水泥厂配料车间粉尘污染治理工程设计.doc

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1、水泥厂配料车间粉尘污染治理工程设计一、 水泥厂除尘概述（一）、水泥的概念水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中或水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，牢固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。（二）、水泥粉尘污染特点我省水泥行业，有以下二个特点：（一）规模小，工艺落后，市场竞争力差我省现有水泥企业的生产线大多数属于规模小，设备工艺落后，应限制剔除之列。全省机立窑生产线中，设计年生产规模万吨（含万吨）以下的有条生产线，占总数的，其中设计年生产规模万吨和不及万吨的生产线条，占总数。由于规模小，工艺设备落后，能耗、物耗

2、高，导致水泥成本增加，也限制了产品质量的提高，与省外包括省内大中型水泥企业相比，在市场竞争中处在相对劣势，经不起市场变化的考查。近几年，由于水泥市场相对紧缩，加上省外水泥的大量涌入，对我省水泥企业造成专门大冲击。（二）环保防治措施滞后，污染严峻我省水泥企业起步较早，老企业居多，环保历史欠帐严峻，加上前几年大量兴建的小水泥企业，由于一些地点领导和企业负责人对环保重视不够，没有严格执行环境阻碍评判和“三同时”制度，造成布局不当和治污设施未上或不完善，绝大多数水泥企业都不同程度存在粉尘超标排放。许多地点因粉尘污染扰民，厂群纠纷突出。据统计，全省水泥企业实际安装各类除尘设施台套，占应安装数，已安装除尘

3、设备的粉尘排放达标率仅为。这说明我省水泥企业约有粉尘点未达到排放标准。在布局上，水泥企业分布建城区、近郊、中心集镇或其它敏锐区域的有多家，由此可见，布局不当问题也相当突出。（三）、生产工艺 水泥的生产工艺，以石灰石和粘土为要紧原料，经破裂、配料、磨细制成生料，喂入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。水泥生产过程可简单地分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个要紧过程。详细过程见下图：破裂包装球磨配料破碎煅烧球磨配料烘干水泥生产工艺流程图我国水泥厂粉尘排放现状可包括以下几方面： 1、排放仍专门严峻我国水泥工业每年向大气排放的粉尘、烟尘在1000万吨以上，成为我国粉

4、尘污染的大户。2、乱排、偷排现象依旧严峻 我国水泥厂规模一样较小但数量多如此就使治理有了专门大的苦恼，为此有专门多企业不管政府有关规定偷排、乱排对地点环境造成严峻的破坏。3、排放粉尘浓度高 水泥厂排放的粉尘中固体颗粒占到97以上，其中有较大一部分是成品水泥灰。水泥企业除尘现状：1)除尘设备配备差不多齐全 2）除尘设备老化 a、“三同时” a、中小企业重视不够b、物料回收比较方便，回收价值高 b、老设备更新换代难 3）监管不够 4）治理使用技术不高a、排污收费劲度不够，形式不科学 a、企业环保治理未到 定额收费，按产量收费等 b、环保部门监管不够 b、使用技术培训不够 5）电除尘和袋式除尘是设备

5、主流 a、电除尘器流行b、环保部门举荐使用袋式除尘目前水泥行业的污染治理状况仍旧存在着较多的问题，要紧表现为以下三点：一是由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的治理爱护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘和废气的跑、冒、滴、漏现象以及粉尘的无组织排放仍旧突出。二是通过多年运行，大部分企业污染治理设施受损老化；另外，部分企业的污染治理设施由于仓促上马，治理设施选型不合理，质量只是关，运行爱护难度大；加上企业自身技术条件的局限，污染治理设施故障频出，有效运行率逐年降低，污染治理成效不断下降，企业难以保证污染物长期、稳固地达标排放，一定程度上显现了污染反弹现象。三是200

6、0年限期治理达标工作取得时期性成效后，大部分企业满足于现状，对存在的各种问题认识不够，缺乏积极主动提高污染治理水平的意识和决心，污染治理设施显现问题时，不及时报告、不及时修理，个别企业甚至还显现治理设施不正常运行的情形。（四）、粉尘的介绍粉尘是水泥工业的要紧污染物。在水泥生产过程中，需要通过矿山开采、原料破裂、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及成品包装等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉尘外溢，其中烘干及煅烧发生的粉尘排放最为严峻，约占水泥厂粉尘总排放量的70%以上，而专门多水泥厂在建厂之初全然就没有考虑其窑炉或烘干机的除尘工艺，建成投产后甚至连一个简易的沉降室都没有，有少数

