清洁生产审核经典案例—水泥行业

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1、企业清洁生产审核案例 清洁生产审核经典案例 水泥行业 目 录 1 绪论 2 生产过程描述和主要环境意义 3 典型工艺步骤及其清洁生产方案 4 典型污染物和最佳可行污染物控制技术 5 清洁生产操作 6 行业清洁生产发展 7 行业清洁生产案例 1 绪论 1 1中国水泥行业概况 1 2水泥工业的主要环境问题 咨询 1 1中国水泥行业概况 我国中小企业普遍采用立窑生产工艺 对于大中 型水泥厂 1980年以前主要以湿法旋窑生产工艺为主 随着水泥技术的进步 先进的预热器窑系统和预分 解窑系统在我国得到了长足的发展 但是先进窑系统 在我国水泥生产构成中比例很小 例如采用新型干法 窑系统生产的水泥仅占水泥总产

2、量的10 而采用立 窑进行生产的中小企业数量占水泥厂总数的90 而且 产量也占到总产量的80 从而导致整个行业物耗能 耗大 环境污染严 咨询 咨询 1 2水泥工业的主要环境问题 水泥工业的主要环境问题是空气污染 主要污 染物是粉尘 水泥工业污染严重的主要原因是多数 水泥厂 特别是中小水泥厂缺乏有效的污染控制设 施 由于目前水泥工业的技术和原料特点 导致从 原料输入至水泥产出整个生产过程都粉尘的排放 尽管生产线上安装了许多收尘器 但是大量的粉尘 仍然排放到大气中 导致空气的严重污染 咨询 2 生产过程描述和主要环境意义 2 1水泥生产过程简介 2 2工艺流程图 2 1水泥生产过程简介 水泥生产过

3、程中基本的化学反应是 首先 碳酸钙 CaCO3 在900 分解为氧化钙 CaO 石 灰 和二氧化碳 CO2 气体 这个过程被称作煅烧 而后是熔结过程 即氧化钙在高温下 通常为 1400 1500 与硅土 氧化铝 氧化铁发生反 应生成硅酸盐 铝酸盐和铁酸钙 它们共同组成 了水泥熟料 熟料再与石膏和其它添加剂一起经 过粉磨生成水泥 2 1水泥生产过程简介 水泥生产主要有四条工艺路线一干法 半干法 半湿法和 湿法 在干法工艺中 原材料经过粉磨烘干制成粉末 即生料 干生料被送入预热器窑或预分解窑中 个别时候会送 入干法长窑中 在半干法工艺中 干生料与水混合生成料团 而后送入 立窑 窑前炉排预热器或长窑

4、中 在半湿法工艺中 泥浆首先过滤脱水 而后滤饼直接送 入滤饼烘干机 或被压制成料球 送入炉排预热器 在湿法工艺中 原料 通常湿度较大 在水中被粉磨成可 泵送的泥浆 而后直接入窑或窑前的泥浆烘干机中 咨询 2 1水泥生产过程简介 所有水泥生产工艺路线均包括以下过程 原材料的采运 原材料 能源 的贮存和制备 熟料煅烧 水泥粉磨和贮存 包装和发送 咨询 2 1水泥生产过程简介 水泥厂的主要设备是 两磨一窑 两磨 指生料磨和水泥磨 一窑 指水泥窑 即立窑 或回转窑 粉磨过程在水泥生产中电耗最大 同时伴随粉尘排放 窑系统则是水泥厂最 主要的污染源 排放大量的粉尘 CO2和少量 NOx SOx CO VO

5、C 挥发性有机物 等 窑的 能量消耗 煤耗 也很大 咨询 2 2工艺流程图 咨询 贵咨 3 典型工艺步骤及其清洁生产方案 3 1原材料贮存和制备 3 2熟料煅烧 3 3水泥粉磨和贮存 咨询 3 1 原材料贮存和制备 3 1 1原材料的采运 3 1 2原材料贮存 3 1 3原材料破碎 3 1 4原材料烘干 3 1 5生料粉磨 3 1 6原材料配料和混合 咨询 3 1 1 原材料的采运 几乎所有天然原料和能源的采运都需要 开采和挖掘工序 露天采石场 需要经过开 凿 爆破 挖掘 运输 破碎的过程 水泥生产主要的原材料如石灰石 白垩 泥灰岩 页岩和粘土等都取自距离水泥厂 较近的采石场 原料在经过初步破

