15％，所造成的资源消耗和生态破坏十分严重。在当今绿色环保、可持续发展的时代主题下，水泥工业的节能减耗、污染控制成为该行业发展的必然趋势。 水泥工业的污染物主要是在水泥的生产环节产生，本文通过对水泥生命周期的研究，定量分析水泥生产主要环节的能源消耗与环境排放，建立水泥生产的生命周期报告，为水泥工业的技术革新、节能减排提供理论依据，对水泥生产企业提高可持续发展竞争力具有积极意义。 1.2水泥工业生产概况 我国是水泥生产与消费大国，2011 年我国水泥产量达到20.9 亿吨，占世界水泥产量的一半以
10、上，其中新型干法水泥比例接近90%，结构调整取得突破性进展。现有规模以上水泥生产企业约4000 家，新型干法水泥生产线1500 多条。 水泥生产的核心工艺是“两磨一烧”，即以石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料，按一定比例配合，磨细成适当成分的生料，煅烧至部分熔融（1450℃），得到以硅酸钙为主要成分的熟料，经冷却后加入适量的石膏或其他混合材料，磨成细粉即制得水泥。（如图一所示） 水泥熟料生产主要有两种方式：一种是以回转窑为主要生产设备，包括新型干法窑、预热器窑、余热发电窑、干法中空窑、立波尔窑、湿法回转窑；另一种则是以立式窑为主要生产设备，包括普通立窑和机械化立窑。不同的水泥生产工艺与设
11、备在规模效益、能源消耗、资源利用、污染排放等方面存在较大的差别。其中新型干法窑是一种先进的生产工艺，具有高产低耗、规模效益好的特点，同时污染物排放量也大为减少，是技术发展的方向。 国外自上世纪七十年代发展新型干法窑外预分解技术以来，到九十年代已成为国际主流技术，在日本、德国、意大利等工业发达国家占水泥生产总量的95％以上，其他发达国家也多在80％左右。而我国同期（2000年）的立窑水泥则占绝对主导地位，占水泥总产量的75％以上，新型干法水泥比例不足10%。我国从1999 年开始，以淘汰立窑“小水泥”为突破口，开始了水泥工业结构调整。至今已累计淘汰落后水泥生产能力4 亿多吨。淘汰“小水泥”为技
12、术装备先进、生产效率高、环境友好的新型干法水泥腾出了发展空间，优化了产业结构。 在淘汰立窑“小水泥”以及其他落后水泥生产工艺（机立窑、干法中空窑、立波尔窑、湿法回转窑等）的同时，我国也于1970年开始新型干法窑外预分解窑的研究，与德国、日本起步时期相同，历经工业实验、产业化推广，直到2000 年以后才进入发展的快车道。从2000 年占水泥产量的10%（0.6 亿吨），到2010年占水泥产量的85%（16 亿吨），产量年增长率接近40%。 1.3研究思路与方法 1.3.1 研究思路 本文的研究思路： ①水泥生命周期建模 ②清单数据选择与基准流设定 ③主要环节的能源消耗计算
13、 ④建立LCIA生命周期报告 ⑤各环节对比分析 1.3.2 LCA方法简介 LCA，Life Cycle Assessment，简称生命周期评价。 LCA生命周期评价采用e-BALANCE软件，对于选定的项目，进行生命周期建模，通过实景过程清单数据收集，从数据库中进行背景过程清单数据选择，设定计算基准流和计算条件，最后得到LCIA（生命周期报告）结果和ECER（节能减排）评价。 国际上常用的此对制造业进行产品生命周期评价（LCA），为厂商对提供其产品的原材料、能源、生产制造流程乃至整个生命周期作出能效、环境影响、改进潜力的分析评估，帮助企业从成本、技术和环保（如：温室气体二氧化碳的排
14、放，废水，废弃物的排放等）方面进行决策优化，为企业制定符合未来发展要求的战略。 水泥生产过程生命周期分析步骤如下图所示： 图二.水泥生产生命周期分析步骤 第二章 水泥生产主要环节能源消耗 2.1 联合粉磨系统介绍 本次计算采用的粉磨系统为Φ3.8*13m闭流管磨工艺，即辊压机+选粉机+闭路管磨机。 设备：辊压机、V型选粉机、V型选粉机循环风机、球磨机、磨头提升机、磨尾提升机、磨机选粉机、磨机选粉机循环风机、V型选粉机机后收尘风机、磨尾收尘风机。 各设备的规格如下： 表1 设备 型号 电机功率/kw 性能参数 球磨机 Φ3.8*13m 2500 转速16r/m
15、in 辊压机 CLF-14065-D-SD 500*2 通过能力245~334t/h V型选粉机 VX5815 通过能力410t/h V型选粉机循环风机 G4-73-18D 220 风量144000m3/h 全压4350Pa 磨头提升机 NSE600 110 最大提升量600m3/h 后续除尘 磨尾提升机 NSE300 55 最大提升量300m3/h 磨机选粉机 K200-C 110 通过能力85~110t/h 磨机选粉机循环风机 G4-7314.2D 280 风量161647m3/h 全压4226Pa V型选粉机机后收尘风机
