《大气污染控制工程》课程设计.doc

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1、 水泥厂石灰石二破除尘系统设计一、 水泥厂除尘概述(一)、工艺流程 1、破碎及预均化 （1）破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。 （2）原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。 2、生料制备 水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，

2、其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。 3、生料均化 新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。 4、预热分解 把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的

3、。 （1）物料分散 换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。 （2）气固分离 当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。 （3）预分解 预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。

4、将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。 4、水泥熟料的烧成 生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。 5、水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水

5、化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。 6、水泥包装 水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。(二)、粉尘污染状况：原通风除尘系统基本上处于报废状态，工人在投料操作中受水泥粉尘污染严重，同时系统产生的粉尘对周围环境造成了很大的污染。近几年经有关环保部门的每年检测，投料车间的粉尘浓度为84mg/m3，超过国家规定的最高容许浓度6mg/m3的13倍，操作室的粉尘浓度为36mg/m3，超过国家规定的最高容许浓度6mg/m3的5倍。投料时整个投料车间内到处弥漫着水泥粉尘，地面上的水泥积尘很多。(三)、水泥厂粉尘特点（1）烘干物料产生的烟气烘不同物料所产生的烟气的特性有所不同,但一般含尘浓度比较高,含湿量大且波

6、动范围大,露点温度高,正常情况下废气温度较低,废气中粉尘粒径范围宽且有一定的腐蚀性。（2）粉磨产生的废气生料磨废气中的含湿量因各厂工艺不同区别较大。水泥磨入磨物料都是干料,其排风含湿量低,一般无结露危险,粉尘粒径较小。随着水泥工艺技术的进步,高效选粉机的使用会使水泥磨排出的灰尘浓度越来越高,有时会超出1000g/m3。（3）立窑的烟气立窑烟气的治理难度不是其烟气量大(比旋窑窑尾废气量小得多)，也不是其粉尘浓度高(立式磨和O2Sepa选粉机的排放浓度几十倍甚或上百倍于它)，而是其烟气的“湿、蚀、变”的特殊工况。“湿”指烟气含湿量大,露点温度高,酸露点温度更高；“蚀”指含腐蚀性烟气,尤其是添加复合

7、矿化剂后氟酸的腐蚀尤为强烈；“变”指废气量、含尘量、温度、湿度和粉尘比电阻值等参数随工艺操作条件的频繁变化,而波动范围较大。(四)、水泥厂的除尘情况1.原材料的除尘原材料的破碎、输送与储存过程中的扬尘点,原来多采用高压管式电除尘,但效果比较差, 改用袋式除尘器,将几个扬尘点集中除尘。 但对扬尘点除尘器的选型,清、卸灰参数的确定及滤料选用存在许多问题。 解决方法一般有：针对不同类型的破碎机,在过滤风速上选择冲击式小于积压式破碎机,因为冲击式破碎机的微细粉尘易造成袋式除尘器穿袋；皮带输送机属敞开式输送方式,可采用单机式脉冲袋式除尘器直接收尘后排至皮带上；螺旋式及斗提式输送机属密闭式输送方式,可在进

8、料口处设置抽风罩并进行脉冲袋式除尘；对储料库可不设灰斗,滤袋上的粉尘经脉冲喷吹后自然落回库内；破碎部位除尘器壳体可不用保温。 针对粘土烘干系统除尘,需要进行高温抗结露,主体防腐、保湿、温度自动控测和调节；而对于烘干机滤料的选取首先要考虑采用高温过滤。2煤粉的除尘由于含煤粉气体易燃易爆,成堆的煤粉在一定条件下也会自燃,所以煤磨系统除尘设备必须考虑防燃防爆、安全卸压问题,如在除尘器上设防爆阀。同时煤磨用袋式除尘器必须采用抗静电滤料(如纤维防静电混纺织物) ,防止由于静电引起燃烧、爆炸事故。3生料粉的除尘应采取措施以保证漏风率低于2 %，不带烘干的生料磨可采用常温脉冲袋式除尘器。4水泥粉的除尘当前水

