水泥廠大氣污染物排放控制技術(shù)

前言

　　水泥工業(yè)是對礦物原料進(jìn)行開采、破碎、粉磨、煅燒等一系列加工處理，生產(chǎn)建筑工程用膠凝材料的重要原材料工業(yè)。水泥工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備多為大型、重型機(jī)械。這些生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行過程中對環(huán)境的影響，主要表現(xiàn)在對大氣環(huán)境的影響上。這些生產(chǎn)設(shè)備排出的污染物，按其存在的狀態(tài)可分為含塵氣體和氣體污染物。如果我們不對這些生產(chǎn)設(shè)備排出的污染物加以控制的話，水泥工業(yè)將是污染大氣環(huán)境最為嚴(yán)重的行業(yè)之一，其中以排放出的粉塵對大氣環(huán)境的污染最為嚴(yán)重，特別是干法水泥生產(chǎn)線。從礦石開采到水泥成品包裝出廠，干法水泥生產(chǎn)的整個工藝流程的各個環(huán)節(jié)，都會產(chǎn)生大量的粉塵。當(dāng)前，我國水泥工業(yè)年粉塵排放量約占水泥總產(chǎn)量的3.5％。這些污染物的排放，如果不嚴(yán)加控制，不僅會對人體、動植物、大氣環(huán)境和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品等造成很大的危害，而且會制約我國水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?！　?0世紀(jì)50年代，德國洪堡公司發(fā)明了懸浮預(yù)熱器窯（SP窯），但當(dāng)時沒能推廣，主要原因是原料的預(yù)均化和收塵問題未得到徹底解決。直到20世紀(jì)60年代中后期，隨著原料預(yù)均化技術(shù)的日益成熟和收塵技術(shù)的進(jìn)步，懸浮預(yù)熱器窯才得以迅速發(fā)展。從20世紀(jì)70年代中期開始，以預(yù)分解窯（NSP窯）為代表的新型干法生產(chǎn)技術(shù)，由于具有能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)能力高、自動化程度高、污染物排放量低等一系列優(yōu)點(diǎn)而得以快速發(fā)展，成為世界水泥工業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)。我國從“七五”計(jì)劃開始就制定了水泥工業(yè)以發(fā)展新型干法窯為主的政策，使得我國新型干法生產(chǎn)技術(shù)得以迅猛發(fā)展。特別是近些年來，國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展推動了我國水泥工業(yè)的快速發(fā)展。截至2006年，我國新建的新型干法熟料生產(chǎn)線（含改造達(dá)到此規(guī)模的）已有704條，按設(shè)計(jì)規(guī)模能力計(jì)算，熟料總產(chǎn)量已達(dá)51480萬t。2006年我國水泥產(chǎn)量已突破12億t，連續(xù)22年雄居世界首位，其中新型干法生產(chǎn)線的水泥產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比例已躍升到45％以上?！　‘?dāng)前，新型干法生產(chǎn)線規(guī)模越來越大，因此，必須加強(qiáng)對環(huán)境的保護(hù)，我國水泥工業(yè)對排放污染物治理的任務(wù)將更加艱巨。為了適應(yīng)國家對環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)格以及對水泥工業(yè)污染物控制要求不斷提高的形勢，出版有關(guān)污染物治理技術(shù)的專著就顯得越來越重要，特別是涉及水泥工業(yè)污染物排放的控制工藝、控制裝備、管道系統(tǒng)及其附屬設(shè)施的綜合專著更為重要?！　