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1、案例简要说明:依据国家职业标准和炭素加工技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。木案例体现了炭素原料破碎筛分、煤沥青的性质、炭素生产除尘设备等知识点和岗位技能，与炭素加工技术专业炭素材料检测技术与环境保护课程炭素生产烟尘处理单元的教学目标相对应。案例名称炭素生产烟尘处理适用说明本案例适合中职、高职、职业本科等院校冶金技术专业，在炭素生产环境保 护、炭素机械设备或相似的综合性课程教学中便用，更适合在冶金企业生产 的环境保护等相关培训中使用。案例背景某炭素生产企业，现有2座炭素焙
2、烧系统于2008年3月投入运行，年耗重汕约4536t.年 产炭阳板4.32万t。其中1#炉34室、2#炉38室，每个室有3个料箱，分3个火焰系统操 作，每个系统有6个运转炉室，加热周期为36h,每个炉室从预热到加热结束总计约216h。 生产过程中粉尘、沥青烟气等多项环保指标不达标。其中，氧化硫排放量SOOmg/m .苯并 花排放浓度为0.6 X10-3 mg/m .沥青烟气排放浓度高达297 .7眼皿3,超标3. 75倍， 严重污染了环境，故环境保护部门责令其整改达标后才可继续生产。案例所涉及的知识点炭素生产烟尘的产生原因：炭素生产常用的烟尘处理方法案例所涉及的技能点根据炭素生产过程中产生的烟
3、尘性质选择合理的处理方案案例工作任务的分解磺素生产烟尘成分分析及危害、烟尘的利用、烟尘的收集和处理教学目标(1)掌握炭素生产中污染物的来源：（2）了解国内外对工业生产排放物的排放指标规宦：（3）掌握炭素生产主要污染物沥青烟气的治理办法及其使用的设备；（4）全面复习所学知识，并将知识转化为能力。案例建议的教学时间68学时案例的操作演示现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、作业。案例点评案例教学可实现现场案例与所学理论知识的有机结合，将书本知识转化为现 实工作能力，培 养了学生的分析问题、解决问题的能力。本案例可迁移为冶 金行业生产中的烟尘处理方案制 定，学生通过本案例学习，具有烟尘
4、处理的 能力。炭素生产烟尘处理1背景介绍某炭素生产企业，现有2座炭素焙烧系统于2008年3月投入运彳亍，年 耗重油约4536t,年产炭阳板432万t。其中1#炉34室、2#炉38室，每个 室有3个料箱，分3个火焰系统操作，每个系统有6个运转炉室，加热周期 为36h,每个炉室从预热到加热结束总计约216h。生产过程中粉尘沥青烟气等多项环保指标不达标。其中，二氧化硫排放量BOOmg/nP,苯并花排放浓度为0.6x103 mg/rn,沥青烟气排 放浓度高达297 .7mg/m3,超标3.75倍，严重污染了环境，故环境保护部门 责令英整改达标后才可继续生产。2 -主要内容2.1炭素生产烟尘在整个铝工业
5、生产中，铝用炭素生产过程中的治污减排环境保 护是一 项不容忽视的重要工作。炭素生产过程中的主要污染物有：沥青烟.含炭粉尘 含炭固体废渣含粉尘的废油.废水和噪声等。其 中粉尘是由破碎磨粉.筛 分 运输 成形 焙烧 石墨化装出炉等过程产生，烟气的来源有沥青熔化 混捏.浸渍锻烧焙烧等过程。粉尘和烟气的危害很大，首先污染环境，对生产及工人健康危害 很大。 其次，粉尘还能加速机械磨损.引起腐蚀，在电器上破坏绝缘，排至厂外污染 环境，影响居民健康和农牧业生产。（一）沥青烟气的主要成分炭素焙烧过程是沥青烟气污染最严重的过程。沥青烟气的主要成 分有： A）沥青焦油：多环芳坯（3, 4苯并言乞 1, 2苯并蕙）