16、 G4-73-11D 75 风量54000m3/h 全压3000Pa 磨尾收尘风机 G5-4812.5C 75 风量44000m3/h 全压4450Pa 水泥粉磨系统中两台Φ3.8*13m磨机的单机稳定产量可达120~140t/h， 2.2其他主要设备 其他设备： 带分解炉的五级旋风预热器 RF5/1800 （RSP）5级 整机重量：56（t） 总功率：100（w）KW 篦式冷却机：规格 809S-1033S，生产能力2500t/D，料层厚度600mm，出料温度65度，电机动率为20+30kw 回转窑：规
17、格型号Φ4.2*60，斜度3.5%，产量110t/h，主减速机型号 ZSY710-35.5，速比35.5，主电动机型号ZSN4-355-12 ，功率355kw，重量576.1t，转速1000r/min 2.3主要设备电力消耗计算 以每小时生产120*2t水泥为例： 粉磨系统耗电为 Pcmm=(辊压机电耗+球磨机+辊压机选粉机能耗+辊压机V型选粉机循环风机能耗+磨头提升机能耗+磨尾提升机能耗+磨机选粉机能耗+磨机选粉机循环风机能耗+磨尾收尘风机能耗+ V型选粉机机后收尘风机能耗)／水泥产量 =(2500+500+220+110+75+55+75+110+280)／120 =32.70
18、83kwh/t 旋风预热器为1800t/D，即75t/h，生产240t熟料时电耗为120/75*100=320kw 篦式冷却机为105t/h，生产240熟料的电耗为 240/105*50=114.2857kw 回转窑为110t/h，生产240t熟料的电耗为 240/110*355=774.5455kw 取工厂其他设备电耗为40kw 综上可得，考虑生产水泥的辅助过程用电(包括厂内线路损失以及车间办公室、仓库的照明等消耗)，生产一吨水泥的综合电耗为 32.7083*2+(240/75*100+240/105*50+240/110*355)/240+40=110.5974kwh/t>10
19、5kwh/t 粉磨系统的单位水泥耗电较多，超过了已建水泥厂的可比水泥综合标电耗。 第三章 水泥生命周期评价LCA 3.1水泥生命周期 典型的硅酸盐水泥生命周期如下图： 图三.硅酸盐水泥生命周期 3.2本文所采用的水泥生产的生命周期模型 本次研究主要集中于水泥生产的各个主要环节的环境分析，采用的生产流程和生命周期模型如下图： 图四.本文采用的水泥生产的生命周期模型 3.3生命周期评价LCIA特征化指标结果 通过e-BALANCE软件进行LCIA结果计算，所得基于特征化指标的排放加权综合指标如以下各图所示： 图五.石灰石开采加权综合指标
20、图六.粘土开采加权综合指标 图七.重型柴油货车（46t）运输加权综合指标 图八.煤炭开采加权综合指标 图九.粉磨加权综合指标 图十.高温煅烧加权综合指标 图十一.石膏矿开采加权综合指标 图十二.普通硅酸盐水泥加权综合指标 3.4水泥生产各环节的环境排放汇总 基于CN-2010归一化方案的各主要生产环节的LCIA计算结果汇总表格如下：表二.石灰石开采 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2002 kg antimony eq. 1.512764786700
21、19E-08 AP 酸化潜值 CM2002 Kg SO2 eq. 0.000112480699629752 CADP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 0.0152516774753254 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 0.0270998634173767 PED 一次能源消耗 kgce 0.0024164961812658 CO2 二氧化碳 kg 0.00482390486002797 COD 化学需氧量 kg 4.2034
22、7799041398E-06 EP 富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq 0.0000186299890029893 GWP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 0.00548382330698481 IWU 工业用水量 kg 0.0161492516645233 NH3-N 氨氮 kg 1.15784779133867E-07 NOx 氮氧化物 kg 0.000105602353974671 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 0.000029856561982063
