水泥厂除尘概述.docx
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水泥厂除尘概述
《大气污染控制工程》
课程设计
学院：
制药学院
专业：
环境监测与治理
班级：
学号：
姓名：
指导教师
2011年6月
姓名
班级
学号
分项评分
设计过程介绍及自我评价：
项目
应得分
实得分
除尘概述
15
设计点分析
15
除尘器选型
15
设计计算
20
设计说明
15
图纸
20
总分
100
水泥厂石灰石一破除尘系统设计
一、水泥厂除尘概述
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，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。
水泥的生产工艺，以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、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。
（一）、水泥熟料成分：
3CaO.SiO22CaO.SiO23CaO.Al2O34CaO.Al2O3.Fe2O3
即：
CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3
（二）、原料
1、石灰石：
CaO
2、粘土：
SiO2、Al2O3、Fe2O3
3、校正原料：
缺SiO2：
河沙、沙岩等
缺Al2O3：
炉渣、煤矸石等
缺Fe2O3：
铁粉、铁矿石等
4、矿化剂：
萤石
5、缓凝剂：
石膏
6、混合材：
偏沸石
（三）、工艺主要产尘源
1、石灰石破碎：
一破、二破
2、原料烘干（粘土、煤、铁粉等）：
回转式、自然晒干
3、库底配料（将原料按一定的比例配料）
4、生料球磨机（磨细成生料）
5、煅烧（在窑炉中生料煅烧成熟料）：
烧成废气
6、熟料破碎（将烧结成块的熟料破碎）
7、熟料配料（根据熟料性能添加石膏、混合材等）
8、球磨（磨细成粉状）
9、包装
石灰石、页岩、砂岩和其它体积较大的原材料均需破碎。
破碎时产生粉尘。
破碎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、添加剂破碎与转运、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，物料的破碎、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
（四）、粉尘污染控制措施
1、破碎
a、用一级破碎机取代二级，以减少产尘点
b、进出口采用密闭装置，减少粉尘飞扬
c、出料口连同输送设备设吸尘罩，用袋式除尘器、电除尘器或水膜除尘器
2、粉磨
a、生料磨、水泥磨选择一级或二级除尘，一级用电除尘器或袋式除尘器，二级加旋风除尘器
b、采取有效结露点
3、烘干
a、一级或二级除尘，一级用电除尘器或袋式除尘器，二级加旋风除尘器
b、防止结露，防腐
4、煅烘
采用袋式除尘器或电除尘器；保证窑面有一定的负压，避免倒烟
5、物料输送
a、降低物料落差
b、选用密闭性能好的如斗式提升机、螺旋输送机
6、物料储存
下料口安装吸尘罩，采用袋式除尘器或高压静电除尘器，进行净化处理
（五）、水泥企业除尘现状
1、除尘设备配套基本齐全：
“三同时”；物料回收比较方便，回收价值高
2、除尘设备老化：
老设备更新换代难；中小企业总是不够
3、监管不够：
排污收费力度不够；环保部门监管不够；按产量收费
4、管理使用技术不高：
企业环保管理未到位；使用技术培训不够
5、电除尘和袋式除尘是设备主流：
电除尘器流行；环保部门推荐使用袋式除尘器
（六）、水泥厂粉尘污染特点
粉尘是水泥工业的主要污染物。
