水泥厂除尘设计

《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： 环保102班

学号：姓名： 白莎莎

指导教师 陈志刚

2012年6月

水泥厂石灰石二破除尘系统设计

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。

（二）．水泥工业发展简史

水泥具有水硬性，强度不断增长；可塑性，便于成型；环境适应性强；可根据工程需要调节性能；匹配性较好；耐久性较好等优点。但它的自重大；抗折强度较低。

水泥的生产以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、烘干、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）磨细而成。

（三）．水泥的生产工艺

图1 在水泥生产过程中,无论是立窑工艺还是旋窑工艺,均产生大量粉尘,粉尘是水泥厂最重要的污染源 ,也是环保控制最重要指标 ,除尘作为烟气净化的一项重要内容。

（四）．水泥厂除尘设备

1.重力除尘和惯性除尘

烟气流 中固体颗粒物的质量浓度有较大差值 ,利用气流减速所形成重力沉降或气流方向变化时颗粒物产生的惯性力和离心力可将 固体颗粒物从气流中分离出来 ,除尘效率一般为60 % 左右 ,常作为初级除尘 。

2．过滤除尘

让烟气进人纺织物袋子内,袋子能透气而不能透过颗粒物 ,它可除去10um 以下的颗粒物 ,尤其是小于1um的粒子 ,其效果更佳。过滤袋材质不同,透气度也各不相同,常用过滤比来衡量效率高低。随着粉尘在袋子表面上的聚集 ,气流阻力就越来越大 ,为此必须定时清除袋子上的积灰。常见除灰方法有偏心振动 、压缩空气吹洗、超声波振荡等。使用中故障主要有烧袋 、糊袋。

3．静电除尘

利用强电场使气体发生电离即电晕放电,此时烟气中颗粒物带电,然后 ,带负电荷的颗粒物在电场中向带正电荷的集尘极板放电,再经振打落人灰斗 , 完成除尘任务。

4．湿式除尘器

湿式除尘设备是让 固体颗粒与液滴充分接触 ,气体穿过水层 ,在强烈的湍流状态下进行传质交换 ,以达到清洗作用等。

（五）．工艺设计的防尘要求

1．“三同时”原则即防尘设施必须做到与主体工程同时设计、同时施工、同时投产，凡不符合安全卫生标准的，不得施工和投产。

2．应采用先进的工艺和设备，使生产过程密闭化、机械化和自动化。

3．同一性质的生产工艺设备，宜集中布置，为除尘设备留出足够的检修空间。

4．工艺设计应优化工艺流程，减少粉料的中转环节，降低物料落差，缩短运输距离。

（六）．水泥厂通过对粉尘污染控制来减少环境污染，主要的控制措施有

1.破碎：采用一级锤式破碎机取代传统的二级破碎以减少产尘点。破碎机进料、出料口应采用密闭装置，以减少进出料口的粉尘飞扬。颚式破碎机出料口应连同输送设备设吸尘罩。

2.粉磨：干法生产水泥，生产粉磨宜采用烘干磨。简化工艺，减少产尘点。 煤磨的除尘宜采用电除尘器或袋式除尘器，该除尘器应具有防爆防燃措施。磨前喂料装置，应有密闭防尘措施。 磨尾卸料口和除尘器出灰口，必须装锁风装置。

3. 烘干：回转式烘干机除尘，可根据情况选择一级或二级除尘。一级除尘时，可采用电除尘器或袋式除尘器。二级除尘加旋风除尘器。

4.煅烧：热工制度的稳定是搞好烟气除尘的基础。其烟气可根据企业具体情况，采用袋式除尘、电除尘等。立窑热工制度的稳定是搞好烟气除尘的基础，必须严格控制各项工艺参数。其烟气可根据企业具体情况，采用袋式除尘、电除尘等除尘措施。

5. 物料输送：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。

6. 物料储存：各粉料库（仓）应在顶部泄压口设置简易滤尘布袋或安装袋式除尘器。原料及熟料各库底配料下料口应安装吸尘罩，采用袋式除尘器或高压静电除尘器进行净化处理。

7．包装：包装机除尘一般采用袋式除尘器，包装操作区除尘吸风口的设置应保证操作工人处于尘源的上风向并有一定的负压。水泥成品输送皮带的转运点应尽可能平稳、顺畅；搬运过程应杜绝违章操作，控制包装袋破损率。