23、4 SO2 二氧化硫 kg 0.0000148619193842629 Waste Solids 固体废弃物 kg 0.169922346322016 Water Use 淡水消耗量 kg 0.0173065968164992 加权综合指标 ECER-125 kg 2.63226658462277E-14 表三.粘土开采 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2002 kg antimony eq. 0 AP 酸化潜值 CM2002 Kg SO2 eq. 0 CA
24、DP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 0 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 0 PED 一次能源消耗 kgce 0 CO2 二氧化碳 kg 0.6532 COD 化学需氧量 kg 0 EP 富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq 0 GWP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 0.6532 IWU 工业用水量 kg 0 NH3-N 氨氮 kg 0 NOx 氮氧化物
25、 kg 0 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 11.41551 SO2 二氧化硫 kg 0 Waste Solids 固体废弃物 kg 32.1728300600029 Water Use 淡水消耗量 kg 0 加权综合指标 ECER-125 kg 4.62722896586775E-13 表四.重型柴油货车（46t）运输 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2002 kg antimony eq. 2.2157350770925
26、7E-07 AP 酸化潜值 CM2002 Kg SO2 eq. 0.00118023345852997 CADP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 0.384025670692248 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 0.424895543233866 PED 一次能源消耗 kgce 0.0218318588944015 CO2 二氧化碳 kg 0.0525998916440713 COD 化学需氧量 kg 0.000103270
27、902259344 EP 富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq 0.000211821547255623 GWP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 0.0595051433565182 IWU 工业用水量 kg 0.0456633952710564 NH3-N 氨氮 kg 2.48074658751212E-06 NOx 氮氧化物 kg 0.00159215042953883 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 0.00022294177284078 SO2 二氧
28、化硫 kg 0.0000649753523489571 Waste Solids 固体废弃物 kg 0.000353680067012046 Water Use 淡水消耗量 kg 0.0835268551446976 加权综合指标 ECER-125 kg 3.37104215074437E-13 表五.煤炭开采 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2002 kg antimony eq. 0.000969427939233095 AP 酸化潜值 CM2002 Kg SO2
29、eq. 0.308203904945729 CADP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 1197.59286764208 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 1202.55985593268 PED 一次能源消耗 kgce 853.720240761924 CO2 二氧化碳 kg 35.8727972352763 COD 化学需氧量 kg 0.0503797425890422 EP 富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq
30、 0.0086092808911309 GWP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 164.198868266494 IWU 工业用水量 kg 376.557384538183 NH3-N 氨氮 kg 0.0000367792795138552 NOx 氮氧化物 kg 0.0561771870191553 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 0.0484936120816277 SO2 二氧化硫 kg 0.262409440031355 Waste Solids 固体废弃物
31、 kg 97.8442106954867 Water Use 淡水消耗量 kg 376.805960449913 加权综合指标 ECER-125 kg 1.89569599170977E-09 表六.粉磨 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2002 kg antimony eq. 0.000145681 AP 酸化潜值 CM2002 Kg SO2 eq. 0.047749386 CADP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal
32、R eq. 180.0688634 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 180.8904445 PED 一次能源消耗 kgce 128.0871416 CO2 二氧化碳 kg 6.120835431 COD 化学需氧量 kg 0.007672885 EP 富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq 0.00155929 GWP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 25.37863769 IWU 工业用水量 kg 56.57788032 NH3-N 氨
33、氮 kg 8.35E-06 NOx 氮氧化物 kg 0.010336592 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 41.75299215 SO2 二氧化硫 kg 0.039471126 Waste Solids 固体废弃物 kg 48.32646651 Water Use 淡水消耗量 kg 56.65651378 加权综合指标 ECER-125 kg 2.85E-10 表七.高温煅烧 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2
34、002 kg antimony eq. 0.000187929 AP 酸化潜值 CM2002 Kg SO2 eq. 8.782712708 CADP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 232.2888337 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 233.3486734 PED 一次能源消耗 kgce 165.2324127 CO2 二氧化碳 kg 8.165377705 COD 化学需氧量 kg 0.009898021 EP
35、富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq 0.506316196 GWP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 272.7099426 IWU 工业用水量 kg 72.98546562 NH3-N 氨氮 kg 1.08E-05 NOx 氮氧化物 kg 2.597334203 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 81.5066234 SO2 二氧化硫 kg 5.669917752 Waste Solids 固体废弃物 kg 164.6776444 Wate
36、r Use 淡水消耗量 kg 73.08690277 加权综合指标 ECER-125 kg 1.46E-09 表八.石膏矿开采 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2002 kg antimony eq. 8.08E-05 AP 酸化潜值 CM2002 Kg SO2 eq. 0.229742924 CADP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 115.7975942 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg
37、Coal-R eq. 147.3471722 PED 一次能源消耗 kgce 14.33939464 CO2 二氧化碳 kg 18.84474282 COD 化学需氧量 kg 0.029739121 EP 富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq 0.031152957 GWP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 22.16683556 IWU 工业用水量 kg 78.72404477 NH3-N 氨氮 kg 0.000736032 NOx 氮氧化物 kg 0.16749356
38、4 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 0.049724063 SO2 二氧化硫 kg 0.06830744 Waste Solids 固体废弃物 kg 313.6499365 Water Use 淡水消耗量 kg 88.73763036 加权综合指标 ECER-125 kg 8.59E-11 表九.普通硅酸盐水泥生产 简称 中文名称 方法名称 单位 特征化指标总量 ADP 非生物资源消耗潜值 CM2002 kg antimony eq. 0.00021097 AP 酸化潜值
39、 CM2002 Kg SO2 eq. 9.682132109 CADP(fossil fuel) 中国化学能源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 261.5631145 CADP 中国资源消耗潜值 ISCP2010 Kg Coal-R eq. 264.3075829 PED 一次能源消耗 kgce 182.6543794 CO2 二氧化碳 kg 9.933134533 COD 化学需氧量 kg 0.012385667 EP 富营养化潜值 CML2002 Kg P043-eq 0.559062412 G
40、WP 全球变暖潜值 IPCC2007 Kg CO2eq 301.3892596 IWU 工业用水量 kg 84.30049843 NH3-N 氨氮 kg 4.87E-05 NOx 氮氧化物 kg 2.868299369 RI 可吸入颗粒物 IMPACT2002+ kg PM2.5 eq 113.4429392 SO2 二氧化硫 kg 6.246561809 Waste Solids 固体废弃物 kg 197.014441 Water Use 淡水消耗量 kg 84.91287016 加权综合指标
41、ECER-125 kg 1.61E-09 3.5 结果分析 我们用1代表石灰石开采，2代表粘土开采，3代表重型货车运输，4代表煤炭开采，5代表粉磨，6代表高温煅烧，7代表石膏矿开采，8代表普通硅酸盐水泥生产。对于LCIA结果中16项特征化指标，我们统计每一项指标下，1~8环节对该指标的贡献，如下图所示： 图13. 各环节对非生物资源消耗潜值贡献 由图可知,煤炭开采环节贡献值最大，高温煅烧和硅酸盐水泥产品环节次之 图14. 各环节对酸化潜值贡献 由图,高温煅烧和硅酸盐水泥成品环节贡献最大 图15. 各环节对中国化学能源消耗潜值贡献 由图,煤炭开采贡献最大
42、高温煅烧和硅酸盐水泥产品环节次之 图16. 各环节对中国资源消耗潜值贡献 由图,煤炭开采贡献最大，粉磨、煅烧、普通硅酸盐水泥产品次之 图17. 各环节对一次能源消耗贡献 由图,煤炭开采贡献最大，粉磨、煅烧、普通硅酸盐水泥产品次之 图18. 各环节对二氧化碳贡献 由图,煤炭开采贡献最大，石膏矿开采贡献较高 图19. 各环节对化学需氧量贡献 由图,煤炭开采和石膏矿开采环节贡献较高 图20. 各环节对富营养化潜值贡献 由图,高温煅烧和石膏矿开采环节贡献较高 图21. 各环节对全球变暖潜值贡献 图21. 各环节对全球变暖潜值贡献 由图
43、煤炭开采、石膏矿开采和普通硅酸盐水泥产品贡献较高 图22. 各环节对工业用水量贡献 由图,煤炭开采工业用水最多，粉磨、煅烧、石膏矿开采、水泥成品制成需水量也较多 图23. 各环节对氨氮贡献 由图,石膏矿开采产生氨氮最多 图24. 各环节对氮氧化物贡献 由图,高温煅烧产生的氮氧化物最多 图25. 各环节对可吸入颗粒物贡献 由图,粘土开采、粉磨、高温煅烧产生的可吸入颗粒物较多 图26. 各环节对二氧化硫贡献 由图,高温煅烧产生较多二氧化硫 图27. 各环节对固体废弃物贡献 由图,粘土开采、煤炭开采、粉磨、煅烧、石膏矿开采遗留固体