”緯谝蛔髡邉⒑髥⑹翘旖蛩喙I(yè)設(shè)計(jì)研究院教授級高級工程師，也是我?guī)资甑睦贤隆Ｋ麖氖滤喙I(yè)污染物治理技術(shù)的設(shè)計(jì)和研究工作已經(jīng)40余年，在不同歷史時期均參與了重大科研設(shè)計(jì)項(xiàng)目的研究和設(shè)計(jì)工作，先后獲得國家科技進(jìn)步二等獎和全國科技大會頒發(fā)的獎狀。他在水泥工業(yè)大氣污染治理專業(yè)上理論功底扎實(shí)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富。在幾十年的工作實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，潛心鉆研技術(shù)，在技術(shù)刊物和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文30余篇，專著有《電收塵器的理論、設(shè)計(jì)、使用》，曾擔(dān)任《水泥廠收塵》、《工業(yè)防塵手冊》和《新型干法水泥實(shí)用技術(shù)全書》部分章節(jié)的撰寫和《粉體工學(xué)技術(shù)詞典》的編譯工作；歷年翻譯的有關(guān)除塵技術(shù)的英、俄、日文專著和文獻(xiàn)約百余萬字。

內(nèi)容概要

本書旨在配合國家對環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格的趨勢編寫而成，作者根據(jù)多年從事水泥工業(yè)污染物治理技術(shù)和制造相關(guān)設(shè)備積累的經(jīng)驗(yàn)，從水泥生產(chǎn)基礎(chǔ)知識、收塵工藝、收塵管道的設(shè)計(jì)和計(jì)算、收塵裝置、水泥廠收塵系統(tǒng)的附屬設(shè)施和水泥廠窯尾有害氣體防治的角度入手，以大量的圖、表和計(jì)算等方式進(jìn)行敘述，是水泥廠大氣污染物排放控制的技術(shù)工具書，可供水泥廠設(shè)計(jì)人員、大專院校師生及相關(guān)人員使用。

書籍目錄

1 基礎(chǔ)知識　1.1 概述　　1.1.1 保護(hù)環(huán)境是人類生存的基本要求　　1.1.2 水泥工業(yè)污染物排放對大氣的污染　　1.1.3 我國《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的制訂和進(jìn)展　　1.1.4 新修訂標(biāo)準(zhǔn)（GB 4915—2004）的水平　　1.1.5 目前水泥廠窯尾污染物排放不達(dá)標(biāo)的原因分析　1.2 水泥生產(chǎn)的基本知識　　1.2.1 水泥生產(chǎn)方法分類　　1.2.2 水泥生產(chǎn)的工藝流程　1.3 氣體的主要物理性質(zhì)　　1.3.1 溫度　　1.3.2 壓力　　1.3.3 氣體狀態(tài)方程式　　1.3.4 密度和比容　　1.3.5 摩爾（mole）和摩爾容積　　1.3.6 水泥廠主機(jī)氣體的密度　　1.3.7 黏度　　1.3.8 雷諾數(shù)　　1.3.9 馬赫數(shù)　　1.3.10 比熱　　1.3.11 干空氣的物理參數(shù)　　1.3.12 可燃?xì)怏w的爆炸性　1.4 混合氣體的主要物理性質(zhì)　　1.4.1 總壓力和分壓力　　1.4.2 總?cè)莘e和分容積　　1.4.3 混合氣體的成分表示法　　1.4.4 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量　　1.4.5 混合氣體的氣體常數(shù)　　1.4.6 質(zhì)量成分與容積成分的換算　　1.4.7 混合氣體分壓力的計(jì)算　　1.4.8 