9、泥磨主要采用“气箱脉冲袋除尘器”。这种除尘器因采用压缩空气清灰,清灰力度较大。采用“气箱脉冲袋除尘器”的同时,还要选择能够处理高浓度含尘气体的滤料,如薄膜覆合聚酯针刺毡具有独特的交叉微孔特性,可实现近于零排放,并且阻力低而稳定,过滤速度快(1. 5 m/ min) ,对吸湿性强、易粘结硬化的粉尘具有良好的剥离性。 薄膜覆合聚酯针刺毡的正常使用寿命可达38 年,可保证废气的粉尘排放浓度低于20 g/ m3 。5立窑烟气的除尘过去对立窑烟尘污染的治理比较重视,采用沉降室、湿法除尘和电除尘等多种除尘方式,由于设备简陋,除尘效率低,烟尘排放浓度严重超标。 现今国内采用脉冲袋式除尘器取得了很好的效果。

10、根据立窑烟气性质,滤料选择仍是关键。 首先要考虑满足高温及耐腐蚀的要求；其次考虑滤料的力学性能、耐磨折性和经济性， 而通过特殊处理的玻纤滤料可满足上述要求。 目前,国内已有2000 多台玻纤袋式除尘器成功地运用于立窑烟尘污染的治理，另外,将传统的玻纤袋式除尘器的钢结构外壳设计成砖混结构,可以使因立窑烟气腐蚀除尘器壳体而使除尘器失效的问题得以解决。(五)、水泥厂粉尘排放现状我国的水泥生产企业是由小到大逐步发展起来的，由于80%左右产量的水泥厂生产线系统中没有配套的环保设备，工业的主要排放源, 严重污染了大气。我国水泥工业对大气所产生影响的主要污染源是粉尘和废气，粉尘污染排放高于国外15倍，粉尘主

11、要是由于水泥生产过程中物料的破碎、烘干、粉磨、煅烧等工序产生的废气排放或外逸而引起的。水泥工业对大气环境产生影响的废气。主要表现如下： (1)、在我国一次能源消费结构中，煤炭占75%，而水泥是直接燃烧的用煤大户。 (2)、我国水泥窑炉设备技术及制造水平较低，能源利用率不高，平均热效率不足40%。 (3)、水泥工业中中小型企业占有很大的比重，所造成的大气污染是惊人的。二、 设计点情况分析1、 污染源分析1.1生产设备简介颚式破碎机一级破碎后， 由BS00皮带机输送至1000700反击式破碎机进行二级破碎，成品料经HL300斗式提升机、KS400刮板机输送人库。反击式破碎机概述：自1946年问世以

12、来，在短短的50 余年时间内发展极快。反击式破碎机除了和锤式破碎机一样具有破碎比大、产品粒度均匀且过粉碎现象少、能耗低、设备制造容易、维修方便等优点外，还具有产品粒度调整范围大，能选择性破碎等优点。所以，在我国一度曾试图用它代替锤式破碎机。 反击式破碎机的类型比较多，主要分为单转子和双转子两大类。其分类详见下表。1.2反击式破碎机的工作原理：反击式破碎机（反击破）利用高速旋转的转子上的板锤，对送入破碎腔内的物料产生高速冲击而破碎，且使已破碎的物料沿切线方向以高速抛向破碎腔另一端的反击板，再次被破碎，然后又从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程。在往返途中，物料间还有互相碰击作用。由于物料受到板锤

13、的打击、与反击板的冲击以及物料相互之间的碰撞，物料不断产生裂缝，松散而致粉碎。当物料粒度小于反击板与板锤之间的缝隙时，就被卸出。反击式破碎机(反击破)能处理粒度不大于120-500毫米、抗压强度不超过320兆帕的各种粗、中、细物料矿石、岩石（花岗岩、石灰石、混凝土等），广泛用于水电、高速公路、人工砂石料、破碎等行业。该系列反击式破碎结构独特、配备高铬板锤、独特的反击衬板；适合硬岩破碎、高效节能；，排料粒度大小可调，能简化破碎流程，而且具有破碎比大、破碎效率高、产品形状呈立方体、可选择性破碎等优点。1.3反击式破碎机主要产尘分析：（1).加料口产尘分析因为不是全封闭密闭式。破碎机工作时，石料被挤

