??? 注：煤的低位熱值22000KJ/Kg。
??? 可見(jiàn)，隨生產(chǎn)工藝的不同、生產(chǎn)1噸熟料需0.161～0.296噸煤，即生產(chǎn)1噸熟料由燒成和物料烘干因煤燃燒產(chǎn)生的CO2 在0.383～0.704噸范圍內(nèi)變化。
??? 以上兩項(xiàng)相加，每生產(chǎn)1噸水泥熟料排放0.894～1.215噸CO2。按我國(guó)目前水泥生產(chǎn)平均水平估算，每生產(chǎn)1噸水泥熟料，約排放1噸CO2。
??? 3. 另外，水泥生產(chǎn)過(guò)程中每生產(chǎn)1噸水泥平均消耗100kwh電能，若把由煤燃燒產(chǎn)生電能排放的CO2 計(jì)算到水泥生產(chǎn)上，生產(chǎn)1噸水泥因電能消耗排放的CO2 為0.12噸。2007年中國(guó)生產(chǎn)水泥13.5億噸，其中水泥熟料約9.72億噸(按1噸水泥0.72噸熟料估算)，據(jù)此計(jì)算，我國(guó)2007年因水泥生產(chǎn)排入大氣中的CO2 約11.34億噸。數(shù)量之大，令人瞠目。
??? 1.6.2 二氧化碳與溫室效應(yīng)
??? 太陽(yáng)短波輻射透過(guò)大氣射入地面，地面在接受太陽(yáng)短波輻射增溫的同時(shí)，也在不斷向外輻射長(zhǎng)電磁波而冷卻；而大氣中的二氧化碳等物質(zhì)卻能強(qiáng)烈吸收地面的長(zhǎng)波輻射，同時(shí)它自己也向外輻射更長(zhǎng)的長(zhǎng)波，其中向下到達(dá)地面的部分稱為逆輻射，地面接受到逆輻射后就會(huì)升溫，這就是大氣溫室效應(yīng)。大氣中屬于溫室氣體的有：二氧化碳、甲烷、臭氧、氮氧化物、氟里昂以及水汽等?？茖W(xué)研究表明，隨著人類(lèi)活動(dòng)的不斷增加，在大氣中的溫室氣體越來(lái)越多，將使地球的溫度越來(lái)越高。根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的預(yù)計(jì)，如果對(duì)溫室氣體的排放不采取緊急的限制措施，那么從2000～2050年的50年里，由于全球變暖引發(fā)的頻繁的熱帶氣旋、海平面上升造成土地減少和漁業(yè)、農(nóng)業(yè)及水力資源的破壞，每年將給全球造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 3000多億美元。
??? 全球變暖還會(huì)使動(dòng)植物面臨生存危機(jī)，如果某物種遷徙的速度跟不上環(huán)境變化的速度，這個(gè)物種就有滅絕的危險(xiǎn)。
??? 氣候的變暖也直接或間接地影響人類(lèi)的健康。對(duì)地球升溫最為敏感的當(dāng)屬一些居住在中緯度地區(qū)的人們，暑熱天數(shù)延長(zhǎng)以及高溫高濕天氣直接威脅著他們的健康；與此同時(shí)，氣溫增暖，“城市熱島”效應(yīng)和空氣污染更為顯著，又給許多疾病的繁殖、傳播提供了更為適宜的溫床。
??? 2. 主要有害氣體的防治
??? 2.1 二氧化硫污染治理技術(shù)
??? 水泥生產(chǎn)中減少SO2排放有下列幾種措施：更換原料；在生料磨內(nèi)吸收；加消石灰——Ca（OH）2；設(shè)D-SOx旋風(fēng)筒；設(shè)水洗塔等。目前我國(guó)水泥工業(yè)只是采用在生產(chǎn)過(guò)程中盡量減少SO2產(chǎn)生的方法。其中最簡(jiǎn)單有效的方法就是新型干法生產(chǎn)線選擇合適的硫、堿比，同時(shí)采用窯磨一體機(jī)運(yùn)行和袋式除塵器。