混合氣體的比熱　1.5 濕氣體的性質(zhì)　　1.5.1 濕氣體的定義　　1.5.2 濕氣體的總壓力　　1.5.3 未飽和濕氣體和飽和濕氣體　　1.5.4 氣體濕度　　1.5.5 氣體濕含量　　1.5.6 濕氣體的露點(diǎn)　　1.5.7 濕氣體的密度　1.6 粉塵的物理性質(zhì)　　1.6.1 粉塵的分類　　1.6.2 粉塵的危害　　1.6.3 粉塵的密度　　1.6.4 粉塵的比表面積　　1.6.5 粉塵的粒徑和粒徑分布　　1.6.6 粉塵的黏附性　　1.6.7 粉塵的潤濕性（親水性）　　1.6.8 粉塵的荷電性和導(dǎo)電性　　1.6.9 粉塵的休止角和滑動角　　1.6.10 粉塵的磨損性　　1.6.11 粉塵的爆炸性　　1.6.12 水泥廠常見粉塵的比熱　1.7 含塵氣體的性質(zhì)　　1.7.1 氣體的狀態(tài)　　1.7.2 氣體的含塵濃度　　1.7.3 含塵氣體在不同狀態(tài)下的技術(shù)術(shù)語　　1.7.4 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和工作狀態(tài)的換算　　1.7.5 氣體的密度概念與換算　　1.7.6 煙氣密度　　1.7.7 干含塵氣體的密度　　1.7.8 漏風(fēng)量的計(jì)算2 水泥廠的收塵工藝　2.1 水泥廠的大氣污染物　　2.1.1 粉塵　　2.1.2 窯尾廢氣中的有害氣體　2.2 主要工藝生產(chǎn)設(shè)備收塵技術(shù)參數(shù)　　2.2.1 水泥窯　　2.2.2 機(jī)立窯與收塵有關(guān)的參數(shù)　　2.2.3 各種磨機(jī)氣體與收塵有關(guān)的參數(shù)　　2.2.4 烘干機(jī)氣體與收塵有關(guān)的參數(shù)　　2.2.5 熟料篦式冷卻機(jī)與收塵有關(guān)的參數(shù)　　2.2.6 國外水泥廠主要工藝生產(chǎn)設(shè)備與收塵有關(guān)的技術(shù)參數(shù)　2.3 輔助工藝生產(chǎn)設(shè)備收塵的主要參數(shù)　　2.3.1 輔助生產(chǎn)工段和設(shè)備收塵的參數(shù)　　2.3.2 不同物料的揚(yáng)塵程度　2.4 主要生產(chǎn)工藝設(shè)備的收塵　　2.4.1 回轉(zhuǎn)窯窯尾的廢氣處理　　2.4.2 立窯的收塵　　2.4.3 烘干機(jī)收塵　　2.4.4 熟料篦式冷卻機(jī)的收塵　　2.4.5 磨機(jī)的收塵　　2.4.6 防爆閥的設(shè)計(jì)　　2.4.7 部分大中型新型干法水泥生產(chǎn)線窯頭和窯尾配備的增濕塔和收塵器　2.5 輔助生產(chǎn)設(shè)備的收塵　　2.5.1 氣力提升泵的收塵　　2.5.2 氣力提升泵向儲庫輸送物料的收塵　　2.5.3 鏈斗輸送機(jī)的收塵（吸塵點(diǎn)在進(jìn)料端和卸料端）　　2.5.4 斗式提升機(jī)的收塵　　2.5.5 裙板喂料機(jī)的收塵　　2.5.6 螺旋輸送機(jī)的收塵　　2.5.7 空氣輸送斜槽的收塵　　2.5.8 拉鏈機(jī)的收塵　　2.5.9 回轉(zhuǎn)篩的收塵　　2.5.10 振動篩的收塵　　2.5.11 電磁振動給料機(jī)的收塵　　2.5.12 包裝機(jī)系統(tǒng)的收塵　　2.5.13 水泥散裝頭的收塵　　2.5.14 膠帶機(jī)犁式卸料器的收塵　　2.5.15 膠帶輸送機(jī)的收塵　　2.5.16 圓盤給料機(jī)的收塵　　2.5.17 空氣螺旋輸送泵喂料倉的收塵　　2.5.18 螺旋輸送泵向儲庫輸送物料收塵　　2.5.19 倉式輸送泵的收塵　　2.5.20 倉式泵向儲庫輸送物料的收塵　　2.5.21 均化庫、儲庫和料倉的收塵　　2.5.22 破碎機(jī)的收塵　　2.5.23 振動喂料機(jī)喂料到膠帶輸送機(jī)的收塵　　2.5.24 裙板或膠帶喂料機(jī)喂料到膠帶輸送機(jī)的收塵　　2.5.25 