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水泥行业大气污染物排放特征研究

作　者: 马静玉
导　师: 杨卫华；薛志钢
学　校: 河北工程大学
专　业: 环境工程
关键词: 水泥大气污染物排放化学组分酸度
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水泥工业是对矿物原料进行加工处理的工业,采用的生产设备多为大型重型设备,是污染大气环境最为严重的行业之一。改革开放以来,水泥生产规模越来越大,对环境的污染也日益严重。水泥厂对大气的污染有颗粒物和有害气体,而以颗粒物污染最为严重。因此,开展水泥厂颗粒物排放特征的研究,对进一步研究其形成原理、环境影响和控制原理有着重要的意义。本研究对新型干法水泥企业的不同生产工段开展实测,测试内容包括:窑头、窑尾、煤磨和水泥磨各工序除尘器后烟气中的SO2、CO、NOx、总烟尘以及烟气基本参数;运用颗粒物分级采样仪(LPI)分别用Al膜、teflon膜采集分粒径颗粒物样品,进行称重、离子分析和元素分析,得出各工段除尘后烟气颗粒物粒径分布及化学组分:(1)正常工况下,实测窑尾二氧化硫、氮氧化物最大排放浓度分别为324.77 mg/m~3 ,300.2mg/m~3 ,远小于标准限值,所测企业气态污染物排放属达标排放;实测窑头、窑尾、煤磨、水泥磨、破碎、包装除尘后的烟尘最大排放浓度分别为58.4 mg/m~3、69.9mg/m~3、24.3 mg/m~3、21.8mg/m~3、1.3mg/m~3、2.6 mg/m~3远低于国标规定的排放标准限值,排放状况良好。(2)通过对颗粒物质量浓度分粒径特征分析,得出各工序PM10(即空气动力学当量直径≤10μm的颗粒)粒径分布特征。窑头、窑尾和水泥磨除尘器后PM2.5占PM10质量浓度的百分比分别为71.30-84.61%、52.09-79.54%和83.19-85.61%。PM2.5均占到了50%以上,说明窑头、窑尾和水泥磨除尘器后的颗粒物主要以细颗粒物为主。(3)对窑头、窑尾、水泥磨和煤磨除尘后排放的颗粒物中的化学组分进行分析,发现各测点主要的污染物组分大致相同,都含有Ca、S、Si、Al元素,SO42-、和Cl-。但各组分在各个点的含量排序不太相同,主要取决于各排放点原料组分、生产工艺及相关参数的差异。(4)根据实测烟尘的浓度,计算了窑头、窑尾、水泥磨和煤磨单位产品烟尘的排放量,分别为:0.09-0.22kg/t-熟料、0.10-2.07 kg/t-熟料、0.0009-0.02kg/t-水泥、0.002-0.01 kg/t-煤粉,这些数据可作为计算水泥行业颗粒物排放因子的基础参考数据。(5)水泥企业颗粒物酸度的计算方法参考了EPA推荐的方法,以单位体积气体里氢离子的质量来表示所采集颗粒物样品的酸度。通过对各测点颗粒物酸度分析,得出水泥厂不同工段所排放的颗粒物几乎全为碱性,说明水泥企业排放的颗粒物具备一定的酸化缓冲能力,可能对大气中的酸沉降产生有效地缓冲作用。但不同工段排放颗粒物中PM1以下的颗粒物酸度较大,说明较小粒子酸性较大。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章引言  11-27
  1.1 研究背景  11-13
    1.1.1 我国大气污染现状  11-12
    1.1.2 水泥工业污染物排放对大气的污染  12
    1.1.3 相关政策法规  12-13
  1.2 我国水泥工业基本情况  13-17
    1.2.1 我国水泥工业的发展现状  13-14
    1.2.2 我国水泥工业发展中存在的主要问题  14
    1.2.3 水泥行业大气污染现状  14-17
  1.3 大气颗粒物污染研究  17-23
    1.3.1 颗粒物的特性及主要来源  17-19
    1.3.2 颗粒物对环境和人体健康的影响  19-21
    1.3.3 国内颗粒物的相关研究  21-23
  1.4 研究目的和意义  23-25
  1.5 研究内容及技术路线  25-27
    1.5.1 研究内容  25-26
    1.5.2 技术路线  26-27
第2章采样测试系统的建立  27-36
  2.1 测试项目  27
  2.2 采样点位置  27-29
  2.3 测试采样频次  29
  2.4 实验所用的仪器、材料  29-32
    2.4.1 实验仪器  29-31
    2.4.2 实验所用的材料  31-32
  2.5 采样和分析方法  32-33
    2.5.1 气体污染物和颗粒物采样和分析方法  32
    2.5.2 颗粒物化学组分分析  32-33
  2.6 质量保证和质量控制QA/QC  33-34
  2.7 数据资料收集  34-36
第3章水泥厂大气污染物排放特征  36-38
  3.1 水泥厂气态污染物的产生机理  36
  3.2 采样点烟气排放状况  36-37
  3.3 气态污染物排放因子  37
  3.4 本章小结  37-38
第4章水泥厂大气颗粒物排放浓度和粒径分布特征  38-48
  4.1 采样点烟尘排放状况  38
  4.2 颗粒物质量浓度粒径分布特征  38-46
  4.3 水泥厂颗粒物排放因子  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章颗粒物化学组分分析  48-64
  5.1 水溶性离子分析  48-51
  5.2 无机元素的分析  51-53
  5.3 颗粒物分粒径化学组分分布特征  53-58
  5.4 PM_(10)化学组分各粒径分布  58-60
  5.5 颗粒物酸度分析  60-63
    5.5.1 颗粒物酸度  60
    5.5.2 水泥行业不同工段颗粒物酸度特征  60-63
    5.5.3 离子含量对颗粒物酸度的影响  63
  5.6 本章小结  63-64
结论与建议  64-66
  结论  64-65
  建议  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
作者简介、发表论文和参加科研情况  70-71

水泥行业大气污染物排放特征研究

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