劉 麗，吳 飛

（重慶市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147；重慶匯天環(huán)保工程有限公司，重慶 400084）

0 引言

水泥是應(yīng)用最廣泛的建筑材料之一，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。然而，水泥制造業(yè)也是一個(gè)高能耗、高污染的行業(yè)。水泥生產(chǎn)過(guò)程中，由于破碎、粉磨和高溫煅燒，產(chǎn)生大量顆粒物、NOx、SO2等大氣污染物，不僅嚴(yán)重影響環(huán)境和人體健康，而且制約了水泥企業(yè)的發(fā)展。

1 我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)工業(yè)改革的進(jìn)一步發(fā)展，水泥的應(yīng)用需求不斷提高，我國(guó)的水泥產(chǎn)量也在世界市場(chǎng)中穩(wěn)居第一，進(jìn)入到21 世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，水泥工業(yè)發(fā)展速度也是令人嘆為觀止。圖1 為我國(guó)2000—2014 年水泥總產(chǎn)量與年增長(zhǎng)率。

圖1 中國(guó)水泥廠年產(chǎn)量與增長(zhǎng)率

除了產(chǎn)量增長(zhǎng)外，中國(guó)水泥工業(yè)在各個(gè)方面都取得了巨大成功。持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，低溫余熱發(fā)電技術(shù)，協(xié)同垃圾處理，日產(chǎn)10000t 水泥生產(chǎn)線，SNCR 除塵技術(shù)，高固氣比懸浮預(yù)熱技術(shù)升級(jí)調(diào)試。該裝置技術(shù)擁有國(guó)際先進(jìn)水泥生產(chǎn)技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，從引進(jìn)到自主創(chuàng)新，單位生產(chǎn)單元的設(shè)計(jì)成本大大降低。它具有強(qiáng)大的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，已出口到沙特阿拉伯、越南、南非，甚至美國(guó)和西班牙等50 多個(gè)國(guó)家。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，兼并重組步伐加快，市場(chǎng)集中度提高。前十大公司占總產(chǎn)量的40%以上，兩家公司的年產(chǎn)量超過(guò)1 億t；許多水泥企業(yè)開始從上游水泥制造業(yè)延伸到商業(yè)混凝土和水泥制品等建筑產(chǎn)業(yè)鏈的后端，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非集團(tuán)企業(yè)?？梢哉f(shuō)，我國(guó)水泥工業(yè)在生產(chǎn)、設(shè)備技術(shù)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了與世界先進(jìn)水平相當(dāng)?shù)牡卣鸢愕淖兓痆1]。

其次，中國(guó)水泥的生產(chǎn)規(guī)模也在逐步壯大。通過(guò)近20 年的發(fā)展，中國(guó)水泥生產(chǎn)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，一些大型公司正在茁壯成長(zhǎng)，大大增強(qiáng)了我國(guó)水泥產(chǎn)業(yè)的綜合實(shí)力，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和工業(yè)現(xiàn)代化。2000 年，國(guó)家支持的十大水泥公司的總產(chǎn)量為2640 萬(wàn)t，僅占中國(guó)水泥總產(chǎn)量的4.4%。到2005 年底，這一比例上升到15%。

與此同時(shí)，我國(guó)水泥制造科技的整體提升也在推進(jìn)中。在積極引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外水泥產(chǎn)業(yè)前沿科技的基礎(chǔ)上，中國(guó)水泥替代技術(shù)有了較大提升。從1976 年我國(guó)首臺(tái)新干法鍋爐投入至今，700～2000 萬(wàn)t 有限公司的新干法鍋爐生產(chǎn)線均已國(guó)產(chǎn)化，并出口到了歐盟、東南亞、非洲等發(fā)達(dá)國(guó)家。新型干法爐5000t SpD生產(chǎn)技術(shù)成熟，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。新干法爐8000t.D.和10000t.D.的生產(chǎn)線已經(jīng)建成。從技術(shù)上講，我國(guó)水泥行業(yè)的技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距不大。

水泥廠發(fā)展存在以下兩個(gè)問(wèn)題。

（1）原材料等資源消耗快。

在我國(guó)當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，水泥作為建筑所必需的材料一直以來(lái)都得到了極大的應(yīng)用，由于混凝土產(chǎn)業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，水泥產(chǎn)業(yè)所耗費(fèi)的煤炭資源占我國(guó)煤炭生產(chǎn)總需求量的15%左右，由此可見原材料等資源的消耗問(wèn)題還有待解決。

（2）對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。

中國(guó)水泥工業(yè)在發(fā)展過(guò)程中也對(duì)大氣環(huán)境造成了極大的影響。一些有害氣體，雖然有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，卻沒有完善的科技和裝備的支持。大量煙霧、灰塵的污染是我國(guó)水泥產(chǎn)業(yè)的又一個(gè)重點(diǎn)污染。水泥生產(chǎn)所產(chǎn)生的煙塵、廢氣位居我國(guó)工業(yè)行業(yè)煙塵、廢氣總排量之首。然而目前尚有一些立窯生產(chǎn)線仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，這種生產(chǎn)方式的煙塵、廢氣排放量極高，而且這種生產(chǎn)方式對(duì)于這些氣體的處理并沒有更先進(jìn)的技術(shù)，因此產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的塵環(huán)境污染。