6、和杂环化合物；B） HF和SO2等；C）炭粉尘：炭黑或烟黑。1 多环芳香坯:主要是对人的呼吸道和皮肤的危害：造成呼吸道感染 皮肤炎症。沥青烟中的多环化合物（尤其3, 4苯并花）含量 为3-5g/m它 是强致癌物质；人吸入沥青烟，将出现头疼恶心 呕吐肝脏肿大和口血 球升高；多环化合物会使树叶变色萎缩脱落。2 HF。氟是构成人体的微量元素之一，正常新陈代谢每人每天2mg,超过对人体有害，可导致骨氟中毒、甲状腺患疾及肾疾病。动物食氟过量引起骨骼病变、跋足、瘫痪等。氟污染导致作物颗粒减少、 产量下降。3.SO2。人长期接触低浓度S02出现乏力、呼吸不适.鼻炎喉炎 等；吸入高浓度S02可引起支气管炎、肺
7、炎等。S02使植物生长缓慢、 落叶过早.形成酸雨的主要原因。(二) 炭素生产烟尘指标鉴于焙烧炉烟气中的沥青烟、HF、S02对动植物和环境的危害， 各国制定了严格的排放标准。我国大气污染物中涉及到炭素材料生产 的各项污染物的排放标准(GB 16297-1996)见表1。表2为车间空 气中有害物质的最高允许浓度。表1大气污染物综合排放标准(GB 16297-1996)序号污染 物允许排放浓最高允许排放速率/ (kg.f)无组织寸lb放监控浓度 极限值拙气筒高 度/m级二级三级监控点浓度/1 X-氧化碳70060336498无组织寸压 放源上风向 设置参照 点，下 风向设 监控点0.5(监控点与 参
8、照点浓度 差)704791140806312019090821602401001002003107氟化物1150禁寸压1.82.7无组织寸非 放源上风向 设置参照 点，下 风向设20pg*m八(监控点与参 照点浓度差)60263970365.580497.5监控点29苯并花0,5x10-（沥青、炭素制口口 生产与加工）15禁寸非0 60x10 30.60x10-周圉外界最岗浓度OJg/n?20(U0xl0 - 30.15x10-八300 - 34XI0 - 30 51灯040O - 59XIO - 30893灯。500 90x10 - 314x30-6013x102.0x1031沥青 烟80
9、（熔炼、浸涂40282842/ I f、JL P N zs t u -i /.n An5022436.6生产设备不得有明显无组织 排放存在603.05.99.0表2车间空气中有害物质的最高允许浓度编号污染物最高允许浓度 / （mg-nT）编号污染物最高允许浓 度/ （mg-）1一氧化碳3052苯406二中苯10064氟化氢1.09二氧化硫152.2常用烟尘处理方法常用方法有：电捕法、焚烧法、干吸法、水洗法和油洗法等。（一）水洗法。就是将沥青烟气与洗涤水直接接触，经过传质和 传热过程，使焦油和烟尘冷凝下来，冷凝的焦油又将S02、HF等气 体洗掉。因水与焦油不相容，净化效率为70%-80%吸附焦油
10、的水不经 过处理不能排放，造成水的二次污染。一般采用水洗法与静电捕集焦 汕法。用水净化吸收S02. HF并降低烟气温度，再中和去除SO2 HF,然后经静电捕集器将焦油捕集下来。（二）焚烧法内燃法：挥发分在焙烧炉火道内焚烧； 外燃法：把挥发分和烟气引到炉外焚烧室焚烧由于敞开式环式焙烧炉烟气量大，焦油浓度低，处理需外加燃料、不经 济，现代阳极生产厂已不采用此法。（三）静电捕集焦油法目前80%以上的焙烧沥青烟气采用电捕法治理。电捕法原理：含有焦油的烟气通过电捕焦油器，焦油在电场作用下趋向 阳极放电而聚集收下。静电捕集焦油法和其他方法联合使用，焦油捕集效率可达98%（四）干吸法就是利用固体吸附剂表而对
