水泥爐窯除塵與設(shè)備分析

水泥爐窯除塵技術(shù)與設(shè)備分析摘要：水泥在中國大規(guī)模建設(shè)過程中發(fā)揮著重要作用，但水泥生產(chǎn)中排放的煙氣對環(huán)境的污染非常嚴重，超標排放的現(xiàn)象依然普遍存在，而合理的除塵技術(shù)及設(shè)備設(shè)計是解決問題的關(guān)鍵。文章根據(jù)水泥的生產(chǎn)特點，通過分析目前常用的水泥爐窯除塵技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用情況，對今后水泥爐窯除塵技術(shù)及設(shè)備的設(shè)計給予積極建議。關(guān)鍵詞：水泥爐窯；除塵；煙氣TechnologyandEquipmentAnalysisofCementkilnAbstract:TheproductionofcementkilnswhoseduetpollutionwasseriouswasstilloccupiedimportantlyinChinesewidebuilding.Thephenomenonofexcessivedischargewascommon,andthedesignofunreasonabledustcleaningsystemwasthekeyfactors.BasedonthetraitsofCementKiln,positiveproposalfordesignofTechnologyandEquipmentwastabledbyanalyzingapplicationofdustcleaningTechnologyandEquipment.Keywords:CementKiln;dustcleaning;fluegas近些年，隨著改革開放，國民經(jīng)濟進入高速發(fā)展階段，全國各地的大規(guī)模土木工程也如雨后春筍般出現(xiàn)，水泥制造業(yè)應(yīng)運步入輝煌時期。據(jù)環(huán)境統(tǒng)計報告顯示，1995年立窯水泥產(chǎn)量業(yè)已達到3.8億t，占當(dāng)時全國水泥產(chǎn)量的80%，雖然到2000年和2005年，立窯水泥占全國水泥總產(chǎn)量的比例下降到70%左右，但其實際產(chǎn)量卻在不斷增長，2000年達到4.5億t，2005年達到6.4億t[1]。而立窯水泥生產(chǎn)中的粉塵污染也日趨嚴重，我國水泥粉塵排放量占工業(yè)粉塵總排放量的70%，其中立窯水泥占全國水泥業(yè)的70%以上。2004年政府迫于環(huán)保壓力重新修訂《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》，規(guī)定水泥煙塵排放低限標準為50mg/m3，同時要求除塵設(shè)備必須與主機設(shè)備同步運行。而大部分立窯水泥廠的生產(chǎn)設(shè)備比較簡陋，除塵效果不理想，煙塵難以達到排放標準，所以新標準的制定對這些立窯水泥廠的除塵技術(shù)及設(shè)備都是極大的挑戰(zhàn)。立窯水泥生產(chǎn)線由于建設(shè)較早，當(dāng)時對環(huán)保要求也不高，因此只有少數(shù)裝有除塵器，且多采用沉降的方式除塵。隨著更為嚴格的排放標準出臺和人們環(huán)保意識的逐漸增強，尤其是靠近大中型城市的立窯廠，設(shè)置電除塵器和袋式除塵器的逐漸增多。但是，立窯操作不穩(wěn)定，濕度大易結(jié)露，熱工制度也不完善，工況參數(shù)變化大，這些都是影響電除塵器和袋式除塵器。