??? 采用窯磨一體的廢氣處理方式，把窯尾廢氣引入生料粉磨系統(tǒng)。在生料磨內(nèi)，由于物料受外力的作用，產(chǎn)生大量的新生界面，具有新生界面的CaCO3有很高的活性，在較低的溫度下，能夠吸收窯尾廢氣中的SO2；同時(shí)生料磨中，由于原料中水分的蒸發(fā)，有大量水蒸汽存在，加速了CaCO3吸收SO2的過(guò)程，把SO2轉(zhuǎn)變成CaSO4，使窯尾廢氣中的20%～70% SO2固定下來(lái)。
??? 由于袋除塵器的濾袋表面捕集的堿性物質(zhì)與試圖通過(guò)濾袋的SO2、NO2酸性物質(zhì)結(jié)合成鹽類(lèi)，酸性氣體的濃度可削減30%～60%?？梢?jiàn)袋除塵器可成為治理水泥工業(yè)粉塵和有害氣體的多功能設(shè)備。
??? 2.2 氮氧化物的污染防治
??? 防治NOx的首要措施就是優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度，保持適宜的火焰溫度和形狀，控制過(guò)?？諝饬浚_保喂料量和喂煤量均勻穩(wěn)定，保障篦式冷卻機(jī)運(yùn)行良好，采用低NOx的噴煤管等。采取這些措施后，使NOx降到1000mg/m3以下是可能的。但是要執(zhí)行修訂后的新排放標(biāo)準(zhǔn)（GB4915-2004），同時(shí)考慮窯操作不正常情況，還需設(shè)置專(zhuān)門(mén)的脫氮措施。下面簡(jiǎn)單介紹一下氨還原脫氮法。
??? 它是用NH3非接觸性地消除廢氣中的NO，是由美國(guó)Exxon研究和工程公司開(kāi)發(fā)的，并在1974年在原聯(lián)邦德國(guó)獲得專(zhuān)利，此后得到了進(jìn)一步發(fā)展。
??? 該方法的主要原理是NH3和OH-反應(yīng)成NH2和H2O，NH3再與NO反應(yīng)生成各種中間產(chǎn)物和分子氮、水等化合物，從而消除NO。
??? 此外，在還原性氣氛條件下，由于存在CO、H2等還原性氣體，在生料中存在的Fe2O3和Al2O3的催化作用下，可以將已被氧化生成的NOx還原成為無(wú)害的N2，從而大大降低了NOx排放。NOx的這一反應(yīng)機(jī)理，為水泥窯降低NOx排放的措施指出了努力方向。
??? 2.3 氟化物污染的防治
??? 熟料燒成過(guò)程產(chǎn)生的氟化物來(lái)自于原、燃料。有些粘土中含有氟，特別是目前我國(guó)部分
??? 立窯廠出于降低熱耗的目的，以含氟礦物(螢石)摻入生料中，在燒成中大部分氟化物和CaO，Al2O2形成氟鋁酸鈣固容于熟料中，極少部分隨廢氣排出。
??? 防治氟化物污染的可靠辦法是不用含氟化物高的物質(zhì)作為原料，更不能采用螢石降低燒成溫度而使用。
??? 2.4 二氧化碳減排
??? 2.4.1 減排途徑
??? 1. 用大、中型新型干法水泥生產(chǎn)線代替其它高熱耗水泥工藝生產(chǎn)線。
??? 此種窯生產(chǎn)每噸熟料燒成用煤的CO2排放量分別是普通機(jī)立窯、立波爾窯、濕法窯、中空窯、預(yù)熱器窯、小型預(yù)分解窯的68.2%、79.8%、49.9%、56.8%、68.2%、88%。
??? 據(jù)測(cè)算，若把熱耗大于3400kJ/ kg熟料的生產(chǎn)線全部改造成熱耗小于3400KJ/ kg熟料的大、中型新型干法生產(chǎn)線，用于水泥熟料燒成將減排耗用燃料總量9%的二氧化碳溫室氣體。
??? 2. 余熱利用減排
??? (1) 烘干原燃料。 用廢氣的余熱烘干原燃料可省去烘干用煤，生產(chǎn)每噸水泥熟料可省去烘干用煤0.02噸，減少0.0476噸CO2排放。
??? (2) 低溫余熱發(fā)電。 目前新型干法水泥生產(chǎn)工藝，把窯尾廢氣用于原料烘干，使生料磨和窯一體化工作。一般，生料磨僅用窯尾廢氣的70%，其余用于余熱發(fā)電，冷卻熟料的尾氣可全部用于余熱發(fā)電。一些水泥廠低溫余熱發(fā)電的平均數(shù)據(jù)證實(shí)：生產(chǎn)1噸水泥熟料發(fā)電即30kwh。拒測(cè)算一條年產(chǎn)150萬(wàn)噸（5000t/d）水泥熟料的新型干法生產(chǎn)線每年可減排5萬(wàn)多噸二氧化碳。
