水泥厂回转窑窑尾烟尘治理

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1、大气污染控制技术课程设计 11 级环境监测与治理技术（1）班- 1 -一、水泥生产过程 (一) 水泥生产的主要原料1、硅酸盐水泥生产的主要原料(1)石灰质原料以碳酸钙为主要成分的原料，是水泥熟料中 CaO 的主要来源。如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。一吨熟料约需 1.41.5 吨石灰质干原料，在生料中约占 80%左右。 石灰质原料的质量要求品位 （%） （%） （%） （%） 燧石或石英（%）OCaMg20R3SO一级品 48 2.5 1.0 1.0 4.0二级品 4548 3.0 1.0 1.0 4.0(2)粘土质原料含碱和碱土的铝硅酸盐，主要成分为 ，其次为 ，少量 ，是水泥熟2Si

2、O32Al32eOF料中 、 、 的主要来源。粘土质原料主要有黄土、粘土、页岩、泥岩、2SiO3Al32eF粉砂岩及河泥等。一吨熟料约需 0.30.4 吨粘土质原料，在生料中约占 1117%。 粘土质原料的质量要求品位 硅酸率 铁率 （%） （% ） （ %） 塑性指数Mg20R3SO一级品 2.73.5 1.53.5 3.0 4.0 2.0 12二级品 2.02.7 或 3.54.0 不限 3.0 4.0 2.0 12一般情况下 含量 6067%， 含量 1418%。2SiO32Al(3)主要原料中的有害成分1） ：影响水泥的安定性。水泥熟料中要求 5%，原料中要求Mg MgO3%。2） 碱

3、含量（ 、 ）：对正常生产和熟料质量有不利影响。水泥熟料中要求OK2Na21.3%，原料中要求 4% 。0R0R3） ：水泥熟料中含少量的 P2O5 对水泥的水化和硬化有益。当水泥熟料中52P含量在 0.3%时，效果最好，但超过 1%时，熟料强度便显著下降。 含量应限制。52OP- 2 -4） ：水泥熟料中含有适量的 ，对水泥的硬化过程有强化作用。当 含2TiO2TiO2TiO量达 0.51.0%，强化作用最显著，超过 3%时，水泥强度就要降低。如果含量继续增加，水泥就会溃裂。因此在石灰石原料中应控制 2.0%。2i2、硅酸盐水泥生产的辅助原料（1)校正原料1）铁质校正原料：补充生料中 的不足

4、，主要为硫铁矿渣和铅矿渣等。32eOF2）硅质校正原料：补充生料中 的不足，主要有硅藻土等。Si3）铝质校正原料：补充生料中 的不足，主要有铝钒土、煤矸石、铁钒32Al土等。3、校正原料的质量要求硅质原料 硅 率（%） （%）2SiO0R4.0 7090 4.0铁质原料 40%32eF铝质原料 30%Al4、 缓凝剂：以天然石膏和磷石膏为主。掺加量 35%。5、工业废渣的利用（1）赤泥：烧结法生产氧化铝排出的赤色废渣，以 、 为主。掺加石CaO2Si灰 质原料可配制成生料。(2) 电石渣：以 为主。可替代部分石灰石生产水泥。CaO(3)煤矸石：以 、 为主。可替代粘土生产水泥。2Si3Al(4

5、) 粉煤灰：以 、 为主。可替代粘土配制生料，也可作混合材料。2(5)石煤：以 、 为主。可作不粘土质原料，也可作燃料。2i3l（二）生产工艺 大气污染控制技术课程设计 11 级环境监测与治理技术（1）班- 3 -主要包括： 破碎及预均化、生料制备、生料均化、预热分解、水泥熟料的烧成、水泥粉磨、水泥包装及出厂等。如图 1所示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

6、。破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。（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。原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直

7、到取完，即“平铺直取” 。意义（1）均化原料成分，减少质量波动，以利于生产质量更高的熟料，并稳定烧成系统的生产。（2）扩大矿山资源的利用，提高开采效率，最大限度扩大矿山的覆盖物和夹层，在矿山开采的过程中不出或少出废石。（3）可以放宽矿山开采的质量和控要求，降低矿山的开采成本。（4）对黏湿物料适应性强。（5）为工厂提供长期稳定的原料，也可以在堆场内对不同组分的原料进行配料，使其成为预配料堆场，为稳定生产和提高设备运转率创造条件。（6）自动化程度高。2、生料制备- 4 -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

8、磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的 60%以上，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。工作原理电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢

9、出磨盘后被外循环的斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。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。均化原理：采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应” ，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。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

10、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。工作原理：预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，大气污染控制技术课程设计 11 级环境监测与治理技术（1）班- 5 -使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。（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

11、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。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

12、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。5、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。在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的等矿物。随着物料温度升高近时等矿物会变成液相，溶解于液相中的和进行反应生成大量（熟料） 。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。6、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

13、要功能在于将水泥熟料- 6 -（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，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。7、水泥包装水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。大气污染控制技术课程设计 11 级环境监测与治理技术（1）班- 6 -表 1 水泥生产工艺流程图大气污染控制技术课程设计 11 级环境监测与治理技术（1）班- 7 -二、烟尘的来源与性质(一)窑窑尾烟尘烟尘来源回转窑生产工艺中，生料由窑尾悬浮预热器下料口喂入后，逐级与窑内的热气流进行充分热交换并实现气体粉尘与固体颗粒的分离，完成预热、分解和烧成的熟料则由窑头冷却后排出，

14、因此，回转窑窑尾排出的烟气非常复杂，即含有生料带入的飞灰，又含有经过一系列物理化学反应而形成的大量烟尘气体。回转窑窑头冷却机的作用是由高压鼓风机鼓入强烈的冷空气，使高温熟料得到急剧冷却，而冷空气与熟料进行热交换后，一部分作为二次空情进去回转窑，多余的废气可利用其部分或全部作为其他用途的热源，或经收尘后排入大气。表 1列出了粉尘粒径对人的呼吸系统的影响. 表 1粉尘粒径对人的呼吸系统的影响粉尘粒径/m 30510 35 13 0. 1 1 0. 1对人的呼吸系统的影响肉眼便可看到鼻腔或上呼吸道中可以除去在呼吸道中可除去要在肺泡中除去会在肺泡中沉积 ,造成肺部硬化。可与呼吸空气一起进出（二）回转窑

15、窑尾烟尘的性质回转窑烟尘的主要特点：回转窑窑尾烟尘的烟气量大，温度高，粉尘浓度高，粉尘细而且粘，比电阻值高而且含有酸碱氧化物等腐蚀性烟气。窑单体操作与窑磨联合操作相互转换时，进入除尘器烟尘的工况比较大。表 2中列出了各类尘源部位排出的粉尘的特性指标，从表 2可以看出，水泥厂对大气的污染主要来自烧成系统的窑头、窑尾，其主要污染物为高温含尘气体，如果治理不好，对几公里甚至几十公里范围的环境污染都很大。大气污染控制技术课程设计 11 级环境监测与治理技术（1）班- 8 -表 2 各类尘源部位排除粉尘的性质三、烟尘的浓度与处理要求（一）原材料的除尘经查阅资料可得：烟气排放量：43200m 3/h;烟尘浓度：6g/m 3;烟气温度：120；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，效果比较差，近年来改用袋式除尘器。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，在过滤风俗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，可在进料口处设置抽风罩并进行脉冲袋式除尘器；对储