水泥厂配料车间粉尘处理课程设计

1．水泥的概述：

水泥，粉状水硬性，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。

2．粉尘的介绍

粉尘是水泥工业的主要污染物。在水泥生产过程中，需要经过矿山开采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及成品包装等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉尘外溢，其中烘干及煅烧发生的粉尘排放zui为严重，约占水泥厂粉尘总排放量的70%以上，而很多水泥厂在建厂之初根本就没有考虑其窑炉或烘干机的除尘工艺，建成投产后甚至连一个简易的沉降室都没有，有少数厂虽然安装了除尘设施，却形同虚设，要么就是疏于管理而不能正常运行，要么就是白天运行晚上关闭，要么干脆就是一套应付检查的摆设而已，粉尘大多处于直接排放状态。有资料表明，目前我国大气粉尘污染主要源自于水泥、火电和冶金三大行业，其中水泥行业的排放量跃居*。据专家保守估计，我国水泥工业每年排放的粉尘总量超过1200万吨，约占水泥年产量的2.5%，而德国、美国日本等*国家，其水泥工业粉尘排放量仅占产量的0.01%左右，两者相差200多倍。我国相关标准规定的水泥厂允许排放浓度本来就高出*国家1-2倍，然而*国家却能做到达标排放，反而我们能够做到达标排放的水泥厂仅仅是凤毛麟角而已，绝大多数在标排放，且排放浓度动辄超过标准数十倍，甚至上百倍，这不能不令人深思、忧虑。每年所排放的一千余万吨粉尘，不仅造成环境的严重污染，同时造成了资源的巨大浪费。

3．水泥厂主要产尘源

粉尘污染源主要来自破碎机、烘干机、生料磨机立窑、水泥磨、包装机以及料库提升机、输送机等设备。其中烘干机和机立窑属于热力生产设备，其它均属机械通风生产设备。就收尘技术而言，热力生产设备的粉尘污染源治理难度大，尤其是机立窑烟尘，因治理技术、资金等方面的原因，长期以来得不到有效治理，是水泥企业粉尘污染治理的难点。石灰石、页岩、砂岩和其它体积较大的原材料均需破碎。破碎时产生粉尘。破碎后的石灰石转运至预均化堆场，然后输送到原料调配站与其它转运来的原料按比例混合，送至原料磨进行粉磨。在转运和粉磨的过程中，不断有粉尘产生。粉磨后的原料混合物称作生料。生料在生料库中均化后，送入窑中煅烧。生料的转运过程同样产生粉尘污染。从窑尾排出的气体含粉尘、SO2、NOX等污染物。生料在窑中煅烧成熟料，经冷却和储存，送至水泥磨与石膏等添加剂一起粉磨形成水泥。熟料冷却和转运、添加剂破碎与转运、水泥磨以及水泥选粉机等环节均排放粉尘。水泥转运、包装和散装时也存在粉尘排放问题。总之，物料的破碎、粉磨、堆放、转运、煅烧、冷却、包装和散装等过程是粉尘的排放源，另外，窑尾气体中还含有SO2、NOX等气态污染物。

4．水泥生产作业粉尘危害

粉尘是能在空气中浮游的固体微粒。由于粉尘的特殊性质、粒径的大小等因素，它对人体的危害很大。根据不同特性，粉尘可对机体引起各种损害。如可溶性有毒粉尘进入呼吸道后，能很快被吸收入血流，引起中毒；放射性粉尘，则可造成放射性损伤；某些硬质粉尘可损伤角膜及结膜，引起角膜混浊和结膜炎；粉尘堵塞皮脂腺和机械性刺激皮肤时，可引起粉刺、毛囊炎、脓皮病及皮肤皲裂等；粉尘进入外耳道混在皮脂中，可形成耳垢等。而且化学性质不同程度地在体内参与和干扰生化过程的程度和速度，一般的粉尘进入人体肺后，可能引起尘肺病，如硅、石棉、炭黑等。粉尘还对工业生产也有极大的影响。降低产品质量和机器工作精度、影响作业环境的能见度，有些粉尘在一定的条件下会发生爆炸。而且浓度超标的粉尘排放到大气中也造成环境污染，所以，除尘是很有必要的。再者，生产工作的环境内，存在工作人员是必要的，而由于物料破碎过程、振动筛的剪切压缩的尘化作用、物料在落到皮带上的运动诱导空气的尘化作用，在车间里产生粉尘并使得粉尘悬浮在空中或在空气中运动，这大大增加了粉尘的危害性。为了控制粉尘，减小其危害，提高车间的工作环境，有必要在车间内设置通风除尘系统进行除尘，使其达到排放标准后再进行排放。

水泥业发展迅猛造成水泥粉尘污染急剧上升，严重污染环境，影响人民生活。据专家透露，目前全国每年水泥粉尘排放量达 1000 多万吨，构成工业粉尘排放量的大头，是重要的空气污染源，治理水泥粉尘污染已刻不容缓。粉尘是水泥工业的主要污染物。粉尘对人体的危害，根据其理化性质、进入人体的量的不同，可引起不同的病变。如呼吸性系统疾病、局部作用、中毒作用等。将尘源有效的封闭，是防止粉尘外逸的一项有效的技术措施. 磨尾卸料口和除尘器出灰口，必须装锁风装置。物料输送应尽可能选用密闭性能好的输送设备，如斗式提升机、螺旋输送机等。

水泥生料靠用球磨机磨细，磨机出料时扬尘较多，加之生产上需要抽风引导物料流动，生料磨尾必然产生大量含尘废气，需要除尘器净化后排放。不是设计点的无规律的含尘气体，采用可靠的除尘设备加以处理净化后的废气即可通过排气管道排人车间外大气中。

二．设计任务

题目：水泥厂配料车间粉尘污染治理工程(课程)设计

1. 设计基础资料

计量皮带宽度:450mm

配料皮带宽度:700mm

皮带转换落差:500mm

设粉尘收集后,粉尘浓度为2000mg/m3,粉尘的粒径分布如下表.

