水泥厂主要有害气体及其防治

摘要:

本文叙述水泥生产过程中产生的主要有害气体的危害及其实用防治措施。

水泥生产过程中不仅产生大量烟尘、粉尘，还生成二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、氟化物、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）等有害气体而污染大气。粉尘治理已有成熟的技术与装备，本文只对主要有害气体的危害及其防治进行浅述。
 
1．主要有害气体与危害

1．1二氧化硫（SO2）

水泥工业废气中的SO2、主要来源于水泥原料或燃料中的含硫化合物，及在高温氧化条件下生成的硫氧化物。对于新型干法生产来说，硫和钾、钠、氯一样，是引起预热器、分解炉结皮堵塞的重要因素之一，是一种对生产有害、需要加以限制的一种组分。由于在水泥回转窑内存在充足的钙和一定量的钾钠，所形成的硫酸盐挥发性较差、有80%以上残留在熟料中，因而在废气中排放的SO2、和其它工业窑炉(如电力锅炉)相比，要少许多。而对于干法中空窑、立窑和湿法水泥生产工艺而言，所排放的SO2量、相对要比新型干法生产大得多。
 
SO2是含硫大气污染物中最重要的一种。SO2为无色、有刺激性臭味的有毒气体，不可燃，易液化。SO2是造成全球大范围酸雨的主要原因。

1.2 氮氧化物（NOX）

在水泥生产过程中排放的NOx，主要来源于燃料高温燃烧时、燃烧空气中的N2在高温状态下与氧化合生成。其生成量取决于燃烧火焰温度，火焰温度越高、则N2被氧化生成的NOx量越多。在新型干法生产系统中，由于50%～60%的燃料是在温度较低的分解炉中燃烧的，因此从新型干法生产系统中排放的NOx远低于传统生产方法。据估计，我国水泥工业每年排放的NOx约为100万吨左右。
 
氮氧化物中，NO和NO2是两种最重要的大气污染物。

NO为无色气体、淡蓝色液体或蓝白色固体，在空气中容易被O3和光化学作用氧化成NO2。

NO2为黄色液体或棕红色气体，能溶于水、生成硝酸和亚硝酸，具有腐蚀性。NO和血红蛋白的亲和力比CO大几百倍，动物接触高浓度的NO，可出现中枢神经病变。NO2对眼和呼吸气管有刺激作用，高浓度的NO2急性中毒能引起气管炎和肺气肿，严重者可导致死亡。NOX还可形成光化学烟雾、严重影响视野，NOX分级浓度的危害程度见表1。

表1  NOX对人体危害程度

1.3 SO2、NOx与酸雨

酸雨是造成全球性环境污染的元凶之一。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸。二氧化硫和氮氧化物在大气成雨过程中，被水气凝结成的液滴吸收，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；含酸雨滴在下降过程中不断合并、吸附、冲刷其它含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后落到地面上，形成了酸雨。酸雨酸度过高，PH值降到5.6以下时，就会产生严重危害。它可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤粒子中的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属、使之进入水中，毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；还可危及人体健康。