??? 3.采用替代燃料減排
??? 用城市生活垃圾等可燃性廢棄物替代煤煅燒水泥熟料，在提供同樣熱量的情況下，用可燃性廢棄物中含有碳的總量少于煤，燃燒后排出的CO2總量也少于煤。據(jù)英、美國(guó)近年來(lái)水泥行業(yè)利用可燃廢料的經(jīng)驗(yàn)表明，在相同單位熱耗的情況下，每生產(chǎn)1 噸熟料燃燒所生產(chǎn)的溫室氣體CO2的數(shù)量，一般只有燒煤時(shí)的一半左右。
??? 4 改變?cè)匣蚴炝匣瘜W(xué)成分減排
??? (1) 用不產(chǎn)生CO2且含有CaO的物質(zhì)作原料。如化工行業(yè)的電石渣主要化學(xué)成分為Ca(OH) 2，1噸無(wú)水電石渣含0.54噸CaO，用電石渣作為水泥生產(chǎn)原料，不會(huì)排出CO2。與以石灰石含65%CaO作為水泥生產(chǎn)原料相比，利用1噸無(wú)水電石渣相當(dāng)于減排0.425噸CO2；又如高爐礦渣、粉煤灰、爐渣中都比粘土含有更多的CaO，能減少配料中石灰石的比例，這些經(jīng)高溫煅燒的廢渣、在生產(chǎn)水泥時(shí)不會(huì)再排出CO2。上述廢渣每提供1噸CaO則減少排放0.7857噸CO2。若全用電石渣提供水泥熟料中的CaO，生產(chǎn)每噸水泥熟料減排0.511噸CO2。一條2000t/d新型干法生產(chǎn)線全部用電石渣替代石灰石，一年可減排30.66萬(wàn)噸CO2。另外，上述廢渣作為原料生產(chǎn)水泥還能降低熟料燒成溫度，從而降低煤耗，也起著減排CO2的作用。
??? (2) 降低水泥熟料中CaO的含量。目前，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行低鈣水泥熟料體系的研究和開(kāi)發(fā)，即降低熟料組成中CaO的含量，相應(yīng)增加低鈣貝利特礦物的含量，或引入新的水泥熟料礦物，可有效降低熟料燒成溫度，減少生料石灰石的用量，降低熟料燒成熱耗。低鈣高貝利特水泥可把熟料中CaO降到45%，比現(xiàn)行硅酸鹽水泥熟料少排10%左右（約0.16噸）的CO2。
??? 5.提高水泥、砼質(zhì)量以提高熟料強(qiáng)度和減少水泥中熟料含量
??? (1) 減少水泥熟料用量。 減少水泥熟料用量表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是磨制水泥在保證水泥性能的同時(shí)多加混合材，二是在拌制混凝土?xí)r使用替代水泥材料。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)已用磨細(xì)高爐礦渣替代水泥40%左右，國(guó)外某研究單位替代到80%以上，我國(guó)進(jìn)行的高摻量粉煤灰水泥研究，都為水泥工業(yè)減排CO2提供了技術(shù)途徑。
??? (2)大力發(fā)展綠色高性能混凝土代替常規(guī)混凝土。1994年吳中偉院士提出了綠色高性能砼(GHPC)的概念。GHPC具有以下特點(diǎn)：①大量節(jié)省水泥熟料。在GHPC中不是熟料水泥，而是磨細(xì)水淬礦渣和分級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰等或它們的復(fù)合成為凝膠材料的主要成分，從而使原料及能源消耗及CO2排放量大大減少。② 大量使用工業(yè)廢渣為主的細(xì)摻料、復(fù)合細(xì)摻料和復(fù)合外加劑代替部分熟料，以降低污染，保護(hù)環(huán)境。國(guó)外已成功地用磨細(xì)礦渣和優(yōu)質(zhì)粉煤灰替代50%以上熟料制作HPC。 ③發(fā)揮HPC的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)提高強(qiáng)度、減小結(jié)構(gòu)截面面積或結(jié)構(gòu)體積減少混凝土用量，從而節(jié)省水泥生產(chǎn)量。