（七）.水泥厂除尘现状

(1).除尘设备配备基本齐全

“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、中小企业重视不够。

（3）监管不够

排污收费力度不够，形式不科学、定额收费，按产量收费等、环保部门监管不够。

（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。

（八）反击式破碎机的介绍

反击式破碎机(简称反击破)是一种利用冲击能来破碎物料的破碎机械。 石料由机器上部直接落入高速旋转的转盘；在高速离心力的作用下，与另一部分以伞型方式分流在转盘四周的飞石产生高速碰撞与高密度的粉碎，石料在互相打击后，又会在转盘和机壳之间形成涡流运动而造成多次的互相打击、摩擦、粉碎，从下部直通排出。形成闭路多次循环，由筛分设备控制达到所要求的粒度。

反击式破碎机的特点

1.多腔均匀破碎，适宜破碎硬岩；

2.低矮的大进料口，便于生产线布置和增大进料尺寸；

3.新型耐磨材料使板锤、反击板和衬板使用寿命更长；

4.高铬板锤、独特的反击衬板,尤其适用于硬岩破碎、高效节能；

5.硬岩破碎、高效节能；

6.均整板结构使排料更呈小粒径和立方体形，无内纹；

7.产品形状呈立方体，排料粒度大小可调；

8.简化破碎流程；

9.全液压开启，便于维修及更换易损件。

二．设计点情况分析

（一）.污染源分析

电除尘器的除尘效率受粉尘物理性质影响很大，特别是粉尘的比电阻的影响更为突出。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，除尘效率是很低的；因为产生负电晕的电压比正电晕的低，并且电晕电流大，所以工业用的电除尘器，均采用负电晕放电的形式；在电除尘器进口处的气体流速，一般为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，气体在除尘器内会很不均匀，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间大大缩短，被捕集到的再飞扬也会被高速气体所带走。同时气流分布不均匀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。严重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。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。

生产设备简介

本设计选取的设备为1000×700反击式破碎机。1000×700反击式破碎机处理力度不大于120-300毫米，抗压强度不超过350兆帕的矿石、岩石，具有破碎比大。能耗少，生产能力大，产品粒度均匀，并有选择性的碎矿作用，是很有发展前途的设备。但它最大的缺点是板锤和反击板特别易磨损，尤其是破碎坚硬的矿石，磨损则更为严重，需要经常更换。目前由于一些耐磨材料的出现，在一些金属选矿厂中已得到应用。本系统产品分为采矿、水泥、混凝土工业用三大类。适用于粗破之后的二级破，可为高等级公路、水利、机场、建筑等行业生产优质石料。进料口尺寸：400x730mm；给料粒度 350（mm）；出料粒度 20（mm）；最大进料边长 350mm；处理能力：15~60t/h； 生产能力 50-90吨每小时（m3/h）；耗电 55（kw） ；重量9.5t；电动机功率 55kw

（二）.设计参数确定

水泥厂石灰石二破除尘系统使用的是1000x700的反击式破碎机，其产生废气量为：40t/h；粉尘浓度：40g/m3；温度：20℃

（三）.袋式除尘器除尘要点分析

袋式除尘器是一种干式滤尘装置。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破

坏初层，以免效率下降。

常用的清灰方法主要有：

1、气体清灰：气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋，以清除滤袋上的积灰。气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清灰。

2、机械振打清灰：分顶部振打清灰和中部振打清灰（均对滤袋而言），是借助于机械振打装置周期性的轮流振打各排滤袋，以清除滤袋上的积灰。

3、人工敲打：是用人工拍打每个滤袋，以清除滤袋上的积灰。

在新的袋式除尘器试运行时，应特别注意检查下列各点：

1、风机的旋转方向、转速、轴承振动和温度。

2、处理风量和各测试点压力与温度是否与设计相符。

3、滤袋的安装情况，在使用后是否有掉袋、松口、磨损等情况发生，投运后可目测烟囱的排放情况来判断。

4、要注意袋室结露情况是否存在，排灰系统是否畅通。防止堵塞和腐蚀发生，积灰严重时会影响主机的生产。

5、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，成为滤袋泄漏和破损的原因。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。

在开始运转的时间，常常会出现一些事先预料不到情况，例如，出现异常的温度、压力、水分等将给新装置造成损害。

气体温度的急剧变化，会引起风机轴的变形，造成不平衡状态，运转就会发生振动。一旦停止运转，温度急剧下降，再重新起动时就又会产生振动。最好根据气体温度来选用不同类型的风机。