14、压、撞击，石粉间隙中的空气被挤压而向外高速运动，带动粉尘一起逸出，瞬间扬起大量粉尘。含尘气流通过溜槽向下排出(少部分)或通过加料口向上排出(大部分)，使加料口周围产生高浓度的粉尘。（2).卸料口产尘分析石料破碎后，经溜槽排到破碎机下部的受料设备(胶带输送机)上，由于给料口与卸料El之间有一落差，石粉流与周围空气产生剪切作用。空气被卷进物料流中.石粉流逐渐扩散，相互的卷吸作用使粉尘不断地向外飞扬;同时，输送机的胶带有一运动速度。石粉流与胶带面的冲击，瞬间在卸料口扬起粉尘，并向四周飞扬。（3）其废气收集和排放描述在石灰石破碎阶段，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可能会有废

15、气排放，用集气罩进行收集，使其经过除尘器达到一定标准后排放。反击式破碎机剖面图反击式破碎机PF-10071000700反击式破碎机本设计选取的设备为PF-10071000700反击式破碎机，包装尺寸 240015602660mm ；电压功率 55KW ；进料口尺寸(宽长) 400730mm ；最大进料边长300mm；处理能力 30-50 t/h 。反击式破碎机技术参数：型号规格进料口尺寸（mm）最大进料边长（mm）处理能力（t/h）电机功率（kw）重量（t）外形尺寸（长宽高）PF1007100070040073030030-50559.5240015602660PF10101000105040

16、0108035050-907514240022502630PF121012501050400108035070-13011017270023402900PF121412501400400143035090-18013222270024402870PF1315132015008601520500120-25018528286028003050PF1320132020008602030500200-350220322900320032502、设计参数确定废气量：2500m3/h 粉尘初始浓度:40g/m3 温度: 25-50 湿度:5% 除尘效率：99.95-99.98% 3、除尘要点分析袋式除尘

17、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

18、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、 除尘设备的型号规格因本次设计的处理量为2500 m3/h，所以选脉冲袋式除尘器的型号为MC24XLP(CLP

19、)/A型旋风除尘器型号为XLP/A-5.2规格型号;脉冲袋式除尘器技术性能型号MC24MC36MC48MC60MC72MC84MC96MC120过滤面积(m2)1827364554637290滤袋数量24364860728496120过滤风速(m/s)2-42-42-42-42-42-42-42-4处理风量(m3/h)2160-43003250-64804320-86305400-108006450-129007550-151008650-1730010800-20800最大外形尺寸(mm)长宽高10251425182022252625302535854385宽1678高3660清灰装置脉冲阀

20、数量4681012141620耗用压缩空气量(m3/h)0.07-0.150.11-0.220.15-0.300.18-0.370.22-0.440.25-0.500.29-0.560.37-0.73压缩空气压力(MPa)0.5-0.7不得低于0.4XLP(CLP)/A型旋风除尘器型 号规 格处 理风 量(m3/h)阻 力(Pa)效 率 (%)外 形 尺 寸(长宽高)重 量( Kg )型型X型Y型X型Y型XLP/A-3.0750-1060 4418833827758599406390138040639013805241XLP/A-4.21460-206055654521771928968188

21、09476XLP/A-5.22280-3230 711700 2701 711700 3040157122XLP/A-7.04020-570091191034899119102707252203XLP/A-8.25500-7790107110654050107110653540346279XLP/A-9.47520-10650122612224616122612224050450366XLP/A-10.69520-135001376137751571376137745456014602、除尘设备选择原因袋式除尘器效率高，特别是对微细粉尘也有较高的效率，一般对于5m的粉尘净化率可达99%以下，适

22、应性强，可以捕集不同性质的粉尘。例如，对于高比电阻粉尘,采用袋式除尘器就比电除尘器优越。此外，人口含尘浓度在一相当大的范围内变化时，采用袋式除尘器效果好：使用灵活，处理风量可大可小，结构简单，可以因地制宜采用简易袋式除尘器，或采用效率较高的脉冲喷吹袋式除尘器；并且工作稳定，粉尘便于回收利用，没有污泥处理,腐蚀机体等问题，维护简单。3、除尘设备、风机和进出管布局说明根据实际情况和现场要求，采用密闭二级净化除尘系统，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。布局流程为破碎机除尘器除尘器风机。三、 设计计算1、粉尘达标排放的验算（1）