7、厂尽管安装了除尘设施，却形同虚设，要么确实是疏于治理而不能正常运行，要么确实是白天运行晚上关闭，要么干脆确实是一套应对检查的摆设而已，粉尘大多处于直截了当排放状态。有资料说明，目前我国大气粉尘污染要紧源自于水泥、火电和冶金三大行业，其中水泥行业的排放量跃居首位。据专家保守估量，我国水泥工业每年排放的粉尘总量超过1200万吨，约占水泥年产量的2.5%，而德国、美国日本等先进国家，其水泥工业粉尘排放量仅占产量的0.01%左右，两者相差200多倍。我国相关标准规定的水泥厂承诺排放浓度本来就高出先进国家1-2倍，然而先进国家却能做到达标排放，反而我们能够做到达标排放的水泥厂仅仅是凤毛麟角而已，绝大多数

8、在标排放，且排放浓度动辄超过标准数十倍，甚至上百倍，这不能不令人深思、担忧。每年所排放的一千余万吨粉尘，不仅造成环境的严峻污染，同时造成了资源的庞大白费。（五）要紧产尘源粉尘污染源要紧来自破裂机、烘干机、生料磨机立窑、水泥磨、包装机以及料库提升机、输送机等设备。其中烘干机和机立窑属于热力生产设备，其它均属机械通风生产设备。就收尘技术而言，热力生产设备的粉尘污染源治理难度大，专门是机立窑烟尘，因治理技术、资金等方面的缘故，长期以来得不到有效治理，是水泥企业粉尘污染治理的难点。石灰石、页岩、砂岩和其它体积较大的原材料均需破裂。破裂时产生粉尘。破裂后的石灰石转运至预均化堆场，然后输送到原料调配站与其

9、它转运来的原料按比例混合，送至原料磨进行粉磨。在转运和粉磨的过程中，不断有粉尘产生。粉磨后的原料混合物称作生料。生料在生料库中均化后，送入窑中煅烧。生料的转运过程同样产生粉尘污染。从窑尾排出的气体含粉尘、SO2、NOX等污染物。生料在窑中煅烧成熟料，经冷却和储存，送至水泥磨与石膏等添加剂一起粉磨形成水泥。熟料冷却和转运、添加剂破裂与转运、水泥磨以及水泥选粉机等环节均排放粉尘。水泥转运、包装和散装时也存在粉尘排放问题。总之，物料的破裂、粉磨、堆放、转运、煅烧、冷却、包装和散装等过程是粉尘的排放源，另外，窑尾气体中还含有SO2、NOX等气态污染物。（六）、球磨机的介绍球磨机是我国水泥生产企业粉磨水

10、泥的要紧设备，本机运转平稳，工作可靠，流程简单，操作治理及修理方便。球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等要紧部分组成。中空轴采纳铸钢体，内陈可拆换，回转大齿轮采纳铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机为卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，两仓，格子型球磨机。物料由进料装置经入料中空轴螺旋平均地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波浪衬板，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成

11、粉磨作业。它广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。生料磨除尘可选用旋风和电除尘器。目前水泥行业的污染治理状况仍旧存在着较多的问题，要紧表现为以下三点：一是由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的治理爱护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘和废气的跑、冒、滴、漏现象以及粉尘的无组织排放仍旧突出。二是通过多年运行，大部分企业污染治理设施受损老化；另外，部分企业的污染治理设施由于仓促上马，治理设施选型不合理，质量只是关，运行爱护难度大；加上企业自身技术条件的局限，污染