錘式破碎機(jī)出料到膠帶輸送機(jī)的收塵　　2.5.26 膠帶輸送機(jī)下料到膠帶輸送機(jī)的收塵　　2.5.27 膠帶輸送機(jī)下料到料倉的收塵　　2.5.28 空氣輸送斜槽下料到料倉的收塵　　2.5.29 斗式提升機(jī)下料到料倉的收塵　　2.5.30 平面篩的收塵3 收塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算　3.1 收塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則　　3.1.1 設(shè)計(jì)總則　　3.1.2 一般技術(shù)規(guī)定　　3.1.3 水泥廠收塵器設(shè)計(jì)、選型和銷售人員須知　3.2 收塵系統(tǒng)管道　　3.2.1 收塵系統(tǒng)管道的重要性　　3.2.2 管道直徑　　3.2.3 管道直徑的標(biāo)準(zhǔn)化　　3.2.4 含塵氣體管道的鋼板厚度　　3.2.5 管道的附件　3.3 管道壓力損失計(jì)算　　3.3.1 壓力損失計(jì)算的技術(shù)術(shù)語　　3.3.2 壓力損失計(jì)算　　3.3.3 比壓損的修正　　3.3.4 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算步驟　　3.3.5 管道系統(tǒng)壓力損失計(jì)算舉例　3.4 收塵管道系統(tǒng)的布置　　3.4.1 收塵管道系統(tǒng)的布置方式　　3.4.2 收塵系統(tǒng)中管道布置的要求　　3.4.3 管道的交匯　　3.4.4 管道三通點(diǎn)的設(shè)計(jì)　　3.4.5 管道的彎管和彎頭　　3.4.6 管道的傾斜角度　　3.4.7 分叉管道　　3.4.8 膨脹節(jié)　　3.4.9 管道支座的結(jié)構(gòu)　　3.4.10 煤粉管道設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)　　3.4.11 水泥廠熱風(fēng)管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)　　3.4.12 熱風(fēng)管道皺癟原因分析及設(shè)計(jì)改進(jìn)措施　3.5 管道支座反力的計(jì)算　　3.5.1 管道空間角的計(jì)算　　3.5.2 管道負(fù)荷的計(jì)算　　3.5.3 管道支座反力計(jì)算舉例　　3.5.4 管道支座間的最大允許跨度　　3.5.5 繪制收塵管道系統(tǒng)圖　3.6 管道及其附件施工圖　　3.6.1 彎頭施工圖　　3.6.2 管道連接施工圖　　3.6.3 管道法蘭施工圖　　3.6.4 支管施工圖　　3.6.5 吸風(fēng)罩與排風(fēng)設(shè)備相連接的施工圖　　3.6.6 風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口帶導(dǎo)向葉片彎頭的施工圖（見圖3.6.8）　　3.6.7 風(fēng)機(jī)出口管道（帶保護(hù)網(wǎng)）的施工圖　　3.6.8 管道上測孔的位置　　3.6.9 管道上的清掃孔　　3.6.10 收塵器出風(fēng)管的支座　　3.6.11 各種閥門　　3.6.12 袋收塵器反吹清灰切換閥的不同結(jié)構(gòu)見圖3.6.224 收塵裝置　4.1 收塵器總論　　4.1.1 分類　　4.1.2 主要性能指標(biāo)　　4.1.3 選型要點(diǎn)　　4.1.4 林格曼（Ringemann）煙色黑度圖　4.2 沉降室和慣性收塵器　　4.2.1 沉降室　　4.2.2 慣性收塵器　4.3 旋風(fēng)收塵器　　4.3.1 工作原理　　4.3.2 旋風(fēng)收塵器的設(shè)計(jì)　　4.3.3 影響旋風(fēng)收塵器性能的因素　　4.3.4 旋風(fēng)收塵器的分類　　