最新水泥厂配料车间粉尘处理课程设计.docx

1、最新水泥厂配料车间粉尘处理课程设计一前言1水泥的概述：水泥，粉状水硬性，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。2粉尘的介绍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

2、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。有资料表明，目前我国大气粉尘污染主要源自于水泥、火电和冶金三大行业，其中水泥行业的排放量跃居首位。据专家保守估计，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允许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

3、数在标排放，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、忧虑。每年所排放的一千余万吨粉尘，不仅造成环境的严重污染，同时造成了资源的巨大浪费。3水泥厂主要产尘源粉尘污染源主要来自破碎机、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，尤其是机立窑烟尘，因治理技术、资金等方面的原因，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

4、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。4水泥生产作业粉尘危害粉尘是能在空气中浮游的固

5、体微粒。由于粉尘的特殊性质、粒径的大小等因素，它对人体的危害很大。根据不同特性，粉尘可对机体引起各种损害。如可溶性有毒粉尘进入呼吸道后，能很快被吸收入血流，引起中毒；放射性粉尘，则可造成放射性损伤；某些硬质粉尘可损伤角膜及结膜，引起角膜混浊和结膜炎；粉尘堵塞皮脂腺和机械性刺激皮肤时，可引起粉刺、毛囊炎、脓皮病及皮肤皲裂等；粉尘进入外耳道混在皮脂中，可形成耳垢等。而且化学性质不同程度地在体内参与和干扰生化过程的程度和速度，一般的粉尘进入人体肺后，可能引起尘肺病，如硅、石棉、炭黑等。粉尘还对工业生产也有极大的影响。降低产品质量和机器工作精度、影响作业环境的能见度，有些粉尘在一定的条件下会发生爆炸。

6、而且浓度超标的粉尘排放到大气中也造成环境污染，所以，除尘是很有必要的。再者，生产工作的环境内，存在工作人员是必要的，而由于物料破碎过程、振动筛的剪切压缩的尘化作用、物料在落到皮带上的运动诱导空气的尘化作用，在车间里产生粉尘并使得粉尘悬浮在空中或在空气中运动，这大大增加了粉尘的危害性。为了控制粉尘，减小其危害，提高车间的工作环境，有必要在车间内设置通风除尘系统进行除尘，使其达到排放标准后再进行排放。水泥业发展迅猛造成水泥粉尘污染急剧上升，严重污染环境，影响人民生活。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

7、。粉尘是水泥工业的主要污染物。粉尘对人体的危害，根据其理化性质、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动，生料磨尾必然产生大量含尘废气，需要除尘器净化后排放。不是设计点的无规律的含尘气体，采用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。二设计任务题目：水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计1

8、. 设计基础资料计量皮带宽度:450mm配料皮带宽度:700mm皮带转换落差:500mm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. 设计要求排放浓度小于50 mg/m3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.计算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率.选择风机和电机绘制除尘系统平面布置图绘制除尘系统本体结构图绘制除尘器本体结构图编制设计说明书.三设计说明 水泥厂配料车间粉尘的净化系统，采用集气罩收集粉尘，再分别经旋风除尘器和布袋除尘器进行净化除尘。工艺流程如下：集气罩旋风除尘器布袋除尘

9、器风机烟囱1.集气罩的设计空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流的运动，就可以控制污染物的扩散和飞扬，从而达到改善车间内外空气环境质量的目的。局部排气通风方式，就是在局部污染源设置集气罩，将污染气流捕集起来并经净化装置净化后排至室外。这是控制车间空气污染最常用、最有效的方法。密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。其作用原理是使污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内，仅在必须留出的罩上开口缝隙处吸入若干室内空气，使罩内保持一定负压，达到防止污染物外逸的目的。密闭罩的特点是，与其他类型集气罩相比，所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内横向气流的干扰。所以，在设计中应优先考虑选用

10、。一般来说，密闭罩多用于粉尘发生源，常称为防尘密闭罩。局部密闭罩是将局部产尘地点密闭起来。其特点是容积比较小，材料消耗少，排风量也少，工艺设备大部分露在罩子的外面，以方便设备的的操作和检修。一般适用于产尘点固定、含尘气流速度较小、且连续产尘而波动较少的地点，如皮带运输机的受料点、破碎机工作时粉尘处等。1.1 破碎机的密闭罩根据破碎机密闭罩的经验数据：一破采用颚式破碎机，设其规格为：900*1200，其上部加料口收尘风量Q为3000m3/h，其密闭罩的规格为1200*1400。二破采用立轴式破碎机，设其规格为1000*1500（H），其密闭罩规格可定为1200*1600（H）。1.2 运输带的密