12、治理设施故障频出，有效运行率逐年降低，污染治理成效不断下降，企业难以保证污染物长期、稳固地达标排放，一定程度上显现了污染反弹现象。三是2000年限期治理达标工作取得时期性成效后，大部分企业满足于现状，对存在的各种问题认识不够，缺乏积极主动提高污染治理水平的意识和决心，污染治理设施显现问题时，不及时报告、不及时修理，个别企业甚至还显现治理设施不正常运行的情形。二、设计点情形分析1. 设计基础资料l 计量皮带宽度:450mml 配料皮带宽度:700mml 皮带转换落差:500mml 设粉尘收集后,粉尘浓度为2000mg/m3,粉尘的粒径分布如下表.粒径间隔/m40质量频率/%25252020102

13、. 设计要求l 排放浓度小于50 mg/m3l 设计二级除尘系统,第一级为旋风除尘器,第二级为电除尘器或者袋式除尘器.l 运算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率.l 选择风机和电机l 绘制除尘系统平面布置图l 绘制除尘器本体结构图编制设计说明书. 1、污染源分析电除尘器的除尘效率受粉尘物理性质阻碍专门大，专门是粉尘的比电阻的阻碍更为突出。电除尘器最适宜捕集比电阻为104 1010 cm的粉尘粒子，当净化比电阻小于104或大于 1010 cm的粉尘粒子时，除尘效率是专门低的；因为产生负电晕的电压比正电晕的低，同时电晕电流大，因此工业用的电除尘器，均采纳负电晕放电的形式；在电除尘器进口处的

14、气体流速，一样为10-15m/s，而在除尘器内部则只有0.5-2 m/s。若不采取必要的分布措施，气体在除尘器内会专门不平均，中心部分流速将大大超过设计标准，气体在除尘器内的停留时刻大大缩短，被捕集到的再飞扬也会被高速气体所带走。同时气流分布不平均会使电晕极产生晃动，引起供电电压的波动，从而使实际除尘效率降低。严峻时会造成电除尘器不能正常操作。为此，可通过加设气流分布装置加以解决。水泥业进展迅猛造成水泥粉尘污染急剧上升，严峻污染环境，阻碍人民生活。据专家透露，目前全国每年水泥粉尘排放量达 1000 多万吨，构成工业粉尘排放量的大头，是重要的空气污染源，治理水泥粉尘污染已刻不容缓。粉尘是水泥工业

15、的要紧污染物。粉尘对人体的危害，依照其理化性质、进入人体的量的不同，可引起不同的病变。如呼吸性系统疾病、局部作用、中毒作用等。将尘源有效的封闭，是防止粉尘外逸的一项有效的技术措施. 磨尾卸料口和除尘器出灰口，必须装锁风装置。物料输送应尽可能选用密闭性能好的输送设备，如斗式提升机、螺旋输送机等。水泥生料靠用球磨机磨细，磨机出料时扬尘较多，加之生产上需要抽风引导物料流淌，生料磨尾必定产生大量含尘废气，需要除尘器净化后排放。不是设计点的无规律的含尘气体，采纳可靠的除尘设备加以处理净化后的废气即可通过排气管道排人车间外大气中。2. 净化方案设计及运行参数选择本设计中采纳旋风除尘设备进行净化处理。2.1

16、 旋风除尘器的工作原理旋风除尘器一样有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。当含尘气流以一定的速度（一样在1425m/s之间，最大不超过35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的阻碍，而向除尘器中心聚拢，依照“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出1。2.2 旋风除尘器的特点现在的

17、旋风除尘器具有结构简单；应用广泛；分离效率高能够有效地清除微粒；处理气体量大且阻力低； 适用于高温顺腐蚀性气体； 运行费用低；应用广泛等优点2。2.3 运行参数的选择与设计依照相关资料及实际运行情形，本设计中烟气的入口速度取为。依照国家相关规定及标准确灰分风的最高承诺排放浓度为3。则本设中要求达到的除尘效率为： (2-1)2.4 净化效率的阻碍因素2.4.1旋风除尘器结构尺寸对净化效率的阻碍在旋风除尘器结构尺寸中要紧的阻碍因素有：除尘器的外筒直径，高度，气体进口和排气管形状和大小。这些部件一样都有一较适宜的尺寸及组合。过大或过小都会降低设备效率。2.4.2 操作条件对旋风除尘器性能的阻碍操作条