??? (3)發(fā)展高標(biāo)號(hào)水泥。 設(shè)立建筑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使高質(zhì)量、高標(biāo)號(hào)水泥和其他建材制品擴(kuò)大生產(chǎn)，促進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。
??? 6.引進(jìn)、開(kāi)發(fā)更為先進(jìn)的燒成技術(shù)
??? 熟料的理論熱耗約為1759kJ/kg。70年代發(fā)明水泥預(yù)分解技術(shù)以后，加上預(yù)熱系統(tǒng)的進(jìn)一步改善，熟料熱耗降低到2929 kJ/kg，熱效率已達(dá)60%；要進(jìn)一步降低熟料熱耗，必須研制開(kāi)發(fā)更新的窯型，譬如沸騰層煅燒流態(tài)化窯等，同時(shí)采取其它一系列輔助措施，如改進(jìn)預(yù)熱器系統(tǒng)、提高換熱效率、降低阻力損失等。
??? 沸騰煅燒工藝被認(rèn)為是目前煅燒水泥熟料的最先進(jìn)技術(shù)。它的主要特征是取消回轉(zhuǎn)窯，在傳熱效率更高的流化床中完成水泥的煅燒。占地面積小、熱效率提高，NOx和CO2的排放量也隨之減少。
??? 2.4.2 利用清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)
??? 清潔發(fā)展機(jī)制(簡(jiǎn)稱CDM)，源于巴西提出的通過(guò)征收發(fā)達(dá)國(guó)家未能完成溫室氣體減排義務(wù)而提交的罰金所建立的"清潔發(fā)展基金"，經(jīng)過(guò)談判達(dá)成目前在京都議定書(shū)第12條所確立的合作機(jī)制，是《京都議定書(shū)》中引入的溫室氣體減排的三種靈活履約機(jī)制之一。CDM允許締約方與非締約方聯(lián)合開(kāi)展二氧化碳等溫室氣體減排項(xiàng)目，這些項(xiàng)目產(chǎn)生的減排數(shù)額可以被發(fā)達(dá)國(guó)家作為履行他們所承諾的限排或減排量。也就是說(shuō)，發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)提供資金和環(huán)保技術(shù)幫助發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)減排溫室氣體，同時(shí)從發(fā)展中國(guó)家購(gòu)買(mǎi)因此得到的“可核證的排放削減量（CERs）”以履行“京都議定書(shū)”規(guī)定的減排義務(wù)。對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家而言，和發(fā)展中國(guó)家合作實(shí)施的CDM項(xiàng)目提供了一種靈活而且較低成本的履約方式；而對(duì)于發(fā)展中國(guó)家，通過(guò)CDM項(xiàng)目可以獲得部分資金援助和先進(jìn)技術(shù)。
??? 中國(guó)水泥工業(yè)減排的潛力非常大，潛在的水泥工業(yè)CDM項(xiàng)目很多，應(yīng)不失時(shí)機(jī)地抓住機(jī)遇。
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