11、闭罩根据课程设计任务书的要求，该产尘点为带式传送输送机的落料点，所以选择局部密闭罩。其装置图如图1-11.3 密闭罩罩口断面速度的确定 抽尘罩口的断面速度建议采用数据：在粗破碎工段小于或等于3.0m/s，一般取1.52.5 m/s ；在中、细破碎工段小于或等于 2.5 m/s ，一般取 0.62 m/s ；处理粉状物料时一般小于或等于 0.5 m/s 。本设计按要求，该产尘的带式传送输送机为生料，属于中、细破碎工段，取 1.0 m/s。1.4 密闭罩中的最小负压值密闭罩中最适当的负压如下：块状物料，单层罩为1015 Pa，双层罩为68Pa；粒状物料，单层罩为910Pa，双层罩为68Pa；粉末状

12、物料，一般采用双层罩，建议负压值为 56 Pa。本设计选择局部密闭罩后，上部罩最小负压值P5 Pa ，下部罩最小负压值P8 Pa 。2.总风量的确定2.1 运输机密闭罩的抽风量计算本设计皮带转换落差为：500mm，配料皮带宽度为：700mm，计量皮带宽度：450mm。查设计手册得到局部密闭罩的排风量和阻力如表1-2： 表1-2 常见工艺设备密闭罩的排风量和阻力设备名称型号与规格罩子形式排风量/(m/s)阻力/(Pa)带式输送机装运点（落差1m）B500局部密闭罩0.42200B6500.56B8000.70则，本设计的局部密闭罩的排风量是0.7 m/s =2520 m/h，阻力为P=200Pa

13、。取罩口风速：1.6m/s，罩内气流：0.3m/s 。2.2 破碎机的密闭罩的风量计算：2.2.1一破破碎机风量计算：由参考书水泥厂大气污染物排放控制技术查得，规格为900*1200的颚式破碎机破碎的上部加料口收尘风量Q1=2000m/h，下部下料口收尘风量Q2=1000m/h。则一破的风量为Q=3000m/h 。2.2.2二破破碎机的风量计算：根据经验所得：吸风断面风速0.51m/s,对密闭罩取0.6m/s；面积：A=3.14D2/4=3.141.42/4=1.54m；吸风量：Q=0.5A=0.51.54=0.77m/s=2772m/h。根据经验所得，当物料落差1.5m时，该规格的破碎机收尘

14、风量为20003000符合要求。2.3 总风量的计算总抽风量Q计25206+27722+3000226664m/h =7.4m/s安装质量较好的除尘系统初始运转时几乎不漏风，当运行一定时间后，即使运行正常、管理较好也会产生漏风。管网的漏风主要发生在法兰连接、调节套、清扫孔以及闸阀等处，考虑到漏风点数量主要取决于管网的长度及繁简程度，所以管网漏风量可按管网长度来确定，考虑漏风量后的总风量按下式计算，即Q总=Q计1+L=2666410.00921=31703.5 m/h=8.8 m/s式中，L为管道长度，m；为每1m长管道的漏风率，（对于设有清扫孔、调节装置和采用法兰连接的金属风管=0.0080.

15、01）本设计取0.009。3.旋风除尘器的设计与计算3.1旋风除尘器的概述旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使粉尘从气流中分离出来的一种装置。旋风除尘器多用作小型燃煤锅炉除尘和多级除尘、预除尘的设备。旋风除尘器可以捕集粒径为5 um 以上的粉尘，允许最高进口含尘质量浓度为1000g/m3，最高温度450，进口气流速度1525m/s，阻力损失5881960Pa ，除尘效率5090 。具有结构简单、制作安装容易和维护管理方便、造价和运行费用低、占地面积小等特点。旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成。其工作原理是含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中

16、心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。3.2旋风除尘器的选型XLP型旁路式旋风除尘器是一种在旋风筒体外侧带有一旁路通道的高效旋风除尘器，用于清除工业废气中含有密度较大的非纤维性及黏结性的灰尘，能有效地分离烟草灰、滑石粉、石英粉、石灰石粉、水泥生料等，具有结构简单，操作方便，耐高温、阻力低而除尘效率高的特点。本设计选取XLP/B-17.5型的旋风除尘器。其处理能力和质量：项目规格进口风速/m/s质量/kg处理风量/ m/hXLP/B-17.5121518

