水泥廠配料車間粉塵處理課程設(shè)計

1．水泥的概述：

水泥，粉狀水硬性，加水?dāng)嚢韬蟪蓾{體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起。用它膠結(jié)碎石制成的混凝土，硬化后不但強度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。

2．粉塵的介紹

粉塵是水泥工業(yè)的主要污染物。在水泥生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉塵外溢，其中烘干及煅燒發(fā)生的粉塵排放zui為嚴(yán)重，約占水泥廠粉塵總排放量的70%以上，而很多水泥廠在建廠之初根本就沒有考慮其窯爐或烘干機的除塵工藝，建成投產(chǎn)后甚至連一個簡易的沉降室都沒有，有少數(shù)廠雖然安裝了除塵設(shè)施，卻形同虛設(shè)，要么就是疏于管理而不能正常運行，要么就是白天運行晚上關(guān)閉，要么干脆就是一套應(yīng)付檢查的擺設(shè)而已，粉塵大多處于直接排放狀態(tài)。有資料表明，目前我國大氣粉塵污染主要源自于水泥、火電和冶金三大行業(yè)，其中水泥行業(yè)的排放量躍居*。據(jù)專家保守估計，我國水泥工業(yè)每年排放的粉塵總量超過1200萬噸，約占水泥年產(chǎn)量的2.5%，而德國、美國日本等*國家，其水泥工業(yè)粉塵排放量僅占產(chǎn)量的0.01%左右，兩者相差200多倍。我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水泥廠允許排放濃度本來就高出*國家1-2倍，然而*國家卻能做到達(dá)標(biāo)排放，反而我們能夠做到達(dá)標(biāo)排放的水泥廠僅僅是鳳毛麟角而已，絕大多數(shù)在標(biāo)排放，且排放濃度動輒超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)十倍，甚至上百倍，這不能不令人深思、憂慮。每年所排放的一千余萬噸粉塵，不僅造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，同時造成了資源的巨大浪費。

3．水泥廠主要產(chǎn)塵源

粉塵污染源主要來自破碎機、烘干機、生料磨機立窯、水泥磨、包裝機以及料庫提升機、輸送機等設(shè)備。其中烘干機和機立窯屬于熱力生產(chǎn)設(shè)備，其它均屬機械通風(fēng)生產(chǎn)設(shè)備。就收塵技術(shù)而言，熱力生產(chǎn)設(shè)備的粉塵污染源治理難度大，尤其是機立窯煙塵，因治理技術(shù)、資金等方面的原因，長期以來得不到有效治理，是水泥企業(yè)粉塵污染治理的難點。石灰石、頁巖、砂巖和其它體積較大的原材料均需破碎。破碎時產(chǎn)生粉塵。破碎后的石灰石轉(zhuǎn)運至預(yù)均化堆場，然后輸送到原料調(diào)配站與其它轉(zhuǎn)運來的原料按比例混合，送至原料磨進(jìn)行粉磨。在轉(zhuǎn)運和粉磨的過程中，不斷有粉塵產(chǎn)生。粉磨后的原料混合物稱作生料。生料在生料庫中均化后，送入窯中煅燒。生料的轉(zhuǎn)運過程同樣產(chǎn)生粉塵污染。從窯尾排出的氣體含粉塵、SO2、NOX等污染物。生料在窯中煅燒成熟料，經(jīng)冷卻和儲存，送至水泥磨與石膏等添加劑一起粉磨形成水泥。熟料冷卻和轉(zhuǎn)運、添加劑破碎與轉(zhuǎn)運、水泥磨以及水泥選粉機等環(huán)節(jié)均排放粉塵。水泥轉(zhuǎn)運、包裝和散裝時也存在粉塵排放問題。總之，物料的破碎、粉磨、堆放、轉(zhuǎn)運、煅燒、冷卻、包裝和散裝等過程是粉塵的排放源，另外，窯尾氣體中還含有SO2、NOX等氣態(tài)污染物。

4．水泥生產(chǎn)作業(yè)粉塵危害

粉塵是能在空氣中浮游的固體微粒。由于粉塵的特殊性質(zhì)、粒徑的大小等因素，它對人體的危害很大。根據(jù)不同特性，粉塵可對機體引起各種損害。如可溶性有毒粉塵進(jìn)入呼吸道后，能很快被吸收入血流，引起中毒；放射性粉塵，則可造成放射性損傷；某些硬質(zhì)粉塵可損傷角膜及結(jié)膜，引起角膜混濁和結(jié)膜炎；粉塵堵塞皮脂腺和機械性刺激皮膚時，可引起粉刺、毛囊炎、膿皮病及皮膚皸裂等；粉塵進(jìn)入外耳道混在皮脂中，可形成耳垢等。而且化學(xué)性質(zhì)不同程度地在體內(nèi)參與和干擾生化過程的程度和速度，一般的粉塵進(jìn)入人體肺后，可能引起塵肺病，如硅、石棉、炭黑等。粉塵還對工業(yè)生產(chǎn)也有極大的影響。降低產(chǎn)品質(zhì)量和機器工作精度、影響作業(yè)環(huán)境的能見度，有些粉塵在一定的條件下會發(fā)生爆炸。而且濃度超標(biāo)的粉塵排放到大氣中也造成環(huán)境污染，所以，除塵是很有必要的。再者，生產(chǎn)工作的環(huán)境內(nèi)，存在工作人員是必要的，而由于物料破碎過程、振動篩的剪切壓縮的塵化作用、物料在落到皮帶上的運動誘導(dǎo)空氣的塵化作用，在車間里產(chǎn)生粉塵并使得粉塵懸浮在空中或在空氣中運動，這大大增加了粉塵的危害性。為了控制粉塵，減小其危害，提高車間的工作環(huán)境，有必要在車間內(nèi)設(shè)置通風(fēng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行除塵，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行排放。

