水泥行業(yè)PM2.5的排放、采樣和控制技術(shù)盤點(diǎn)

　　摘要：中國細(xì)粒子（PM2.5）污染嚴(yán)重，而中國作為世界第一的水泥生產(chǎn)大國排放大量的粉塵和煙塵。本文綜述了國內(nèi)外有關(guān)水泥行業(yè)PM2.5的研究進(jìn)展，闡述了PM2.5的來源及危害，排放現(xiàn)狀、采樣方法及其控制技術(shù)，并對其研究動(dòng)向進(jìn)行了展望。

　　“PM2.5是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，又稱作細(xì)粒子。近年，因具有比表面積大，能吸附多種有毒有害物質(zhì)，在大氣中的滯留時(shí)間長，傳輸距離遠(yuǎn)和容易進(jìn)入人體的肺部和支氣管等特點(diǎn)，PM2.5已成為人們的研究熱點(diǎn)，研究方向主要集中在PM2.5的粒徑分布、物理化學(xué)特征及組成、源解析、對人體健康的影響及對能見度的影響等。而對于工業(yè)源特別是水泥行業(yè)排放的PM2.5的研究還相對較少。

　　但是，我國霧霾天氣逐漸增多，國家環(huán)保部已將城市大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）防治提上議程，制定的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-2012》也在2012年2月29日發(fā)布，增設(shè)了PM2.5濃度限值，該標(biāo)準(zhǔn)自2016年1月1日實(shí)施。

　　中國是水泥生產(chǎn)大國，30多年來，我國的水泥產(chǎn)量以超過年均10%的高速度持續(xù)增長。從1985年起，我國水泥產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)二十多年居世界第一位，占世界總產(chǎn)量的50%左右。2011年我國水泥總產(chǎn)量為20.9億噸，新型干法水泥生產(chǎn)線1513條，其中日產(chǎn)4000噸及以上生產(chǎn)線比重達(dá)到56.87%，且新型干法水泥產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的89%，水泥生產(chǎn)技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)由立窯、濕法等落后技術(shù)向新型干法先進(jìn)技術(shù)的轉(zhuǎn)變。

　　1PM2.5的環(huán)境及人體健康危害

　　PM2.5對人體健康的影響主要表現(xiàn)在引起呼吸系統(tǒng)疾病、增加死亡率和致病率及具有致癌致突變等方面。顆粒物的粒徑越小，進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)的部位就越深。PM1-2.5可以進(jìn)入支氣管等下呼吸系統(tǒng)，PM0.1-1能夠進(jìn)入肺部，超細(xì)顆粒物PM0.1能夠穿透肺泡進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)甚至影響其他重要器官。國內(nèi)外大量的流行病學(xué)調(diào)查表明，死亡率和致病率的增加與大氣顆粒物污染水平升高存在明顯的正相關(guān)關(guān)系。Schwartz研究表明。PM2.5的濃度每升高10μg/m3，人氣呼吸系統(tǒng)疾病的死亡率則從2.1%增加到3.75%。與此同時(shí)，Arden和Burnett等研究發(fā)現(xiàn)細(xì)顆粒物濃度每升高10μg/m3，肺癌、心肺疾病的死亡率及全死亡率分別增加大約6%、8%和1.4%，而粗顆粒物則與死亡率無一致性聯(lián)系。

　　大量研究表明，能見度降低與PM2.5密切相關(guān)，特別是粒徑為0.1~1.0μm的顆粒物。能見度水平和PM2.5質(zhì)量濃度呈較好的負(fù)相關(guān)。PM2.5還能夠?qū)θ颦h(huán)境產(chǎn)生影響。通常顆粒物越小，大氣中的傳輸距離越遠(yuǎn)。PM2.5的傳輸距離可達(dá)幾千至幾萬公里，對區(qū)域甚至全球環(huán)境產(chǎn)生影響。

　　2水泥行業(yè)PM2.5的排放現(xiàn)狀及采樣方法

　　2.1水泥行業(yè)PM2.5的排放現(xiàn)狀

　　2.1.1歐盟

　　2009年，歐洲環(huán)境署（EuropeanEnvironmentAgency，EEA）頒布的EMEP/EEA空氣污染物排放清單指南指出，歐盟27個(gè)國家的水泥設(shè)備在2006年共生產(chǎn)2.66億t水泥。由于除塵設(shè)備的不同，PM10約占TSP的90%～95%，而PM2.5占TSP的50%～85%。同時(shí)，PM2.5的去除效率也因除塵設(shè)備而有所不同，靜電除塵器的PM2.5除塵效率為27%～60%，平均效率為40%；布袋除塵器PM2.5的除塵效率為49%～100%，平均效率為73%。2009年排放清單指南提出，水泥生產(chǎn)PM2.5的平均排放因子為110g/t-水泥，范圍在55～220g/t-水泥；濕法回轉(zhuǎn)窯的PM2.5平均排放因子為0.18kg/t-水泥，范圍在0.12～0.27kg/t-水泥；而干法排放因子為0.94kg/t-水泥，范圍在0.6～1.4kg/t-水泥。而在2011年的EMEP/EEA空氣污染物排放清單指南草稿中提出，水泥生產(chǎn)PM2.5平均排放因子為120g/t-水泥，范圍在1～300g/t-水泥，其他指標(biāo)未發(fā)生改變。

　　Ehrilich等研究德國各工業(yè)源的顆粒物排放，其中有關(guān)水泥行業(yè)排放情況如表1。結(jié)果顯示，篦冷機(jī)采用布袋除塵器的總粉塵排放量高于采用靜電除塵器的，但是對PM2.5的除塵效率卻高于靜電。

　　表1德國水泥生產(chǎn)顆粒物排放情況