17、X型Y型238202977035720225018603.3进气口设计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1-3）。 直入切向进入式 蜗壳切向进入式 轴向进入反转式本设计中采用蜗型切向进入式，它可减少系统对筒体内气流的撞击和干扰，其处理量大，压力损失小。3.4旋风除尘器各部分的几何尺寸3.4.1进口截面：一般取进口气速为1225 m/s，本设计取=18 m/s，其总风量Q=31703.5 m/h=8.8 m/s 。 A=bh=Q/=8.8/18=0.49 m3.4.2入口宽度： b=A/2=0.49/2=0.49 m 入口高度： h=2A=0.99m

18、 筒体直径: D=0.33b=1.63m 筒体长度: L=1.7D=2.77m 锥体长度: h=2.3D=3.75m 排出管直径: de=0.6D= 0.98m 排灰口直径: d1=0.43D=0.7m根据计算以及查选用手册，可得下表1-4 。表1-4 XLP/B型旁路式旋风除尘器外形尺寸型号外形尺寸/mmXLP/B-17.5DHH1H2H3H4H5bb1a1750712040252901201794114010501123525a1nD1D2n1KCC1C2C35982870077318187211706507989883.5卸灰装置的选择卸灰装置兼有卸灰和密封两种功能，是影响除尘器的关键部

19、件之一。若有漏风现象，不但影响正常排灰，而且严重影响除尘器效率。现有的卸灰装置有两类：二级翻板式和回转式（见图1-5）。本设计采用二级翻板式。 二级翻板式 回转式图1-5 现有的两类卸灰装置3.6流体阻力计算旋风除尘器内的压力损失一般可按下式计算： = 5.81.22518 /2=1151 Pa 式中：气烟气密度，(水泥生料粉真密度为2.76 g/cm3，常压常温下空气密度为1.205kg/m，则 ；除尘器内含尘气体的流速，m/s；流体阻力系数，无量纲(XLP/B型出口带蜗壳=5.8)。3.7旋风除尘器分级效率和总除尘效率的计算3.7.1涡流指数：n=1- 1-0.67D0.14 T/2830

20、.3=1- 1-0.671.750.14 293/2830.3=0.72式中，T取常温293K(t=20)。取内个涡流交界圆柱的直径D0=0.7de=0.71.05=0.7m得到气流在交界面上的切向速度：Vto=D/D0 =181.75/0.70.72=35 m/s外涡旋气流的平均径向速度:Vr=Q/(23.14D0/2h0=8.8/(23.140.7/23.7)=1.08m/s式中，h0为交界圆柱的高度，取3.7m 。3.7.2分割粒径：d50=18VrD0/2pVto=181.8110-51.080.7/2276035 =6.0m3.7.3分级效率： i=1-exp-0.6931dp/dc

21、1/n1已知：粉尘间隔/um40质量频率/2525202010得：粒径小于10 um的粒子分级效率为：n10=1-exp-0.6931dp/dc1/n1= 1-exp-0.693110/61/0.721= 0.6065同理可得其他粒径的效率:粉尘间隔/um40质量频率/2525202010分级效率i0.60650.75230.82910.87610.9072igi0.1520.1880.1660.1750.091旋风除尘器总效率/77.23.7.4总除尘效率： =77.2%4.袋式除尘器的设计与计算4.1袋式除尘器的概述袋式除尘器是利用多孔纤维材料制成的滤袋（简称布袋）将含尘气流中的粉尘捕集下

22、来的一种干式高效除尘装置。主要用于通风及空气调节方面的气体净化，在工业尾气的除尘方面应用较广。布袋除尘器的除尘效率一般可达99%以上，虽然它是最古老的除尘方法之一，但由于它效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而越来越广泛的应用。其工作原理是含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的空隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。4.2 除尘器形式、清灰方式和滤料的选择：根据对除尘效率要求高、厂房面积受限制、投资和设备订货皆有条件的情况，可以采用脉冲袋式除尘器。脉冲袋式除尘器具有清灰效果好，净化效率高，处理量大，滤袋寿命长，维修方便，工作量小，运行可靠等特点，已广泛用于冶炼化工、

23、水泥、铸造、粮食加工等部门。根据除尘器形式本设计选取的是脉冲喷吹清灰。这种清灰方法是利用47个标准大气压的压缩空气反吹，产生强度较大的清灰效果。压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，导致积附在滤袋上的灰层脱落。滤料一般根据含尘气体的性质、粉尘的性质及除尘器的清灰方式进行选择，应抓住主要影响因素选择，如高温气体、易燃粉尘等。水泥工业的主要粉尘为矿石粉尘，例如：二氧化硅、碱石灰、石灰石等，具有一定的酸碱性。所以本设计选取尼龙滤料。表1-6为尼龙滤料的性能参数：表1-6 尼龙滤料性能参数滤料名称耐温性能(度)吸湿率%耐酸性耐碱性强度长期最高尼龙75-86954.0-4.5稍好好2.54.3 除尘器的