6、碎之后被 送入水泥厂贮存起来 等待做进一步的制备 其它原料和燃料如煤 矾土 铁矿石等则 从其它地方购入 咨询 3 1 2 原材料贮存 原料中的石灰石 粘土 煤和铁 粉通常在原料堆场中贮存 咨询 3 1 2 原材料贮存 典型的清洁生产分析1 粉尘产生部位 矿渣 粘土 煤等原料贮存在露天 的原料堆场 没有屏障阻止刮风时粉尘的飞扬 原因分析 下雨或刮风时 原料细粉容易被冲走或 刮走 地表裸露 道路为土路 易起尘 不易清扫 清洁生产方案 采用露天原料堆场贮存或原料晒干 时 设置屏障减少流失造成损失 地面绿化 道路 和堆场铺设水泥 咨询 3 1 3 原材料破碎 生料制备包括以下几个步骤 破碎 烘干 粉磨

7、 配比和混合 咨询 3 1 3 原材料破碎 破碎过程的目的是减小石料 其尺寸可能会超过 l米 的大小 破碎过程可在采石场附近进行 通常 分为一级 二级 可能需三级 破碎 破碎的级数 以 及因此获得的最小粒度 受原料含水量的限制 石料 的特性同时对所用的破碎机类型的也有影响 颚式 破碎机 回转破碎机 冲击破碎机 辊式破碎机等 类型的破碎机都有其特殊的用途 这取决于石料的 硬度 湿度等 破碎后 进入球磨机的石料直径应小于25mm 咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生部位 破碎机的进料口和出料口 原因分析 当石灰石送入破碎机时有粉尘产 生 未安装合适的收尘器 清洁生产方案 应在破碎机的进料口和出料 口

8、安装适合的收尘器 如袋式收尘器或旋风 收尘器等 改善工人的操作环境 咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 皮带输送机和斗式提升机上 尘的泄漏与飞扬 原因分析 输送带没有顶盖和防溢侧板 斗 式输送机上下料时激起粉尘 清洁生产方案 在输送带上安装顶盖和防溢 侧板 咨询 3 1 4 原材料烘干 烘干过程在各类水泥生产工艺中都要 应用 不止湿法工艺 在干法工艺如回转窑 中也有烘干过程 以去除原料中的水分 烘干过程由以下气体来完成 窑尾热气 熟料冷却器排出的热尾气 热风炉所产生的热气 咨询 3 1 4 原材料烘干 烘干操作可与其他操作相结合 破碎和烘干相结合 特别是高湿度喂料的烘干过 程 粉磨之前的烘

9、干过程 粉磨和烘干相结合 湿粉磨之后的烘干过程 烘干是干法工艺原料制备所必需的一个步骤 在其他类型工艺中 它也可显著改善高湿度原 料的破碎和粉磨操作 简要清洁生产分析1 能效低的部位 用于烘干粘土的回转烘干机 的煤耗较高 原因分析 回转烘干机的绝缘性能不好 且 工作不连续 清洁生产方案 保证回转烘干机的绝缘性能 良好 保证烘干机工作的连续性 咨询 3 1 5 生料粉磨 生料粉磨对于保证水泥窑系统进料的均质 性 进而保证原材料的彻底化学反应是必需的 在实际生产中 输入磨机进行粉磨作业的 功转变为有效粉碎功非常少 一般仅1 3 最 多不超过15 而水泥生产中 每生产1吨水泥 需粉磨各种物料达3吨

10、使粉磨电耗占生产总电 耗的60 70 因此 改进粉磨作业 提高粉磨 效率 提高有效功的利用是非常重要的 影响粉磨作业的因素包括 物料的易磨性 物料的粒度与产品细度 粉磨作业系统与设备性能 一般来讲 控制入磨粒度可以提高物料粉磨效果 提高产量 降低单位 产品电耗 对于生料粉磨 当粉磨由一般的石灰石 粘土所配的普通硅酸盐 水泥生料时 粉磨细度可控制在200um筛余小于1 0 1 5 80um筛余应控制 为小于等于10 为了实现水泥新标准 200um筛余直控制为小于等于0 2 80um筛余宜控制为小于等于5 磨机的选型在很大程度上决定于原料的特性 粉磨系统有开路和闭路两 种 开路系统流程简单 设备少

11、 投资省 操作维护方便 但物料必须全部 达到产品细度后才能出磨 有时出现过粉磨现象 而闭路系统可减少过粉磨 现象 可以调整产品细度 并且闭路系统一般比开路系统 同规格磨机 可 提高产量15 50 降低电耗日8 30 缺点是流程相对复杂 设备投资大 操作维护较复杂 生料粉磨中 应用最广泛的是钢球磨机系统 近年来立式磨发展较快 咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生部位 立磨车间存在无组织粉尘 排放和粉尘堆积 原因分析 立式磨的布袋收尘器操作不当 维护较差 效果很查 清洁生产方案 对布袋收尘器进行检查并 进行必要的维修 更换部件或布袋 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 生料磨的进料口和出料口 原因分析