水泥業(yè)發(fā)展迅猛造成水泥粉塵污染急劇上升，嚴(yán)重污染環(huán)境，影響人民生活。據(jù)專家透露，目前全國每年水泥粉塵排放量達(dá) 1000 多萬噸，構(gòu)成工業(yè)粉塵排放量的大頭，是重要的空氣污染源，治理水泥粉塵污染已刻不容緩。粉塵是水泥工業(yè)的主要污染物。粉塵對人體的危害，根據(jù)其理化性質(zhì)、進(jìn)入人體的量的不同，可引起不同的病變。如呼吸性系統(tǒng)疾病、局部作用、中毒作用等。將塵源有效的封閉，是防止粉塵外逸的一項有效的技術(shù)措施. 磨尾卸料口和除塵器出灰口，必須裝鎖風(fēng)裝置。物料輸送應(yīng)盡可能選用密閉性能好的輸送設(shè)備，如斗式提升機、螺旋輸送機等。

水泥生料靠用球磨機磨細(xì)，磨機出料時揚塵較多，加之生產(chǎn)上需要抽風(fēng)引導(dǎo)物料流動，生料磨尾必然產(chǎn)生大量含塵廢氣，需要除塵器凈化后排放。不是設(shè)計點的無規(guī)律的含塵氣體，采用可靠的除塵設(shè)備加以處理凈化后的廢氣即可通過排氣管道排人車間外大氣中。

二．設(shè)計任務(wù)

題目：水泥廠配料車間粉塵污染治理工程(課程)設(shè)計

1. 設(shè)計基礎(chǔ)資料

計量皮帶寬度:450mm

配料皮帶寬度:700mm

皮帶轉(zhuǎn)換落差:500mm

設(shè)粉塵收集后,粉塵濃度為2000mg/m3,粉塵的粒徑分布如下表.

2. 設(shè)計要求

排放濃度小于50 mg/m3

設(shè)計二級除塵系統(tǒng),*級為旋風(fēng)除塵器,第二級為電除塵器或者袋式除塵器.

計算旋風(fēng)除塵器的分級除塵效率和除塵系統(tǒng)的總效率.

選擇風(fēng)機和電機

繪制除塵系統(tǒng)平面布置圖

繪制除塵系統(tǒng)本體結(jié)構(gòu)圖

繪制除塵器本體結(jié)構(gòu)圖

編制設(shè)計說明書.

三．設(shè)計說明

    水泥廠配料車間粉塵的凈化系統(tǒng)，采用集氣罩收集粉塵，再分別經(jīng)旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器進(jìn)行凈化除塵。

工藝流程如下：

集氣罩→旋風(fēng)除塵器→布袋除塵器→風(fēng)機→煙囪

1.集氣罩的設(shè)計

空氣污染物在車間的擴散機理是污染物依附于氣流的運動，就可以控制污染物的擴散和飛揚，從而達(dá)到改善車間內(nèi)外空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。局部排氣通風(fēng)方式，就是在局部污染源設(shè)置集氣罩，將污染氣流捕集起來并經(jīng)凈化裝置凈化后排至室外。這是控制車間空氣污染zui常用、zui有效的方法。

密閉罩是將污染源的局部或整體密閉起來的一種集氣罩。其作用原理是使污染物的擴散限制在一個很小的密閉空間內(nèi)，僅在必須留出的罩上開口縫隙處吸入若干室內(nèi)空氣，使罩內(nèi)保持一定負(fù)壓，達(dá)到防止污染物外逸的目的。密閉罩的特點是，與其他類型集氣罩相比，所需排風(fēng)量zui小，控制效果，且不受室內(nèi)橫向氣流的干擾。所以，在設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先考慮選用。一般來說，密閉罩多用于粉塵發(fā)生源，常稱為防塵密閉罩。

局部密閉罩是將局部產(chǎn)塵地點密閉起來。其特點是容積比較小，材料消耗少，排風(fēng)量也少，工藝設(shè)備大部分露在罩子的外面，以方便設(shè)備的的操作和檢修。一般適用于產(chǎn)塵點固定、含塵氣流速度較小、且連續(xù)產(chǎn)塵而波動較少的地點，如皮帶運輸機的受料點、破碎機工作時粉塵處等。