在水泥生产过程中，需要经过矿山开采、原料破碎、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重，约占水泥厂粉尘总排放量的70%以上，而很多水泥厂在建厂之初根本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，有少数厂虽然安装了除尘设施，却形同虚设，要么就是疏于管理而不能正常运行，要么就是白天运行晚上关闭，要么干脆就是一套应付检查的摆设而已，粉尘大多处于直接排放状态。
粉尘有很多特殊的属性，其中与除尘工程密切相关的有悬浮特性、扩散特性、附着特性、吸附特性、燃烧和爆炸特性、荷电特性、流动特性等。
（七）、我国水泥厂粉尘排放现状
1、排放仍很严重
我国水泥工业每年向大气排放的粉尘、烟尘在1000万吨以上，成为我国粉尘污染的大户。
2、乱排、偷排现象依然严重
我国水泥厂规模一般较小但数量多这样就使管理有了很大的麻烦，为此有很多企业不管政府有关规定偷排、乱排对地方环境造成严重的破坏。
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。
（八）、除尘
1、常用除尘器：
旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器
2、除尘难点
烘干废气：
采用水除尘
立窑废气：
预加水成球
（九）、排放标准
二、设计点情况分析
1、污染源分析
颚式破碎机介绍:
颚式破碎机是工矿生产中最常用的破碎设备之一，主要用于抗压强度不超过320兆帕的各种物料的中碎、粗碎作业，具有破碎比大、产量高、产品粒度均匀、结构简单、工作可靠、维修简便、运营费用经济等特点。
颚式破碎机的用途:
该破碎机已广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利等部门。
颚式破碎机工作原理：
该系列破碎机工作方式为曲动挤压型，其工作原理是：
电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使动颚上下运动，当动颚上升时肘板与动颚间夹角变大，从而推动动颚板向固定颚板接近，与其同时物料被压碎或劈碎，达到破碎的目的；当动颚下行时，肘板与动颚夹角变小，动颚板在拉杆，弹簧的作用下，离开固定颚板，此时已破碎物料从破碎腔下口排出。
随着电动机连续转动而破碎机动颚作周期运动压碎和排泄物料，实现批量生产。
颚式破碎机结构组成：
颚破的结构主要有机架、偏心轴、大皮带轮、飞轮、动颚、侧护板、肘板、肘板后座、调隙螺杆、复位弹簧、固定颚板与活动颚板等组成，其中肘板还起到保险作用。
颚式破碎机性能特点：
结构简单、维修使用方便；性能稳定，运营成本低；破碎比大。
1.破碎腔深而且无死区，提高了进料能力与产量；
2.其破碎比大，产品粒度均匀；
3.垫片式排料口调整装置，可靠方便，调节范围大，增加了设备的灵活性；
4.润滑系统安全可靠，部件更换方便，保养工作量小；
5.结构简单，工作可靠，运营费用低。
6.设备节能：
单机节能15%～30%，系统节能一倍以上；
7.排料口调整范围大，可满足不同用户的要求；
8.噪音低，粉尘少。
颚式破碎机结构特点：
采用高强度锰钢，一次成型铸造，具有耐磨、抗压、寿命长等优点。
主要适用破碎大、中、小型石块和相应的物体。
废气收集和排放
在石灰石破碎阶段，破碎机的投料口、出料口、振动筛上部及带式输送机转运点等部分有废气排放。
用集气罩收集，经除尘器达到标准再排放。
2、设计参数确定：
废气量：
2000m3/h
粉尘浓度：
10g/m3
温度湿度：
不确定
产生废气量为104.5t/h
最大进料块为360mm
下部排风量为3000m3/h
3、除尘要点分析
难点：
袋式除尘器下料口易堵塞
技术要点：
袋式除尘器的运转可分为试运转与日常运转。
首先，进行试运转时，必须对系统的单一部件进行检查，然后做适应性运转，并要作部分性能试验。
