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)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。然而，水泥制造業(yè)也是一個高能耗、高污染的行業(yè)。水泥生產(chǎn)過程中，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 我國水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國工業(yè)改革的進一步發(fā)展，水泥的應(yīng)用需求不斷提高，我國的水泥產(chǎn)量也在世界市場中穩(wěn)居第一，進入到21 世紀以來，隨著我國經(jīng)濟的進一步發(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2000—2014 年水泥總產(chǎn)量與年增長率。

圖1 中國水泥廠年產(chǎn)量與增長率

除了產(chǎn)量增長外，中國水泥工業(yè)在各個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)升級調(diào)試。該裝置技術(shù)擁有國際先進水泥生產(chǎn)技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)，從引進到自主創(chuàng)新，單位生產(chǎn)單元的設(shè)計成本大大降低。它具有強大的國際競爭力，已出口到沙特阿拉伯、越南、南非，甚至美國和西班牙等50 多個國家。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，兼并重組步伐加快，市場集中度提高。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)效率遠遠高于非集團企業(yè)。可以說，我國水泥工業(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)生了與世界先進水平相當(dāng)?shù)牡卣鸢愕淖兓痆1]。

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

與此同時，我國水泥制造科技的整體提升也在推進中。在積極引進、消化、吸收國外水泥產(chǎn)業(yè)前沿科技的基礎(chǔ)上，中國水泥替代技術(shù)有了較大提升。從1976 年我國首臺新干法鍋爐投入至今，700～2000 萬t 有限公司的新干法鍋爐生產(chǎn)線均已國產(chǎn)化，并出口到了歐盟、東南亞、非洲等發(fā)達國家。新型干法爐5000t SpD生產(chǎn)技術(shù)成熟，已達到國際先進水平。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，我國水泥行業(yè)的技術(shù)水平與發(fā)達國家相比差距不大。

水泥廠發(fā)展存在以下兩個問題。

（1）原材料等資源消耗快。

在我國當(dāng)前國民經(jīng)濟建設(shè)中，水泥作為建筑所必需的材料一直以來都得到了極大的應(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)所耗費的煤炭資源占我國煤炭生產(chǎn)總需求量的15%左右，由此可見原材料等資源的消耗問題還有待解決。

（2）對大氣造成嚴重污染。

中國水泥工業(yè)在發(fā)展過程中也對大氣環(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、灰塵的污染是我國水泥產(chǎn)業(yè)的又一個重點污染。水泥生產(chǎn)所產(chǎn)生的煙塵、廢氣位居我國工業(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)方式對于這些氣體的處理并沒有更先進的技術(shù)，因此產(chǎn)生了較為嚴重的塵環(huán)境污染。

2 水泥工業(yè)污染物排放對大氣的危害

自改革開放以來，我國對于水泥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進步明顯。2006年，中國水泥生產(chǎn)達到了12 億t，并連續(xù)了多年成為世界第一。而中國水泥的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模卻在不斷增加，環(huán)境污染問題也愈演愈烈。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、碳氧化物和碳氫化合物。上述污染均對人類、動植物、氣象、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品等影響。水泥制造過程中所形成的粒子為堿性的，易造成周圍土壤酸化，嚴重影響植株生長發(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)水泥的過程中所產(chǎn)生的有害氣體會對大氣造成嚴重污染。水泥生產(chǎn)不可避免地會在生產(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、原材料的運輸和儲存、水泥產(chǎn)品的包裝和交付。據(jù)統(tǒng)計，中國水泥行業(yè)的粉塵及有害氣體排量占我國這方面排放總量的近50%。雖然我國已經(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，不同的計費方法存在較大差異，導(dǎo)致結(jié)果存在較大差異。對水泥行業(yè)顆粒物排放特性的分析和研究也很低，尤其是對顆粒物的研究還不夠深入。相比之下，國外許多發(fā)達國家都對水泥生產(chǎn)過程中的大氣污染物進行了全面的監(jiān)測和控制，這對我國水泥行業(yè)具有借鑒意義[2]。

總之，水泥制造業(yè)污染作為我國長時間以來未能完全解決的問題，受到了國內(nèi)外的高度重視。中國水泥行業(yè)起步緩慢，許多公司。近年來，我國對這方面的研究逐漸增多。統(tǒng)計排放數(shù)據(jù)不清楚、不準(zhǔn)確，缺少有意義的數(shù)據(jù)報告，對水泥廠污染物的評估也不夠充分。而西方發(fā)達國家對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，總結(jié)規(guī)律。

3 對水泥廠排放污染的研究意義

我國的空氣質(zhì)量以煤煙污染物為主要特點，而空氣細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人體造成嚴重危害的化學(xué)物質(zhì)；這種粒子表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，被人類吸收后，對直接危及人類身體健康的危險物體具有強大的吸收作用；同時大量粒子的排放也對降水量天氣狀況造成了一定的影響，從而引起了“負溫室效應(yīng)”。

憑借對于不同污染源產(chǎn)生的大氣顆粒物和不同空氣動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，從而減少其對大氣以及人體所造成的危害。

3.1 社會重要性

水泥的生產(chǎn)對大氣環(huán)境造成了嚴重危害，但是對于其排放量的統(tǒng)計還存在較大的誤差。對大氣污染物進行調(diào)查，對于進一步明確水泥廠粉塵排放狀況和污染應(yīng)對政策制定具有重要意義，并為政府做進一步的決定提供參考。

最近幾年來，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源。通過研究水泥排放的空氣污染物，可以對水泥廠今后的發(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

中國進入“十二大”后，政府部門在五年計劃中提出了更嚴格的水泥行業(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)在未來估計會面臨毀滅的命運。所以說這方面的研究能夠?qū)Υ龠M企業(yè)向著綠色方面發(fā)展具有積極作用，同時在調(diào)查過程中，從持續(xù)發(fā)展的角度對水泥廠粉塵、廢氣的形成以及減少水泥廠大氣污染物排放的措施進行討論和分析[3]。

4 結(jié)語

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