18、件应操纵在一个较适宜的范畴内，过大会降低设备效率，过小会增加阻力缺失，两种情形均不利于设备的高效运转。3.设备结构设计与运算3.1 进气口设计运算依照已有体会及实际运行已确定本设计中烟气的入口速度为：。考虑设备漏风及安全运行等因素，假定实际进入设备的烟气量为1.2Q。则进气口部分的面积为： (3-1)现有旋风除尘器的进口有三类：直入切向进入式，蜗壳切向进入式，轴向进入反转式（见图3-1）。 直入切向进入式 蜗壳切向进入式 轴向进入反转式 图3-1 现有的几类进气管本设计中采纳蜗壳切向进入式 ，它可减少进口系统对筒体内气流的撞击和干扰，其处理量大，压力缺失小。其尺寸一样为高宽之比在23之间。本设

19、计中取。则进口的宽度为： (3-2)进口高为： (3-3)则实际的高宽比： (在23之间) （3-4）实际进口面积为： （3-5）实际的入口速度为： （3-6）3.2 旋风除尘器外筒直径的设计运算一样旋风除尘器，其进口高，宽分别为旋风除尘器外筒直径的0.40.75倍和0.20.25倍。本设计中假定宽为外筒直径的0.2倍，则高应为0.428倍，则旋风除尘器的外筒直径为： （3-7）3.3 旋风除尘器高度的设计运算性能较好的旋风除尘器，其直筒部分高度一样为其外筒直径的12倍，锥体部分高度为外筒直径的13倍，锥部底角在2040之间。本设计中直筒部分高度,锥体部分高度，分别取为旋风除尘器外筒直径的1.

20、4倍及2倍。则： (3-8) (3-9)旋风除尘器的总高度为： (3-10)3.4 旋风除尘器排气管的设计运算现有的排气管有两类：底部收缩式和直管式（见图3-2）。 直管式 底部收缩式 图3-2 排气管的类型不管哪一类排气管，其管径一样取为旋风除尘器外筒直径的0.30.5倍。本设计采纳直管式，其管径取为，则排气管管径： (3-11)排气管插入旋风除尘器外筒内深度一样与进气管下缘平齐或稍低。本设计中为幸免气体短路，伸入长度 取为。即。3.5 排灰管的设计运算及卸灰装置的选择旋风除尘器的排灰管直径一样取为外筒直径的0.25倍，即。结合实际取为。实际。底部锥角为： （在2040之间） (3-12)卸

21、灰装置兼有卸灰和密封两种功能，是阻碍除尘器的关键部件之一。若有漏风现象，不但阻碍正常排灰，而且严峻阻碍除尘器效率。现有的卸灰装置有两类：二级翻板式和回转式（见图3-3）。本设计采纳二级翻板式。 二级翻板式 回转式 图3-3 现有的两类卸灰装置3.6 流体阻力运算旋风除尘器内的压力缺失一样可按下式运算： (3-14)式中：烟气密度，约为； 除尘器内含尘气体的流速，； 流体阻力系数，无量纲；其中 (3-15)式中：旋风除尘器的进口截面积，； 排气管直径，带入相关值，得 (3-16)因此，（在500pa1500pa之间）4. 烟囱的设计运算由于烟囱有一定的高度，烟囱中的热气体受到大气浮力的作用，而具

22、有一定的几何压头，在烟囱底部造成负压“抽力”。假如这种抽力正好能克服气体在窑炉中流淌的各种阻力，就能使窑内热气体能源源不断地流入烟囱底部，并通过烟囱排入大气。4.1 烟囱直径的运算烟囱内烟气的流速选为，则直径可用下式运算： （4-1）式中：烟气流量，；烟气流速，；1.2修正系。因此烟囱的直径为： （4-2）取为，则实际烟气流速为： 4.2 烟囱高度的设计运算本设计中，参照国家标准，确定烟囱高度为，则烟气抬升高度为： （4-3）式中：烟气的热开释功率，；地区环境温度， 烟气开释速率，；大气压强，；温差，代入相关值得：由于，因此： 因此烟囱的总高度为： （4-4）4.3 烟囱阻力缺失运算烟囱亦采纳