11、沥青烟气中各组分的吸附能力的不同而进行 分离。吸附剂脱附再生后可以循环使用。常用的吸附剂有：焦炭粉粒、口云石粉、氧化铝粉。23常见的除尘设备（一）重力收尘器和惯性收尘器 重力收尘和是依靠重力或惯性力，利 用流体与固体的密度差，使它们发生相对运动而分离的操作。纬重力沉降室可收集大于50pm的粉尘，捕集微小颗粒效率低，可分离较大的颗粒。其收尘效率为40%60%,一般作为预收尘器处理。（-）旋风收尘器旋风收尘器是利用含尘气流旋转产生的离心力作用，将粉尘从气 流中分 离出来的气固分离设备。含尘气体切向进入旋风收尘器内，向 下作螺旋运 动，悬浮的颗粒在离心力作用下，甩向周边而与气流分离，然后沿筒壁落 下
12、，由下端排灰管排出。净化后的气体到达锥体下部后，在外螺旋气流中心 部分向上作螺旋运动（又称内螺旋流，英方向与外螺旋气流相同），然后由 上端排气管逸出。旋风除尘器如图2所示。1（三）过滤式收尘器含尘气体通过滤布滤纸或各种填充层等多孔过滤介质，尘粒被截留，而含尘气体被净化，这个过程称为过滤收尘。过滤收尘器一般 能捕集 小J- Igm的烟尘，收尘效率可达90 99%,属高效收尘设备。（四）电收尘设备电收尘是使含尘气体通过高压直流静电场，利用静电分离烟尘和 气体的 过程；电收尘一般分为四个过程：气体电离颗粒荷电荷电烟尘运动和荷 电颗粒放电。其工作原理如图3所示。盼尘电荷比息厂y、离子化区右7、 /O
13、*）地(-)图3电除尘mr.作示总图2.4焙烧炉烟气净化近年来，预焙阳极生产得到了较大发展，对于焙烧产生的沥青烟 气， 采用的净化方法有静电捕集法.氧化铝吸附净化法、焦粉吸附法 及碱吸收 法，约85%的厂家采用了静电捕集的净化处理方法。净化系统流程为：烟气T预除尘器T水喷淋系统T高压静电沥青烟气 捕集器T风机T烟囱。喷淋系统的作用是：水从特制的喷淋头流过时，在压缩空气的作用下 形成水雾，对高温烟气降温，同时沥青烟气受到水雾的调质，形 成大的颗 粒，进入电捕集器后易于荷电而被捕集。高压静电沥青烟气 捕集器由前电场 和后电场组成厂前后电场又分别由箱体、收尘极板（高 压电源正极性接地八 电晕丝（高压
14、电源负极性）、保温箱体、沥青收集斗组成。在72kV直流高 电压的作用下，电子向收尘极板运动，遇到沥青烟气后附着在烟气上，使烟 气带上负电荷，被阳极收尘板捕集而流到沥青收集斗内。沥青烟气电捕法净 化系统工艺流程图见图4。实现了沥青排放浓度低于50mg/m3,粉尘排放浓 度 26mg/m3图4沏育烟气电捕法挣化系统工艺浣捉图为了保证电捕焦油器的正常稳定运行，必须确保电场不被沥青和 粉尘 糊死，并防止着火，应采用以下技术措施：（一）在其前端建一套预收尘设施及阻火.灭火装置。采用管道式垂直沉降室，其规格为v5.0mx 151111使烟气流速rtl 13m/s突降至l520m/s,大颗粒粉尘沉降，小颗粒粉尘及部分沥青烟被沉降室内部多层迷宫形孔板阻隔，所捕集的粉尘通过其底部加热保温排灰斗排出，其 除尘效率达50%60%,经处理的烟气满足了电捕器的使用条件。（二）在沉降室和电捕器之间设一套管道式阻火器，阻止烟道明火带入电场和风机，有效保护设备不着火。（三）在预除尘进口电捕器进出口及内部增设