44、废弃物较多 图28. 各环节对淡水消耗量贡献 由图,煤炭开采消耗淡水量很高，粉磨、煅烧、石膏矿开采和普通硅酸盐水泥产品消耗淡水较多 综合分析以上结果，水泥生产过程中，原料的开采、粉磨，燃料采集、粉磨，生料高温煅烧和熟料的粉磨均会消耗较多的水资源和产生较多的颗粒物、固体废弃物，生料的高温煅烧还会产生较多的氮氧化物、硫化物、氟化物、二氧化碳和一氧化碳。因此，水泥生产环节的污染物排放控制对环境保护和经济可持续发展具有重要意义。 第四章 水泥工业的污染防治技术 4.1 源头控制 4.1.1矿山开采 我国的石灰石资源利用率低，小水泥企业无序开采，造成的资源浪费很严重
45、对水泥矿山企业开发利用矿产资源，应当加强管理，合理规划，有序利用。国家应大力推广先进工艺技术，提高矿产资源利用水平，同时企业应加强对尾矿、废石等的管理，积极研究废物利用方法；暂时不能利用的，应当妥善堆放保存，防止其流失侵蚀土壤、污染环境。 4.1.2原辅材料及燃料的使用 水泥生产应合理利用低品位的原、燃料和各种废弃物，作为水泥生产的原料、燃料或混合材，生产环境友好的新型生态水泥。对于矿化剂的使用，要注意氟污染以及重金属污染，淘汰萤石等含氟矿化剂的使用。 4.1.3生产工艺过程 水泥生产应大力推广清洁生产工艺和技术，包括新型干法预分解窑技术、节能粉磨技术、原燃料预均化技术等，采用自动化
46、与智能化控制，保证每一生产环节的均衡稳定。 4.1.4节能与余热回用 生料磨和水泥磨是主要用电设备，应采用高效节能设备。窑头、窑尾可分别加设余热锅炉回收余热，通过余热锅炉回收生产蒸汽或热水，也可进一步用于发电。 4.2大气污染物排放控制 4.2.1颗粒物排放控制 水泥企业采用全封闭物料输送、帐篷式预均化库，也可覆盖（结壳剂）、洒水、设置防风墙等降低颗粒物无组织排放。 水泥窑宜采用覆膜滤料、单元滤室设计、脉冲清灰的高效布袋除尘器或同等性能的电袋复合型除尘器，以控制颗粒物排放浓度在20－30mg/m3 以下。 4.2.2 SO2排放控制 适当控制原材料、燃料硫碱
47、比可减少硫化物的挥发，比如向生料粉中加入Ca(OH)2 等吸收剂。 新型干法预分解窑因有高度活性的CaO 存在，可大量吸收SO2，值得推广。 窑尾废气送入正在运行中的原料磨，会获得额外的SO2 吸收能力。 4.2.3NOx排放控制 水泥企业可采取火焰冷却、低NOx 燃烧器、分段燃烧等技术降低NOx的产生，末端则可采用选择性非催化还原技术（SNCR）、选择性催化还原技术（SCR）进行烟气脱硝。 4.3新技术与新材料 企业应积极研究开发以流化床熟料煅烧技术为代表的高效、低阻、低氮的新型水泥制造技术，CO2 减排技术，废物协同处置技术和二次污染控制技术等，提升企业的技术水平。 同时，也
48、应该汲取西方发达国家经验，努力开发烟气脱硝的催化剂、高性能除尘滤料、环保型耐火材料、噪声防治材料等新型材料，降低污染物排放，响应国家政策。 第五章 结语与不足 5.1结语 本文针对简化的水泥生产的生命周期模型进行了主要生产设备的电力消耗计算，发现生料粉磨和水泥磨耗电占据主要部分，为水泥企业采用高效节能设备提供依据。 本文采用生命周期评价LCA方法分析水泥生产的能源环境排放，发现水泥生产时在原料采集、高温煅烧和成品制成时颗粒物排放较多，在高温煅烧时排放的大气污染物较多，为水泥企业开发新技术、新材料、改革现有生产工艺以及废物处理提供依据。 5.2 不足 本次研究受软件限制，所采用的水
49、泥生产的生命周期模型过程框只有10个，未能全面覆盖整个流程工艺。 本次研究未探讨多种不同的水泥生产工艺,形成新旧水泥工艺的对比。 本次研究中，对于少部分生产环节，清单数据的选择不够全面，造成最终的LCIA结果的偏差。 本文对于水泥生产的污染防治探讨较为笼统，不够细致深入 参考文献 [1] 蔡博峰,曹东,周颖,张战胜《中国水泥企业能源消耗特征分析》环境保护部环境规划院气候变化与环境政策研究中心 2011 [2]刘猛,李百战,姚润明《水泥生产能源消耗内含碳排放量分析》重庆大学学报 2011 [3]周扬铭《水泥生产关键设备及其节能降耗技术研究》 武汉理工大学 2010 [4]王洪涛,朱永光《生命周期评价极其在中国的应用》四川大学建筑与环境学院 2011 [5]张国宁,孔祥忠,李晓倩,江梅《水泥工业污染防治技术政策》中国环境科学研究所、中国水泥协会 2011 [6]《水泥工业污染最佳可行技术指南》 环境保护技术文件 [7] 崔素萍,龚先整,王志宏,聂祚仁《水泥生产的生命周期评价研究与应用》北京工业大学材料学院 2011 [8] 崔素萍, 李琛《水泥LCA研究与应用进展》北京工业大学材料科学与工程学院 2012 [9]李小东,吴星,张智慧《基于LCA理论的环境影响社会支付意愿研究》清华大学建设管理系 2005
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