设备试运转的好坏，直接影响其是否能投入正常运行，如处理不当，袋式除尘器很可能会很快失去效用，因此，做好设备的试运转必须细心和慎重。

三．除尘设备选型

本设计中采用MDC型脉冲袋式除尘器进行净化处理。

1.DMC型脉冲式袋式除尘器的工作原理

DMC型脉冲袋式除尘器适用于净化细小而干燥的非纤维性的工灰尘,广泛应用在碳素,冶炼,矿山,机械,化工,水泥,食品,农药等许多部门。

DMC型脉冲除尘器的除尘,是通过滤袋进行的,当尘含尘空气进入箱体内,因气流突然扩张,流速骤然降低,这样颗粒大的借自身重力落进集尘箱,其余灰尘被阻留在滤袋外壁.为了保证设备的正常运转,维持一定的设备阻力,DMC型脉冲除尘器采用压缩空气喷吹滤袋,由控制系统完成脉冲,经喷吹管喷出,通过诱导周围大量空气进入滤袋,使滤袋瞬间急剧膨胀,引起一次脉冲振动,将积附在滤袋外壁的灰尘抖落,进入集尘箱,经输送机排出机外。

DMC型脉冲式袋式除尘器型号规格参数表

2.除尘设备选择理由

（1）根据除尘效率的要求

正常运行时，除尘器的效率高低排序是：袋式除尘器＞电除尘器及文丘里除尘器＞水膜旋风除尘器＞旋风除尘器＞惯性除尘器＞重力除尘器。

（2）根据粉尘性质

粉尘性质包括比电阻、粒度、真密度、粘性、憎水性和水硬性、可燃、爆炸性等。

a.比电阻过大或过小的粉尘不宜采用电除尘器，袋式除尘器不受粉尘比电阻的影响；

b.粉尘的浓度和粒度对电除尘器效率的影响较为显著，但对袋式除尘器的影响不显著；当气体的含尘浓度较高时（＞30g/m3），电除尘器前宜设置预除尘装置；

c.袋式除尘器的型式、清灰方式和过滤风速取决于粉尘的性质（粒径、粘性）； DMC型脉冲式袋式除尘器的特点

1、压缩空气工作压力为0.4-0.7MP，可应用于烟尘、粉尘粘性大，相对难于从滤袋表面驳离的除尘场所；

2、处理高浓度（≦1000g/m³）的含烟尘、粉尘气体；

3、通用性强，设计灵活多变；

4、除尘效率高，可达99.9%以上，排放浓度在30mg/m³以下；

5、喷吹宽度、喷吹间隔均由微机控制，自动进行，自动化程度高，可定时或定压清灰；

6、滤袋长度一般不超过3m.

3.除尘设备、风机和进出风管布局说明

根据实际情况和现场要求，采用密闭—抽尘—净化系统，即在破碎车间采用对反击式破碎机进行局部密闭，由风机负压经过管路将含尘空气引入除尘器，经除尘器净化后排入大气。布局流程为密闭罩——袋式除尘器——风机。

4.回收粉尘去向的说明

因为水泥厂在生产水泥的过程中会产生大量的粉尘和废气，在进行收集回收后可作为原料进行二次利用。

四．设计计算

除尘系统布置示意图

1、粉尘达标排放的验算

本设计中烟气的入口速度取为v016m/s。根据国家相关规定及标准确灰分风的最高允许排放浓度为200mg/m3[3]。则本设中要求达到的除尘效率为：

400200100%50% 400

2、风管的选择计算

管道直径和管道摩擦阻力

管段①~②

Q1=2500m3/h，经选择取u=16m/s

d①~②=18.8/A=18.82500/16=235mm

查管子的规格取d=350mm，k=0.1，=0.0159，/d=0.0159/0.25=0.0636 管内实际流速：u=Q/A=(2500×4)÷(3600×0.252×π)=14.1m/s

L14.114.11.2△PL①~②==1.50.0636=11.5Pa 2d22

管段③~④、⑤~⑥中的气体流量与管段①~②中的流量相同，及Q③~④= Q⑤~⑥=Q1故两管段的管径d③~④=d⑤~⑥= d①~②=350mm，

则/d=0.0636，u③~④=u⑤~⑥=u①~②=14.1m/s

△PL③~④=10.0636119.37.6Pa

△PL⑤~⑥=70.0636119.353.1Pa

局部压力损失

五、设计说明

1、关于设计参数、设计依据的说明

2、本设计实施应注意的事项

3、预期效果

4、预算费用