2. 设计要求

排放浓度小于50 mg/m3

设计二级除尘系统,*级为旋风除尘器,第二级为电除尘器或者袋式除尘器.

计算旋风除尘器的分级除尘效率和除尘系统的总效率.

选择风机和电机

绘制除尘系统平面布置图

绘制除尘系统本体结构图

绘制除尘器本体结构图

编制设计说明书.

三．设计说明

    水泥厂配料车间粉尘的净化系统，采用集气罩收集粉尘，再分别经旋风除尘器和布袋除尘器进行净化除尘。

工艺流程如下：

集气罩→旋风除尘器→布袋除尘器→风机→烟囱

1.集气罩的设计

空气污染物在车间的扩散机理是污染物依附于气流的运动，就可以控制污染物的扩散和飞扬，从而达到改善车间内外空气环境质量的目的。局部排气通风方式，就是在局部污染源设置集气罩，将污染气流捕集起来并经净化装置净化后排至室外。这是控制车间空气污染zui常用、zui有效的方法。

密闭罩是将污染源的局部或整体密闭起来的一种集气罩。其作用原理是使污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内，仅在必须留出的罩上开口缝隙处吸入若干室内空气，使罩内保持一定负压，达到防止污染物外逸的目的。密闭罩的特点是，与其他类型集气罩相比，所需排风量zui小，控制效果，且不受室内横向气流的干扰。所以，在设计中应优先考虑选用。一般来说，密闭罩多用于粉尘发生源，常称为防尘密闭罩。

局部密闭罩是将局部产尘地点密闭起来。其特点是容积比较小，材料消耗少，排风量也少，工艺设备大部分露在罩子的外面，以方便设备的的操作和检修。一般适用于产尘点固定、含尘气流速度较小、且连续产尘而波动较少的地点，如皮带运输机的受料点、破碎机工作时粉尘处等。

1.1 破碎机的密闭罩

根据破碎机密闭罩的经验数据：

一破采用颚式破碎机，设其规格为：900*1200，其上部加料口收尘风量Q为3000m3/h，其密闭罩的规格为ф1200*1400。

二破采用立轴式破碎机，设其规格为ф1000*1500（H），其密闭罩规格可定为ф1200*1600（H）。

1.2 运输带的密闭罩

根据课程设计任务书的要求，该产尘点为带式传送输送机的落料点，所以选择局部密闭罩。其装置图如图1-1

1.3 密闭罩罩口断面速度的确定

    抽尘罩口的断面速度建议采用数据：在粗破碎工段小于或等于3.0m/s，一般取1.5～2.5 m/s ；在中、细破碎工段小于或等于 2.5 m/s ，一般取 0.6～2 m/s ；处理粉状物料时一般小于或等于 0.5 m/s 。

本设计按要求，该产尘的带式传送输送机为生料，属于中、细破碎工段，取 1.0 m/s。

1.4 密闭罩中的zui小负压值

密闭罩中zui适当的负压如下：块状物料，单层罩为10～15 Pa，双层罩为6～8Pa；粒状物料，单层罩为9～10Pa，双层罩为6～8Pa；粉末状物料，一般采用双层罩，建议负压值为 5～6 Pa。

本设计选择局部密闭罩后，上部罩zui小负压值△P＝5 Pa ，下部罩zui小负压值△P＝8 Pa 。

2.总风量的确定

2.1 运输机密闭罩的抽风量计算

本设计皮带转换落差为：500mm，配料皮带宽度为：700mm，计量皮带宽度：450mm。查设计手册得到局部密闭罩的排风量和阻力如表1-2：            

            表1-2   常见工艺设备密闭罩的排风量和阻力

则，本设计的局部密闭罩的排风量是0.7 m3/s =2520 m3/h，阻力为△P=200Pa。取罩口风速：1.6m/s，罩内气流：0.3m/s 。

2.2 破碎机的密闭罩的风量计算：

2.2.1一破破碎机风量计算：

由参考书《水泥厂大气污染物排放控制技术》查得，规格为900*1200的颚式破碎机破碎的上部加料口收尘风量Q1=2000m3/h，下部下料口收尘风量Q2=1000m3/h。则一破的风量为Q=3000m3/h 。

2.2.2二破破碎机的风量计算：

根据经验所得：吸风断面风速0.5～1m/s,对密闭罩取0.6m/s；面积：A=3.14×D2/4=3.14×1.42/4=1.54m；吸风量：Q=0.5×A=0.5×1.54=0.77m3/s=2772m3/h。根据经验所得，当物料落差<1.5m时，该规格的破碎机收尘风量为2000～3000符合要求。

2.3 总风量的计算

总抽风量Q计＝2520×6+2772×2+3000×2＝26664m3/h =7.4m3/s

安装质量较好的除尘系统初始运转时几乎不漏风，当运行一定时间后，即使运行正常、管理较好也会产生漏风。管网的漏风主要发生在法兰连接、调节套、清扫孔以及闸阀等处，考虑到漏风点数量主要取决于管网的长度及繁简程度，所以管网漏风量可按管网长度来确定，考虑漏风量后的总风量按下式计算，即

Q总=Q计﹙1+ψ?L﹚

=26664×﹙1＋0.009×21﹚=31703.5 m3/h=8.8 m3/s

式中，L为管道长度，m；ψ?为每1m长管道的漏风率，（对于设有清扫孔、调节装置和采用法兰连接的金属风管ψ?=0.008～0.01）本设计取0.009。