在新的袋式除尘器试运行时，应特别检查风机的旋、转速、轴承振动和温度；处理风量和各测试点压力与温度是否与设计相符；清灰周期及清灰时间的调整，这项工作是左右捕尘性能和运转状况的重要因素。
清灰时间过长，将使附着粉尘层被清落掉，成为滤袋泄露和破损的原因。
如果清灰时间过短，滤袋上的粉尘尚未清落掉，就恢复过滤作业，将使阻力很快地恢复并逐渐的增高起来，最终影响其使用效果。
两次清灰时间间隔称清灰周期，一般希望清灰周期尽可能的长一些，使除尘器能在经济的阻力条件下运转。
因此，必须对粉尘性质、含尘浓度等进行慎重地研究，并根据不同的清灰方法来决定清灰周期和时间，并在试运转中进行调整达到较佳的清灰参数。
在日常运转中，仍应进行必要的检查，特别是对袋式除尘器的性能的检查。
要注意主机设备负荷的变化会对除尘器性能产生的影响。
在机器开动之后，应密切注意袋式除尘器的工作状态，做好有关记录。
在袋式除尘器的日常运行中，由于运行条件会发生某些改变，或者出现某些故障，都将影响设备的正常运转转况和工作性能，要定期的检查和适当的调节，目的是延长滤袋的寿命，降低动力消耗及回收有用的物料。
三、除尘设备选型:
1、选定除尘设备的型号规格
MC系列脉冲袋式除尘器：
MC36方形
选定除尘设备的规格型号：
脉冲袋式除尘器
技术性能型号
MC24
MC36
MC48
MC60
MC72
MC84
MC96
MC120
过滤面积（m2）
18
27
36
45
54
63
72
90
滤袋数量
24
36
48
60
72
84
96
120
过滤风速（m/s）
2-4
2-4
2-4
2-4
2-4
2-4
2-4
2-4
处理风量（m3/h）
2160-4300
3250-6480
4320-8630
5400-10800
6450-12900
7550-15100
8650-17300
10800-20800
最大外形尺寸（mm）
长
宽
高
1025
1425
1820
2225
2625
3025
3585
4385
宽1678高3660
清
灰
装
置
脉冲阀数量
4
6
8
10
12
14
16
20
耗用压缩空气量（m3/h））
0.07-0.15
0.11-0.22
0.15-0.30
0.18-0.37
0.22-0.44
0.25-0.50
0.29-0.56
0.37-0.73
压缩空气压力（MPa）
0.5-0.7不得低于0.4
2、除尘设备选择理由：
MC系列脉冲式袋式除尘器的工作原理
含尘气流从进气口进入下箱体后，部分沉降，轻微粉尘浮动时被滤袋阻留，净化空气透过滤袋，经文氏管进入上箱体，从出气口排出。
积附在滤袋外壁的粉尘不断增加，当阻力在限定（一般80-120毫米水柱）的范围内，就要清除积附在滤袋外壁的粉尘，清灰是由控制其顺序触发各控制阀，开启脉冲阀，使气包内的压缩空气由喷吹管也喷出（一次风）通过文氏管诱导数倍于一次风的周围空气（二次风）进入滤袋，使滤袋在一瞬间急剧膨帐并伴随着气流的反作用，抖落粉尘，被抖落的粉尘落入灰门经排灰阀排出机体。
脉冲袋式除尘器的特点：
脉冲袋式除尘器，它具有净化效率高（达99.5%）、结构紧凑、占地面积小、滤袋寿命长、运行稳定可靠、维护保养方便、处理含尘热态气体温度可达120℃或200℃左右，广泛适用于矿山采掘、电炉冶炼、机械制造、化工制品、水泥建材、粮食加工等工矿企业的通风除尘，在改善环境防止大气污染方面收到良好的效果
粉尘的的比电阻高，电除尘器无法达到效果，而袋式除尘器较好。
除尘效率较高，性能稳定。
3、除尘设备、风机和进出风管布局说明：
烟气从集气罩进风管然后再进入除尘器，粉尘过滤后掉进下方的灰斗，干净烟气进入风机，再从风管排入大气。
4、回收粉尘去向的说明：
下方的灰斗中的粉尘进入二破，继续使用。
四、设计计算
1、粉尘达标排放的验算
99.5%=1-C2N/10
C2N=0.05g/m3
2、风管的选择计算
选择管材为钢板
流量Q=2000m3/h流速u=14m/s
管道内径：
查管子的规格取d1-2=250mm，K=0.15，λ=0.0174