1.1 破碎機的密閉罩

根據(jù)破碎機密閉罩的經(jīng)驗數(shù)據(jù)：

一破采用顎式破碎機，設(shè)其規(guī)格為：900*1200，其上部加料口收塵風(fēng)量Q為3000m3/h，其密閉罩的規(guī)格為ф1200*1400。

二破采用立軸式破碎機，設(shè)其規(guī)格為ф1000*1500（H），其密閉罩規(guī)格可定為ф1200*1600（H）。

1.2 運輸帶的密閉罩

根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書的要求，該產(chǎn)塵點為帶式傳送輸送機的落料點，所以選擇局部密閉罩。其裝置圖如圖1-1

1.3 密閉罩罩口斷面速度的確定

    抽塵罩口的斷面速度建議采用數(shù)據(jù)：在粗破碎工段小于或等于3.0m/s，一般取1.5～2.5 m/s ；在中、細(xì)破碎工段小于或等于 2.5 m/s ，一般取 0.6～2 m/s ；處理粉狀物料時一般小于或等于 0.5 m/s 。

本設(shè)計按要求，該產(chǎn)塵的帶式傳送輸送機為生料，屬于中、細(xì)破碎工段，取 1.0 m/s。

1.4 密閉罩中的zui小負(fù)壓值

密閉罩中zui適當(dāng)?shù)呢?fù)壓如下：塊狀物料，單層罩為10～15 Pa，雙層罩為6～8Pa；粒狀物料，單層罩為9～10Pa，雙層罩為6～8Pa；粉末狀物料，一般采用雙層罩，建議負(fù)壓值為 5～6 Pa。

本設(shè)計選擇局部密閉罩后，上部罩zui小負(fù)壓值△P＝5 Pa ，下部罩zui小負(fù)壓值△P＝8 Pa 。

2.總風(fēng)量的確定

2.1 運輸機密閉罩的抽風(fēng)量計算

本設(shè)計皮帶轉(zhuǎn)換落差為：500mm，配料皮帶寬度為：700mm，計量皮帶寬度：450mm。查設(shè)計手冊得到局部密閉罩的排風(fēng)量和阻力如表1-2：            

            表1-2   常見工藝設(shè)備密閉罩的排風(fēng)量和阻力

則，本設(shè)計的局部密閉罩的排風(fēng)量是0.7 m3/s =2520 m3/h，阻力為△P=200Pa。取罩口風(fēng)速：1.6m/s，罩內(nèi)氣流：0.3m/s 。

2.2 破碎機的密閉罩的風(fēng)量計算：

2.2.1一破破碎機風(fēng)量計算：

由參考書《水泥廠大氣污染物排放控制技術(shù)》查得，規(guī)格為900*1200的顎式破碎機破碎的上部加料口收塵風(fēng)量Q1=2000m3/h，下部下料口收塵風(fēng)量Q2=1000m3/h。則一破的風(fēng)量為Q=3000m3/h 。

2.2.2二破破碎機的風(fēng)量計算：

根據(jù)經(jīng)驗所得：吸風(fēng)斷面風(fēng)速0.5～1m/s,對密閉罩取0.6m/s；面積：A=3.14×D2/4=3.14×1.42/4=1.54m；吸風(fēng)量：Q=0.5×A=0.5×1.54=0.77m3/s=2772m3/h。根據(jù)經(jīng)驗所得，當(dāng)物料落差<1.5m時，該規(guī)格的破碎機收塵風(fēng)量為2000～3000符合要求。

2.3 總風(fēng)量的計算

總抽風(fēng)量Q計＝2520×6+2772×2+3000×2＝26664m3/h =7.4m3/s

安裝質(zhì)量較好的除塵系統(tǒng)初始運轉(zhuǎn)時幾乎不漏風(fēng)，當(dāng)運行一定時間后，即使運行正常、管理較好也會產(chǎn)生漏風(fēng)。管網(wǎng)的漏風(fēng)主要發(fā)生在法蘭連接、調(diào)節(jié)套、清掃孔以及閘閥等處，考慮到漏風(fēng)點數(shù)量主要取決于管網(wǎng)的長度及繁簡程度，所以管網(wǎng)漏風(fēng)量可按管網(wǎng)長度來確定，考慮漏風(fēng)量后的總風(fēng)量按下式計算，即

Q總=Q計﹙1+ψ?L﹚

=26664×﹙1＋0.009×21﹚=31703.5 m3/h=8.8 m3/s

式中，L為管道長度，m；ψ?為每1m長管道的漏風(fēng)率，（對于設(shè)有清掃孔、調(diào)節(jié)裝置和采用法蘭連接的金屬風(fēng)管ψ?=0.008～0.01）本設(shè)計取0.009。