水泥厂除尘设计案例

泊头市新洁环保水泥行业除尘设计案例

一、水泥粉尘简介

水泥是世界上建筑材料中应用最为广泛的原料之一，水泥工业也是世界上能耗最高、物耗最高、污染物排放量最大的行业之一。水泥工业按污染特征分，属二类重污染企业。水泥生产给环境带来的主要是大气污染，污染物以（烟）粉尘为主，水泥生产几乎每道工序都伴随着粉尘的产生及排放。根据统计资料，水泥粉尘排放量历年都占工业粉尘排放总量的60～70%，居各工业部门粉尘排放量之首[1]。而水泥粉尘对环境的影响是很大的。水泥粉尘污染对人、农作物和植物等都会产生很大的危害作用。

本设计为省永春水泥厂2000t/d熟料水泥生产线技改工程项目的除尘设计。新型干法生产线窑尾排放是水泥厂最大的粉尘污染源，且将窑尾烟气用于烘干原料，并与原料磨共用一台除尘器。因此，窑尾系统的粉尘排放量占到整条生产线的二分之一强。世界发达国家对水泥窑的排放要求愈来愈严格，欧盟IPPC(综合污染预防与控制)指令(96、61、EC)关于《水泥制造业的最佳可用技术(BAT)与污染物排放指南》指出：采用袋除尘和电除尘技术，对应的排放控制水平为2O一30 mg／Nm3这份文件将成为欧洲各国制定排放标准的依据。有一些国家(如德国、荷兰)水泥工业粉尘排放甚至要求达10 mg／Nm3，尤其近年来“趋零排放”已为一种潮流[2]。而近几年来随着国家对新型干法水泥生产环保要求的不断提高，《水泥工业大气污染物排放标准》明确规定，“到2010年1月1日起，现有的水泥生产线窑尾粉尘排放浓度低于50mg／Nm3。”对水泥窑尾粉尘排放浓度作了严格的要求．规定现有的水泥窑电收尘器做到在生产工艺波动的情况下仍能正常运转．禁止非正常排放[3]。

二、设计概况

2.1工程概况

省永春水泥厂将新建一条2000t/d回转窑水泥熟料生产线，新线厂址选定永春一都镇仙友村，距省永春县城西110公里。该项目拟采用五级旋风预热及窑外分解的新型干法水泥生产工艺。根据《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-2004中规定自2005年1月1日起，新建水泥生产线窑尾排放浓度低于50mg／Nm3，单位产品排放量低于0.15kg/t。[5]

2.2基础资料

2.2.1地形、地质

拟建新生产线厂区在现有生产线南侧，属丘陵地貌，局部山坡起伏较大，基本呈阶梯状缓坡地形，地面高程在501～511米，地层覆盖土较厚，部分谷地已成为耕地，种植经济作物。

2.2.2气候特征

拟建区属亚热带季风型湿润气象区。所气象资料统计，年平均降水量为1700mm；年平均相对湿度为80%；年平均日照时数为1186.8小时；年最高温度38.5℃，最低温度-3.3℃，年平均气温20℃，历年最多风向为东风和东北风，最大风速26m/s，平均风速1.7m/s，最大风力10级，极端最高气温38.5℃，极端最低气温-3.3℃，年最小降雨量1500mm，最大降雨量2100mm。常年主导风向为东风，次主导风向为西北风，年平均风速2.3m/s。

2.2.3水文特征

流经本区的小河——一都溪又名碧溪自西北向东南经横口乡注入安溪县的清溪，是晋溪发源地之一。

一都溪为小河，具有山区小流域溪流的特征。流域面积150km2,河长110km，河宽1～15m，平均水面坡降2～3%; 流域极易为干旱和暴雨所影响，流量小而变化大，95%保证率的最枯流量约有2.0m3/s。

2.2.4窑尾废气特征

干法旋窑窑尾烟气的特点是：烟气量大，温度高，粉尘浓度高，粉尘细而粘、比电阻值高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变化较大[4]。

窑尾废气中（烟）粉尘的种类及粒径分布见表1-1，（烟）粉尘污染物产生量及排放量见表1-2。

表1-1 窑尾（烟）粉尘种类及粒径分布

表1-2 窑尾（烟）粉尘污染物产生量及排放

根据《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-2004中规定自2005年1月1日起，新建水泥生产线窑尾排放浓度低于50mg／Nm3，单位产品排放量低于0.15kg/t。[5] 2.3设计依据与原则

2.3.1依据

(1)水泥厂的环境影响评价报告书

（2）同类粉尘治理技术和经验

（3）《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）

（4）《大气污染防治技术及工程应用》

2.3.2原则

本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：

（1）基础数据可靠，总体布局合理。

（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。

（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；

（4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；

（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；

（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；

（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规和标准。

2.4工程设计的围

2.5设计参数

2.6方案比选

2.6.1 综述

目前，国外用于水泥窑尾除尘都是电、袋两大类收尘器。且根据《水泥工业除尘工程技术规》的规定，新型干法窑窑尾推荐使用袋式除尘器或电除尘器[6]。

国生产的袋除尘器、电除尘器每小时能处理几十到一百多万立方米风量的含尘废气，进口浓度允许超过100g／Nm3。排放浓度热力设备可控制在50mg／Nm3以下，通风设备可控制在30mg／Nm3以下。我国水泥回转窑据统计10%使用袋除尘器，90%使用电除尘器，但随着《水泥工业大气污染物排放标准》的出台，袋除尘器应用愈来愈多，国外均出现“电改袋”的现象。但袋、电除尘器由于除尘机理不同，应用情况，除尘效果也不尽相同[7]。

2.6.2 原理

电除尘器的收尘，主要是在高压电场中使气体电离，进入电场中的尘粒得以荷电，并在电场库仑力的作用下，荷电尘粒趋向收尘极，达到了收尘的目的。由于能量是直接作用在尘粒上，故能耗根低，且电除尘器由于除了缓慢转动的振打部件外，没有其他运动的部件，维护工作量小，运行费用较低，所以在各种除尘技术中具有显著的优越性。且净化效率高，处理量变动围大：根据条件和要求，可以设计能达到任意净化度(99％～99．9％)和处理量(从几个m3／h到几百万m3／h)的电除尘器，在设计中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率[8]。

袋除尘器是以织物纤维滤料采用过滤技术将空气中的固体颗粒进行分离的设备。目前主要有纤维过滤，膜过滤(表面覆膜)和粉尘层过滤，具体表现为：筛分，惯性碰撞；扩散，重力沉降等综合作用。目前，国外滤料表面覆膜过滤技术的应用，使袋除尘器的过滤机理都有所改变。这种技术对微细粉尘有更高的捕集率，将粉尘阻留在滤料表面，更容易剥离。国生产的袋除尘器可达到99．99%的除尘效率，已趋近“零排放”。

2.6.3存在的问题

他们各自亦存在着相应的问题。