3、系统阻力的计算
（1）除尘系统布置示意图
（2）摩擦压力损失
u=Q/A=（2000*4）/（3600*0.252*π）=11.32m/s
1-2:
L=5.00m
λ/d=0.0174/0.25=0.0696
Δр1=5*0.0696*（1.2*11.322/2）=26.76Pa
Δр2=2.5*0.0696*（1.2*11.322/2）=13.38Pa
Δр3=7*0.0696*（1.2*11.322/2）=37.46Pa（3）局部压力损失
管1-2集气罩ξ1=0.12，插板阀全开ξ=0。
弯头：
α=90·，R/d=1.5，由局部阻力系数表查得ξ₂=0.18
Δр=（0.12+0.18）*76.89=23.07Pa
管2-3没有局部压力损失，除尘器阻力损失为1323Pa
管3-4Δр=2*0.18*76.89=27.68Pa
管5-6F1/F0=1.5α=30度查表得ξ=0.13
风帽h/D0=0.5查表得ξ=0.13
Δр=（0.29+1.3）*76.89=122.26Pa
（4）系统总阻力
Δр=26.76+13.38+37.46+27.68+1323+23.07+122.26=1573.61Pa
4、风机和电动机的选择及计算
（1）风机风量的计算
Q0=Q（1+K₁）=2000*1.1=2200m³/h
（2）风机风压的计算
Δр0=Δр（1+K₂）=1573.61*1.2=1888.33Pa
（3）风机和电动机的选择
根据计算风量与风压，由通风机样本上选择T4-72N₄A风机，当转速n=2900r/min,Q=3764m³/h,P=2036Pa。
配套电机为Y132S1-2（B35）,5.5Kw。
（4）电机功率的复核
Ne=（Q0Δр0K）/（3600*1000*η1η2）=（2200*1888.33*1.3）/（3600*1000*0.5*0.95）=3.16Kw
五、技术说明
1、关于设计参数、设计依据的说明
含尘气体从袋式除尘器入口进入后，由导流管进入各单元室，在导流装置的作用下，大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流均匀进入各仓室过滤区，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、提升阀、排风管排出。
随着过滤工况的进行，当滤袋表面上的积尘达到一定厚度时，由清灰控制装置（差压或定时、手动控制）按设定程序关闭提升阀，控制当前单元离线，并打开电磁脉冲阀喷吹，抖落滤袋上的粉尘。
落入灰斗中的粉尘经由卸灰阀排出后，利用输灰系统送出。
2、本设计实施应注意的事项
在物料破碎系统中，除破碎兼烘干系统（我国极少）外，其含尘气体的主要特点是：
无温差、不结露，粉尘分散度高。
管网设计中的关键问题是含尘气体能否高效进入管网。
由于破碎系统选型设计比较复杂，一般需要现场勘测，再进行系统设计。
为了能使袋式除尘器正确地运行，须注意以下事项：
⑴首先，用户必须选取最合适的袋式除尘器，才能降低运行与维护费用。
应在定购之前，要很好地研究有关运转、测试仪表、维修等资料，再考虑合适的性能和年运行费用，来选择合适的装置。
⑵必须按照设备制造商提供的说明书等资料中的要求进行运转。
⑶要了解袋式除尘系统中包括那些部分。
⑷要经常地、细致地注意滤袋的安装和工作状况。
⑸要注意进入袋式除尘器的烟气温度，一定使之在露点温度以上10℃～20℃运行。
3、预期效果
本设计以较低的投资和运行费，获得较高的粉尘除尘率，既能有效地回收粉尘，又不致造成二次污染，最重要的是可以达到排放标准。
4、预算费用
根据颚式破碎机的价格从8000~650000元不等，本设计所用的破碎设备价格在13万元左右，风机价格4000元左右，风管15*100元/m²=1500元
预计费用14万左右。
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