2 水泥工業(yè)污染物排放對(duì)大氣的危害

自改革開放以來(lái)，我國(guó)對(duì)于水泥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步明顯。2006年，中國(guó)水泥生產(chǎn)達(dá)到了12 億t，并連續(xù)了多年成為世界第一。而中國(guó)水泥的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模卻在不斷增加，環(huán)境污染問(wèn)題也愈演愈烈。從水泥廠排放的廢氣中，依其產(chǎn)生程度又可分為氣溶膠污染廢水和氣體污染。在水泥制造過(guò)程中，排放的氣溶膠散射廢水中大多為各種粉塵廢氣；廢氣污染主要是指各種種類的有害廢氣，如硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物和碳?xì)浠衔铩Ｉ鲜鑫廴揪鶎?duì)人類、動(dòng)植物、氣象、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品等影響。水泥制造過(guò)程中所形成的粒子為堿性的，易造成周圍土壤酸化，嚴(yán)重影響植株生長(zhǎng)發(fā)育。另外，顆粒中存在大量二氧化硅，經(jīng)吸收后還可引起肺組織纖維化，從而產(chǎn)生矽肺。

水泥廠在生產(chǎn)水泥的過(guò)程中所產(chǎn)生的有害氣體會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。水泥生產(chǎn)不可避免地會(huì)在生產(chǎn)環(huán)境中產(chǎn)生大量粉塵，如礦石開采、原材料和燃料的破碎和研磨、熟料煅燒、原材料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存、水泥產(chǎn)品的包裝和交付。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)水泥行業(yè)的粉塵及有害氣體排量占我國(guó)這方面排放總量的近50%。雖然我國(guó)已經(jīng)開展了一些水泥廠空氣污染的研究，但覆蓋范圍非常有限，缺乏普查研究，不同的計(jì)費(fèi)方法存在較大差異，導(dǎo)致結(jié)果存在較大差異。對(duì)水泥行業(yè)顆粒物排放特性的分析和研究也很低，尤其是對(duì)顆粒物的研究還不夠深入。相比之下，國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的大氣污染物進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè)和控制，這對(duì)我國(guó)水泥行業(yè)具有借鑒意義[2]。

總之，水泥制造業(yè)污染作為我國(guó)長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)未能完全解決的問(wèn)題，受到了國(guó)內(nèi)外的高度重視。中國(guó)水泥行業(yè)起步緩慢，許多公司。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)這方面的研究逐漸增多。統(tǒng)計(jì)排放數(shù)據(jù)不清楚、不準(zhǔn)確，缺少有意義的數(shù)據(jù)報(bào)告，對(duì)水泥廠污染物的評(píng)估也不夠充分。而西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)這方面的研究早已非常成熟，因此或許我們可以從中吸取經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)規(guī)律。

3 對(duì)水泥廠排放污染的研究意義

我國(guó)的空氣質(zhì)量以煤煙污染物為主要特點(diǎn)，而空氣細(xì)顆粒物則是污染物的主要源頭。而這種顆粒物本身就是可以對(duì)人體造成嚴(yán)重危害的化學(xué)物質(zhì)；這種粒子表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，被人類吸收后，對(duì)直接危及人類身體健康的危險(xiǎn)物體具有強(qiáng)大的吸收作用；同時(shí)大量粒子的排放也對(duì)降水量天氣狀況造成了一定的影響，從而引起了“負(fù)溫室效應(yīng)”。

憑借對(duì)于不同污染源產(chǎn)生的大氣顆粒物和不同空氣動(dòng)力直徑的大氣顆粒物的排放特性，我們可以有效地控制顆粒物，從而減少其對(duì)大氣以及人體所造成的危害。

3.1 社會(huì)重要性

水泥的生產(chǎn)對(duì)大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重危害，但是對(duì)于其排放量的統(tǒng)計(jì)還存在較大的誤差。對(duì)大氣污染物進(jìn)行調(diào)查，對(duì)于進(jìn)一步明確水泥廠粉塵排放狀況和污染應(yīng)對(duì)政策制定具有重要意義，并為政府做進(jìn)一步的決定提供參考。

最近幾年來(lái)，霧霾的發(fā)生頻率明顯升高，而水泥行業(yè)作為傳統(tǒng)的大氣污染源而被視為霧霾的主要來(lái)源。通過(guò)研究水泥排放的空氣污染物，可以對(duì)水泥廠今后的發(fā)展尋求明確的目標(biāo)。

3.2 水泥廠轉(zhuǎn)型發(fā)展的研究意義

中國(guó)進(jìn)入“十二大”后，政府部門在五年計(jì)劃中提出了更嚴(yán)格的水泥行業(yè)大氣污染物限值，廢氣、粉塵的排放限值大幅降低，意味著污染程度高、能耗高的水泥企業(yè)生產(chǎn)需要逐步向綠色產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。如果違背環(huán)保要求，水泥企業(yè)在未來(lái)估計(jì)會(huì)面臨毀滅的命運(yùn)。所以說(shuō)這方面的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)企業(yè)向著綠色方面發(fā)展具有積極作用，同時(shí)在調(diào)查過(guò)程中，從持續(xù)發(fā)展的角度對(duì)水泥廠粉塵、廢氣的形成以及減少水泥廠大氣污染物排放的措施進(jìn)行討論和分析[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

水泥行業(yè)不僅是我國(guó)重要的原材料行業(yè)，也是一個(gè)消耗大量資源和能源的行業(yè)。同時(shí)，也是污染防治的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一。尤其是粉塵排放，相關(guān)環(huán)保部門和社會(huì)各界一直在考慮如何才能推動(dòng)水泥產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的問(wèn)題。所以說(shuō)加快技術(shù)進(jìn)步，用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備提高技術(shù)水平，縮短與各國(guó)污染整治方面的差距對(duì)于我國(guó)以及世界大氣污染整治都具有重要意義。因此各地區(qū)必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和地方的排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)家或地方控制污染物排放總量的要求，加強(qiáng)公司的環(huán)境管理，并在細(xì)處做文章、下功夫，控制公司無(wú)組織的粉塵排放，推動(dòng)水泥勝場(chǎng)行業(yè)向著綠色環(huán)保的方向發(fā)展。