12、 入磨原料送入生料磨时有粉尘产生 清洁生产方案 确保生料磨进料口和出料口的封 闭状况良好 咨询 3 1 6 原材料配料和混合 水泥生产中配料方案的设计和实施相当关键 应根据水泥品 种和质量的要求 原燃料的特性和生产条件结合起来 设计合理 的配料方案 为保证配料的正确性 应用精度较高的计量设备并 微机控制 因为在窑内形成熟料的过程是一个固相的化学反应 这就要 求喂入窑内的生料必须均质 化学成分和细度 对于石灰质原料和燃料煤 由于其成分波动大 一般需要预 均化 预均化是在堆料和取料过程中在堆场或库内实现的 在干法工艺中 研磨和烘干过的原材料经输送机 升降机或 气力输送泵打入料仓中 在一个或多个料仓

13、中的原料通过空气和 机械的搅拌达到均质 在湿法工艺中 含水量在28 40 的生料 通常用泵打入储存池 加以搅拌以防止沉降 并有助于均化 咨询 简要清洁生产分析l 粉尘产生部位 生料库底的皮带秤卸料仓的 落板口处有粉尘泄漏和无组织排放 原因分析 从落板口到皮带输送机的落差很 大 同时落板口未进行很好的维护 清洁生产方案 降低落差 对落板口进行维 护 或使用软着落板 防止粉尘泄漏和无组 织排放 咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 采用机械倒库法 生料均化 效果不好 从而严重影响窑的工艺操作 原因分析 机械倒库法本身的缺陷 清洁生产方案 采用气力均化法进行生料混 合 咨询 3 2 熟料煅烧 熟料

14、煅烧过程是水泥生产各阶段中对水泥 质量 生产成本及粉尘排放影响很大的一个阶 段 在熟料煅烧过程中 生料 在湿法工艺中 为生料浆 被送入水泥窑系统中经历干燥脱水 预热 分解 煅烧 烧结 冷却的过程 生 成水泥熟料 而后将熟料在空气中冷却 储存 咨询 3 2 熟料煅烧 3 2 1立窑 3 2 2长窑 3 2 3预热器窑系统 3 2 4预分解窑系统 3 2 5熟料冷却器 3 2 1 立窑 立窑是一直径2 3米 高8 10米的竖式固定床煅 烧设备 内衬耐火材料 含煤的生料球由窑顶喂入 空气从窑下部用高压风机鼓入 窑内物料借自重自上 而下移动 料球在窑内经预热 分解 烧成和冷却等 一系列物理 化学变化

15、形成熟料 从窑底卸出 废 气经窑罩 烟囱排出 立窑产量在300吨 天熟料以下 这个产量仅对 小型水泥厂来说是经济的 在我国 主要使用的立窑型有三种 它们是普通 立窑 机械化立窑和先进立窑 其中 普通立窑已近 淘汰 简要清洁生产分析1 粉尘产生和能效低的部位 大量废气从炉门中排出 导致粉尘排放量增 大 同时生产的熟料烧成不均匀 原因分析 生料不够均匀 料球的性能不良 立窑操作方面的原因有 立窑的操作人员缺乏培训 不了解如何正确操作立窑 立窑的操作人员习惯将立窑的炉门敞开 布料器未能使料球在窑面均匀分布 清洁生产方案 采取措施提高生料的均匀度 优化成球及立窑操作过程 包括 对操作工人进行培训 使之

16、了解正确的操作规范 保证现场配有操作 手册 采用计算机控制系统 采用闭门操作 更新喂料器 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 窑烟囱的粉尘排放超过排放 标准 原因分析 立窑仅配有沉降室 不足以有效 收尘 清洁生产方案 增设布袋收尘器或电收尘器 3 2 2 长窑 目前 回转窑在现代化水泥厂中广泛采用 长窑是早期回转窑的一种 设计时力求与原料预热 如 生料的烘干和脱水 煅烧 熟料生成过程中由窑上部 低 温区 到下部 高温区 的一系列连续反应相适应 回转窑 的现代化设计更多地将重点放在预热系统 窑的功能仅被限 定为煅烧和生成熟料 长窑可使用泥浆 碎滤饼 料球 干生料等原料 并适 用于所有的工艺类型 最大的长窑的长径比达38 长度有 200米之多 在欧洲和美国 如此巨型的窑若使用湿法工艺 的话 其产量可达3600吨 天 这种长窑工艺热能消耗量大 导致排气量也很大 简要清洁生产分析l 能效低的部位 干法长窑能耗大 原因分析 长窑本身固有的缺点 未能将高温废热气所含热 能进行回收 清洁生产方案 工艺改造 2 7 2节 或对目前系统进行 改造 如 使用新型绝缘耐火材料 改善水泥窑给料和卸料密封 提 高