立窯水泥生產(chǎn)過程中煙塵彌漫，是水泥廠的主要污染源頭，不僅含有大量粉塵，還含有SO2和HF等有毒、腐蝕性的氣體，給周邊環(huán)境和居民健康造成嚴重影響，所以立窯水泥廠關(guān)鍵要做好粉塵的排放回收工作。筆者從立窯水泥的生產(chǎn)特點出發(fā)，通過比較分析以下常用除塵技術(shù)和設(shè)備，對水泥立窯除塵給予建議。1立窯水泥的生產(chǎn)特點[2]水泥立窯為半干法生產(chǎn)，采用干磨成球煅燒工藝，操作方式有明火、淺暗火、暗火及深暗火煅燒等，立窯的煙塵組成見表1。表1立窯煙塵組成生產(chǎn)能力料球水分（%）煙氣粉塵產(chǎn)量（t/d）熱耗（kJ/kg）組成（%）溫度（℃）露點（℃）煙氣量（g/m3）含塵量（g/m3）粒度（%）CO2COO2＜10u＜80u130～2904000～460012～2015～252～34～1060～18030～502～5×1043～710～1560～75從表1可以看出，立窯生產(chǎn)具有以下特點：水泥立窯廢氣中粉塵的濃度一般為3～7g/m3而且顆粒較粗，煙氣量大，機立窯煙氣量為2×104～5×104m3/h；與一般廢氣相比較，立窯廢氣的溫度高，一般為60～180℃，有時高達450℃，濕度大到12%～20%，且煙氣參數(shù)隨各立窯水泥廠配料和煅燒方式的不同而出現(xiàn)較大變化。煙氣中除含12%～20%的水分外，還含有大量的SO2、CO、O以及煤焦油煙霧等，造成煙氣露點高，易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，致使煙氣極其粘稠，導(dǎo)致除塵設(shè)備上的粉塵不容易清理。由于立窯采用氟、硫復(fù)合礦化劑配料煅燒，故廢氣中含有有害的腐蝕性氣體SO2、HF等，腐蝕性較強，比電阻變化幅度較大；按照清灰方法又可分為濕式電除塵器和干式電除塵器。濕式電除塵器利用噴水、噴霧以及溢流等方式，在收塵極上形成水膜，將粘附在極表面的粉塵顆粒沖走；干式電除塵器利用振動等方法，使沉積在收塵極表面上的粉塵脫落，收集在灰斗中。根據(jù)氣流方向可分立式和臥式兩種，除塵效率均達90%。立式電除塵器一般制成管狀，氣流由下而上，常在正壓下操作；臥式電除塵器中氣流水平流動，具有分離效率較高，維修方便等特點。其中臥式立式高壓靜電除塵器主要是利用除塵器和其頂部排氣筒形成的煙囪效應(yīng)，達到自然抽風(fēng)的效果，無需引風(fēng)機，具有投資少，運行費用低，日常維護簡單等優(yōu)點，其工藝圖如圖2所示。雖然高壓靜電除塵器處理氣體的范圍大、效率高的優(yōu)點非常突出，但也有不足之處：設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備調(diào)運、安裝以及維護治理水平較高；其次對粉塵有一定的選擇性，無法捕獲比電阻較小的粉塵；而且在某些企業(yè)的實用效果達不到設(shè)計要求。自動噴水器自動噴水器排氣管立式高壓靜電除塵器立窯煙氣進氣管排氣管立式高壓靜電除塵器立窯煙氣進氣管立窯成球盤干灰塵立窯成球盤干灰塵圖2立式高壓靜電除塵工藝圖2.4袋式除塵[7]袋式除塵器是利用粉塵通過濾布時因篩分、慣性、粘附、擴散及靜電等作用來手機廢氣中的粉塵來達到凈化的目的。袋式除塵器具有以下優(yōu)點：除塵效率高，高達99%以上；適應(yīng)強，可以捕獲不同性質(zhì)的粉塵；使用靈活，處理風(fēng)量由數(shù)百到數(shù)十萬立方米不等；結(jié)構(gòu)簡單，主要由箱體、濾袋、清灰裝置、灰斗和除塵裝置組成，維護簡單；工作穩(wěn)定，便于回收干料，無需處理污泥、腐蝕等問題。常用的袋式除塵主要分為脈沖噴吹式袋除塵器和反吹風(fēng)式除塵器。