23、钢管，其阻力可按下式运算： （4-5）式中：摩擦阻力系数，无量纲；管内烟气平均流速，；烟气密度，；管道长度，；管道直径，已知钢管的摩擦系数为0.02，因此烟囱的阻力缺失为： 则地面最大浓度为： 可见地面最大浓度小于国家规定，烟囱高度设计合理。5. 管道系统设计运算5.1 管径的运算管道采纳薄皮钢管，管内烟气流速为，则管道直径为： （5-1）式中：烟气流量，；烟气流速，；1.2修正系数代入相关值得： 结合实际情形，取为，则实际烟气流速为： （5-2）5.2 摩擦阻力缺失运算依照流体力学原理，空气在任何横截面形状不变的管道内流淌时，摩擦阻力可用下式运算： （5-3）式中：摩擦阻力系数，无量纲；管内

24、烟气平均流速，；烟气密度，；管道长度，；管道直径，；关于薄皮钢管，查阅相关资料的钢管的。代入相关数值得： 5.3 局部阻力缺失运算烟气管道局部阻力缺失可按下式运算： （5-4）式中：弯头个数；局部阻力系数，无量纲；烟气密度，；管内烟气平均流速，；在烟气管道中一样采纳的是二中节二端节型90弯头，其局部阻力缺失系数，因此感到局部阻力缺失为： （5-5）总阻力缺失为： （5-6）5.4 风机，电机的选择引风机全压头可按下式运算： （5-7）其中为系统总压力缺失： 因此风机的全压为： 引风机的风量可按下式运算： （5-8）式中：引风机的风量，；引风机容积裕度系数，取为1.1；燃料消耗量，；每公斤燃料产

25、生的烟气量，；当地大气压，；引风机入口处烟气温度，；代入相关值得： （5-9）结合风机全压及送风量，选用Y5-47-6c型离心引风机，其性能参数见表5-1。表5-1 Y5-47-6c型离心引风机性能参数机号NO功率Kw转速r/min流量m3/h全压pa6c18.5285080201512933642452电机的效率 式中；Ne电机功率，kW；Q风机的总风量，m3/h；-通风机全压效率，一样取0.50.7；-机械传动效率，关于直联传动为0.95；代入数据得： 电机选择：电机选用Y280S-4型，其性能参数见下表：型号马力HP/KW电压V电流/A转数/r/min效率/%功率因素堵转转数堵转电流重量

26、/KGY280S-4100/75380139.7148092.70.881.975626. 核算排烟温度下粉尘浓度为2486.5mg/m3，按旋风除尘器除尘效率92%计，则粉尘的排放浓度为： ；本设计任务书中规定，污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。由新污染源大气污染物排放限值GWPB3一1999 GBl3271200lmission standardAir P0uutants for CoalBaming oilbaming Gasnred Boiler锅炉大气污染物排放标准查得，烟囱高度为50m时，颗粒物最高承诺排放浓度为200mg/m3。比较得出排放浓度和速率都

27、不超标，因而设计合理，符合标准，因此该气体经处理后能够在国家2级标准下排放。7. 总结通过一周的努力，本次课程设计顺利完成。设计中第一对锅炉用煤进行耗空气量，烟气流量，烟气灰分及二氧化硫浓度的运算。第二部分要紧介绍了旋风除尘器的原理，性能阻碍因素，以及为运行选定参数。第三部分对旋风除尘器各部分的尺寸进行了设计运算。第四部分要紧是设计烟囱，运算其高度，直径以及压力缺失等。第五部分则对连接锅炉，除尘设备，烟囱的管道进行设计运算，要紧运算管道压力缺失。 通过此次设计，我对旋风除尘器的工作原理，性能阻碍因素有了一个全面的认识，对其各部分尺寸的设计也有了一定的了解。一周的努力结果可能不尽人意，然而我们付出了。这几天尽管专门辛劳，但专门充实，遗忘的知识又重新在头脑中熟悉，通过对此次课程的设计预备，学到了更多新知识。付出了许多，然而收成的更多。感谢老师在此次设计中给予我的关心。 参考文献1周兴求，叶代启.环保设备设计手册M.北京：化学工业出版社，2004：192魏先勋，环境工程设计手册M.湖南：湖南科学出版社，2002：1453GB3095-82，大气质量标准S.北京：中国标准出版社，2002