4.3.5 選型要點(diǎn)　4.4 電收塵器　　4.4.1 我國水泥工業(yè)電收塵技術(shù)的發(fā)展概況　　4.4.2 電收塵器的基本原理　　4.4.3 電收塵器的結(jié)構(gòu)概述　　4.4.4 電控設(shè)備　　4.4.5 引進(jìn)的魯奇（lurgi）公司電收塵器技術(shù)簡介　　4.4.6 電收塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算　　4.4.7 電收塵器的改造　　4.4.8 影響電收塵器性能的主要環(huán)節(jié)　　4.4.9 電收塵器的腐蝕　　4.4.10 基礎(chǔ)負(fù)荷的計(jì)算　4.5 袋收塵器　　4.5.1 袋收塵器的優(yōu)缺點(diǎn)　　4.5.2 我國水泥工業(yè)袋收塵器技術(shù)的發(fā)展概況　　4.5.3 袋收塵器工作原理與用途　　4.5.4 袋收塵器的分類　　4.5.5 袋收塵器的清灰　　4.5.6 袋收塵器性能的評價　　4.5.7 袋收塵器的選型計(jì)算　　4.5.8 袋收塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)　　4.5.9 袋收塵器的濾料　　4.5.10 低氣布比和高氣布比袋式收塵器的比較　　4.5.11 袋收塵器的考核指標(biāo)　　4.5.12 袋收塵器在水泥工業(yè)的應(yīng)用　　4.5.13 聲波清灰器5 水泥廠收塵系統(tǒng)的附屬設(shè)施　5.1 干法窯窯尾煙氣的調(diào)質(zhì)　　5.1.1 增濕塔的基本功能　　5.1.2 增濕塔的類型　　5.1.3 增濕塔的型式　　5.1.4 單筒增濕塔的結(jié)構(gòu)　　5.1.5 增濕塔主要參數(shù)的確定　　5.1.6 噴霧裝置　　5.1.7 增濕塔在窯尾廢氣處理系統(tǒng)中的布置方案　　5.1.8 噴水系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)　　5.1.9 增濕塔選型和外形尺寸的確定　　5.1.10 增濕塔濕底的原因和預(yù)防　　5.1.11 現(xiàn)有魯奇型增濕塔的性能指標(biāo)　5.2 高溫氣體冷卻器　　5.2.1 分類和特征　　5.2.2 冷空氣直接混入高溫氣體的冷卻器　　5.2.3 自然風(fēng)冷冷卻器　　5.2.4 強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻器　　5.2.5 強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻器的應(yīng)用　5.3 通風(fēng)機(jī)　　5.3.1 通風(fēng)機(jī)的種類　　5.3.2 通風(fēng)機(jī)的主要性能參數(shù)　　5.3.3 通風(fēng)機(jī)特性曲線　　5.3.4 通風(fēng)機(jī)的選型計(jì)算　　5.3.5 選擇通風(fēng)機(jī)注意事項(xiàng)　5.4 煙囪　　5.4.1 煙囪的功能　　5.4.2 煙囪的結(jié)構(gòu)　　5.4.3 煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算　　5.4.4 煙囪高度的選擇　　5.4.5 窯尾鋼制煙囪　　5.4.6 煙囪設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)　　5.4.7 煙囪的附屬設(shè)施　5.5 匯風(fēng)箱　　5.5.1 匯風(fēng)箱的功能　　5.5.2 匯風(fēng)箱規(guī)格的確定　　5.5.3 匯風(fēng)箱強(qiáng)度的計(jì)算　5.6 收塵器和管道的保溫　　5.6.1 設(shè)置保溫的原則　　5.6.2 水泥廠常用的保溫材料　　