脈沖噴吹式袋除塵器的機理：含塵煙氣由進風(fēng)口經(jīng)除塵器本體下部進入灰斗，大顆粒煙塵由于慣性碰撞,自然沉降入灰斗，其他塵粒隨氣流上升進入各個袋室，經(jīng)濾袋過濾后，粉塵被阻留在濾袋外面，凈化后的氣體由濾袋內(nèi)部進入箱體，再通過袋口和上箱體出風(fēng)口排入大氣。濾袋外面所附積的粉塵隨時間不斷增加，從而導(dǎo)致除塵器本身的阻力也逐漸升高，當(dāng)阻力達到設(shè)定值，清灰控制器發(fā)出信號，壓縮空氣經(jīng)脈沖閥、噴吹管上的噴嘴以極短的時間向濾袋噴射，使濾袋高速膨脹、高頻振動，外加逆氣流的作用，使濾袋外側(cè)所附塵餅變形脫落。反吹風(fēng)式除塵器的機理：含塵煙氣由進風(fēng)口經(jīng)除塵器本體上部進入進氣室，大顆粒的煙塵因慣性落入灰斗，其余煙塵進入濾袋，經(jīng)內(nèi)表面過濾凈化后的氣體進入袋室經(jīng)出氣管道進入大氣。除塵器運行一段時間后，濾袋內(nèi)表面捕集的粉塵層增厚，除塵器的運行阻力上升，當(dāng)增加一定值后，微機關(guān)閉排風(fēng)閥，打開反吹風(fēng)閥，使原來膨脹的濾袋在反吹風(fēng)的作用下壓癟變形，達到清掉濾袋內(nèi)表面附著粉塵的目的。其工藝流程如圖3。上述兩種除塵器雖然都是布袋除塵器，都采用壓縮空氣進行清灰，但兩者原理有明顯的不同，脈沖噴吹式除塵器的煙氣由除塵器本體下部進入(下進風(fēng))，粉塵是被阻留在濾袋外面，濾袋由癟至膨脹進行清灰，反吹風(fēng)式袋除塵器的煙氣由除塵器本體上部進入(上進風(fēng))，粉塵被阻留在濾袋內(nèi)表面，濾袋由膨脹至癟進行清灰。變頻風(fēng)機變頻風(fēng)機排灰排灰二次利用或移除圖3反吹風(fēng)式除塵器工藝流程圖與反吹風(fēng)式袋除塵器相比，脈沖噴吹式袋除塵器采用脈沖清灰，過濾風(fēng)速大大提高，使立窯收塵裝置的體積和造價有所降低。但因為采用滌倫針制氈濾料，故要嚴格控制煙氣進口溫度，以免燒袋。日常維護時高頻率的換袋以及破袋經(jīng)常造成煙氣短路，氣體排放仍然未達到國家環(huán)保標準而飽受詬病。反吹風(fēng)式袋除塵器的過濾風(fēng)速只有前者的三分之一，且過濾面積較大，分成多個獨立室可同時進行清灰，外排氣體能夠穩(wěn)定地滿足國家標準。3結(jié)語由于水泥立窯排放煙氣的溫度、濕度和含塵量受煅燒工藝的影響有很大的波動性，而且煙氣中的SO2和HF等酸性物質(zhì)易腐蝕除塵設(shè)備，造成現(xiàn)在大部分的立窯除塵設(shè)備的除塵效果并不理想。高壓靜電除塵器和袋式除塵器的除塵效率較高，若使用得當(dāng)，排放的煙氣可以滿足國家環(huán)保標準，但高昂的初投資、運行費用、繁瑣的日常維護以及煅燒工藝的限制使眾多水泥廠望而卻步。所以今后應(yīng)限定對除塵器影響較大的主要參數(shù)的波動范圍，并以此來改造、設(shè)計除塵器，同時要加強對收集的粉塵或污泥的循環(huán)利用，以期解決保護環(huán)境成本與生產(chǎn)成本的矛盾關(guān)系。參考文獻：[1]袁文獻,等.水泥立窯除塵分析.中國硅酸鹽學(xué)會環(huán)境保護分會2005年學(xué)術(shù)年會論文集[D].2005.[2]龔先政,聶祚仁,王志安.北京水泥生產(chǎn)過程中的環(huán)境負荷研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報.2006,28(3):121～124.[3]曹永敏.幾種立窯除塵裝置使用狀況分析[J].水泥.199