23、1-C2/40=99.95%C2=0.02g/m30.024g/m3（2）1-C2/40=99.98%C2=0.008g/m30.024g/m3所以该除尘器符合要求。下表为生产设备烟尘或粉尘排放限值2、风管的选择计算该破碎机为1000700反击式破碎机，主要处理水泥粉尘。经查表得其处理废气量为：2500 m3/h，且管材应为钢板比较合适，风速u=16m/s。确定流量和流速后，管段12管道内径计算为：d=18.8(Q/u)0.5=18.8(2500/16)0.5=235mm查管子的规格取d1-2=250mm，3、摩擦阻力损失的计算；因d1-2=250mm，K=0.15,=0.0174，/d=0.

24、0696所以管内实际流速：u1-2=Q/A=25004/36000.250.25=14.15m/s因其在1222m/s之间所以符合要求。3、系统阻力的计算除尘系统布置示意图管段沿程阻力损失: PL1-2=Lu2/2d =100.06961.214.152/2 =83.61Pa因流经管段34、56、7-8中的气体流量与管段12的流量相同，即：d1-2= d3-4= d5-6= d7-8=250 mm，Q1-2= Q3-4= Q5-6= Q7-8，则/d=0.0696，u1-2= u3-4= u5-6= u5-6= u7-8=14.15m/s所以：PL3-4=100.06961.214.152/2

25、=83.61PaPL5-6=40.06961.214.152/2= 33.45PaPL7-8=100.06961.214.152/2=83.61Pa计算局部阻力损失:管段2个弯头=900 R/d=0.1 0.25=0.4，查表得=0.23Pm=u2 2=20.23（1.214.12) /2=54.87Pa管段，没有局部阻力损失，除尘器阻力损失为1470Pa。管段弯头=900 R/d=0.2 0.25=0.8，查表得=0.23Pm=u2 2=0. 23（1.214.12) /2=27.44Pa除尘系统阻力损失P=PL+Pm=83.61+83.61+33.45+83.61+54.87+54.87+

26、27.44+1470=1891.46Pa管段编号流量m3/h管长m管径mm流速m/sdm-1摩擦阻力损失PL局部阻力系数局部阻力损失Pm(Pa)管段总阻力损失P（Pa）累计阻力损失P（Pa）1-225001025014.150.017483.610.2354.87138.48138.483-425001025014.150.017483.610.2354.87138.48276.965-62500425014.150.017433.4533.45310.41除尘器2500147014701780.417-825001025014.150.017483.610.2327.44111.051891

27、.464、风机和电动机的选择及计算风机的选择（1）风机风量的计算Q0=（1+K1）Q=（1+0.1）2500=2750m3h（2）风机风压的计算P0=P（1+K2）=829.98（1+0.2)=995.98(Pa)根据计算风量和风压，由通风机样本上选择G4-73-N06A风机当转速n=1450 (r/min) 流量Q=8856(m3/h), P=1057Pa,配套电机为Y112M-4(B35)4KWNe= Q0P0 K360010001 2=2750995.981.3360010000.50.95=2.1(KW)五、设计说明1、关于设计参数、设计依据的说明 设计参数在下发的资料中所得，设计依据来自大气污染控制工程设计的计算,达到标准,从而采用该设计。设计依据根据：水泥厂除尘设计规范2、本设计实施应注意的事项 由于粉尘的浓度高，温度高致使除尘设备易结露，尤其是在冬季，所以要注意设备的结露问题。3、预期效果 采用本设计能能达到所需的除尘效率,粉尘的排放达到标准，年回收水泥折合成金额是四十多万元，而当月就可收回投资。4、预期费用从网上查到的价格(RMB)是： MC24脉冲袋式除尘器 100000元 ；XLP/A-5.2型旋风除尘器 150000元钢管： 34m 150yuan/m=5100元 风机： 1800元 总费用：150000+100000+5100+1800=256900元17