5.6.3 保溫層保護(hù)層的作用　　5.6.4 保溫層厚度的確定　　5.6.5 保溫層的設(shè)計(jì)　　5.6.6 收塵器保溫層的施工6 水泥廠窯尾有害氣體的防治　6.1 水泥窯系統(tǒng)SO2的污染與防治　　6.1.1 有害氣體防治的重要性　　6.1.2 煤燃燒時SO2的生成量　　6.1.3 水泥窯系統(tǒng)SO2的生成　　6.1.4 水泥熟料煅燒SO2的排放量　6.2 水泥系統(tǒng)NOX的污染與防治　6.3 排堿旁路放風(fēng)系統(tǒng)附錄I參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　空氣污染控制技術(shù)涉及眾多的工程問題，為了正確設(shè)計(jì)污染控制系統(tǒng)和合理選擇污染控制設(shè)備，掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識十分重要。如水泥生產(chǎn)的基本知識（這點(diǎn)對其他行業(yè)人員承擔(dān)水泥廠收塵任務(wù)時尤為重要）、氣體和固體顆粒的特性以及空氣污染控制技術(shù)的專業(yè)術(shù)語等。雖然這些基礎(chǔ)知識在許多文獻(xiàn)上也有介紹，但為了便于讀者應(yīng)用和查閱，現(xiàn)將與水泥廠大氣污染物控制技術(shù)的有關(guān)基礎(chǔ)知識？匯集如下。　　1.1概述1.1.1保護(hù)環(huán)境是人類生存的基本要求　　環(huán)境是人類賴以生存的基礎(chǔ)。人類在與自然的斗爭中，運(yùn)用自己的智慧，通過勞動不斷地改造自然，創(chuàng)造了新的生產(chǎn)條件。然而，由于認(rèn)識能力和科學(xué)技術(shù)水平的限制，人們在改造環(huán)境的過程中，往往會造成對環(huán)境的污染和破壞?！　…h(huán)境由三要素組成，即空氣、水和土壤。保護(hù)環(huán)境就是保護(hù)空氣、水和土壤三者的自然平衡，使其不遭到任何嚴(yán)重的破壞。所以保護(hù)環(huán)境和維持生態(tài)平衡，保護(hù)人們的身體健康，防止機(jī)體在環(huán)境的影響下產(chǎn)生變異和退化，減少或消除有害物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，保護(hù)自然資源的恢復(fù)和擴(kuò)大再生產(chǎn)，以利于人類生命的活動，這些都是人類從事工業(yè)生產(chǎn)所必須遵循的基本原則，否則就會受到大自然的懲罰。這是人們在長期生產(chǎn)實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)。所以我國將環(huán)境保護(hù)列為基本國策之一?！　】諝馕廴境祟惢顒拥娜藶橐蛩赝猓?dāng)然還有自然界的原因。雖然自然界的污染源所占比例很大，但是污染物的比質(zhì)量流量很小，而排放面積卻非常大，而且排放時卒相當(dāng)大的高度上，因此對環(huán)境的污染幾乎可以略而不計(jì)，可以說主要危害環(huán)境的是來自人類污染源排放的污染物。這些污染物包括對人、動物、植物等有害的氣體、液體和固體顆粒物?！　÷?lián)合國世界衛(wèi)生組織曾將空氣污染解釋如下：“當(dāng)在大氣中有一種或數(shù)種污染物以某一濃度存在一定的時間，對人、動物、植物造成損害或降低了其良好狀態(tài)，這時空氣就被污染了……”也可簡單地理解為：“當(dāng)空氣成分與‘純凈空氣’的成分不一樣時，就可認(rèn)為空氣被污染了?！睘榱藢Α凹儍艨諝狻庇幸粋€定量的解釋，便將海平面上在通常條件下干燥空氣的成分當(dāng)作“純凈空氣”的標(biāo)準(zhǔn)。海平面干燥空氣的成分見表1.1.1 　　……

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