24、设计与计算4.3.1过滤风速的选择：过滤速度由气体含尘浓度决定，一般为24 m/min。本设计取3m/min 。4.3.2过滤面积的计算：A=qv/60f=31703.5/603=176 m4.3.3滤袋设计：滤袋规格取为：1203000mm 每条滤袋的面积：a=dl=3.140.123=1.13 m 滤袋数量为： n=A/a=176/1.13=156条。以33规格为一个除尘室，共设20个室。则实际滤袋数量为：n=3320=180条 滤袋间距取50mm回算过滤面积： S=1803.140.123=203.5 m过滤风速为： f= qv/60 S=31703.5/60203.5=2.59 m/m

25、in4.3.4脉冲喷吹的清灰方式：脉冲间隔 一般不宜太长，太长会增加压缩气体的消耗量，一般取0.10.2s；喷吹压力 其大小直接影响清灰效果，一般要求喷吹压力67kg/cm；脉冲周期 它直接影响袋式除尘器的阻力，一般选用4560s.4.3.5脉冲袋式除尘器的选型：其型号为GDF-3N3-10-30脉冲袋式除尘器型号处理风量阀门数量滤袋数量滤袋规格过滤面积过滤风速外型尺寸(mm)卸灰口尺重量m/h个条mmmm/minHWmmkgGDF-3N3-10-307326-30525181801203000203.50.6-2.55980200025025046654.3.6阻力计算袋式除尘器的阻力由3部

26、分组成：设备本体结构的阻力指气体从除尘器入口，至除尘器出口产生的阻力；滤袋的阻力，指未滤粉尘时滤料的阻力，约50-150Pa；滤袋表面粉尘层的阻力，粉尘层的阻力约为干净滤布阻力的5-10倍。本设计取除尘器结构阻力1000 Pa；取滤袋阻力为100 Pa；取粉尘层阻力为550 Pa，则阻力为：1000+100+550=1650 Pa 。4.4 除尘效率布袋除尘器的除尘效率一般可达99%，现取99%。则布袋除尘器出口含尘浓度为 =2000（1-0.7942）（1-0.99）=4.12 mg/m50 mg/m达到规定的排放标准。5.系统压力损失计算管道计算的主要目的是确定管道直径和系统压力损失，并由

27、系统的中风量和中压力的损失选择适当的风机和电机。除尘器管道内气流最低速度管道类型水泥粉尘煤粉尘矿渣粉尘湿土（2）石灰石及石膏粉尘垂直管道81211131514 m/s倾斜管道13161214141715 m/s水平管道182215151816 m/s本设计中全部管道使用无缝钢管，令垂直管道最低速度为14m/s,倾斜管道为16m/s,水平管道为18m/s,含煤气体20m/s。5.1各管道的压力损失 HP、JP:HP= JP =L=2.5m,根据一级破碎机密闭罩设计上部风量Q1=2000m/h，取风速V=14m/s，算的d=225mm，由全国通用通风管道计算表可查得：外径D=280mm，/d=0.

28、0668，单位摩擦阻力Rm=0.802mm，动压为117.7pa/m。则摩擦压力损失，根据课本P.557，公式13-8得：P=L/dv/2 =2.50.0668117.7 =19.66pa局部压力损失：各管件局部压损系数为：集气罩=0.19，90弯头=0.25，45合流三通旁支管=0.35。=0.19+0.25+0.35=0.79； Pm=v/2=92.98paP1=P+Pm=112.64 paGO、IO：GO=IO=L=2m, 根据二级破碎机密闭罩设计风量Q1=2772m/h，取风速V=14m/s，算的d=264mm，由全国通用通风管道计算表可查得：外径D=280mm，/d=0.0668单位摩擦阻力Rm=0.923mm，动压为117.7pa/m 。则摩擦压力损失得：P=L/dv/2=20.0668117.7=15.72pa局部压力损失：各管件局部压损系数为：集气罩=0.19，90弯头=0.25，45合流三通旁支管=0.28。=0.19+0.25+0.28=0.72； Pm=v /2=84.74paP2=P+Pm=100.46 paAK、DK：AK=DK= L=2m，Q1=2520m/h，v=18m/s，算的管径d1=42520/3600/3.14/18=222mm ；查“全国通用通风管道计算表” ，取d1=240mm，/d=0.0801，