1．水泥的概述：

水泥，粉狀水硬性，加水?dāng)嚢韬蟪蓾{體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起。用它膠結(jié)碎石制成的混凝土，硬化后不但強(qiáng)度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。

2．粉塵的介紹

粉塵是水泥工業(yè)的主要污染物。在水泥生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)過礦山開采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨及成品包裝等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉塵外溢，其中烘干及煅燒發(fā)生的粉塵排放zui為嚴(yán)重，約占水泥廠粉塵總排放量的70%以上，而很多水泥廠在建廠之初根本就沒有考慮其窯爐或烘干機(jī)的除塵工藝，建成投產(chǎn)后甚至連一個(gè)簡(jiǎn)易的沉降室都沒有，有少數(shù)廠雖然安裝了除塵設(shè)施，卻形同虛設(shè)，要么就是疏于管理而不能正常運(yùn)行，要么就是白天運(yùn)行晚上關(guān)閉，要么干脆就是一套應(yīng)付檢查的擺設(shè)而已，粉塵大多處于直接排放狀態(tài)。有資料表明，目前我國大氣粉塵污染主要源自于水泥、火電和冶金三大行業(yè)，其中水泥行業(yè)的排放量躍居*。據(jù)專家保守估計(jì)，我國水泥工業(yè)每年排放的粉塵總量超過1200萬噸，約占水泥年產(chǎn)量的2.5%，而德國、美國日本等*國家，其水泥工業(yè)粉塵排放量?jī)H占產(chǎn)量的0.01%左右，兩者相差200多倍。我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水泥廠允許排放濃度本來就高出*國家1-2倍，然而*國家卻能做到達(dá)標(biāo)排放，反而我們能夠做到達(dá)標(biāo)排放的水泥廠僅僅是鳳毛麟角而已，絕大多數(shù)在標(biāo)排放，且排放濃度動(dòng)輒超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)十倍，甚至上百倍，這不能不令人深思、憂慮。每年所排放的一千余萬噸粉塵，不僅造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，同時(shí)造成了資源的巨大浪費(fèi)。

3．水泥廠主要產(chǎn)塵源

粉塵污染源主要來自破碎機(jī)、烘干機(jī)、生料磨機(jī)立窯、水泥磨、包裝機(jī)以及料庫提升機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備。其中烘干機(jī)和機(jī)立窯屬于熱力生產(chǎn)設(shè)備，其它均屬機(jī)械通風(fēng)生產(chǎn)設(shè)備。就收塵技術(shù)而言，熱力生產(chǎn)設(shè)備的粉塵污染源治理難度大，尤其是機(jī)立窯煙塵，因治理技術(shù)、資金等方面的原因，長期以來得不到有效治理，是水泥企業(yè)粉塵污染治理的難點(diǎn)。石灰石、頁巖、砂巖和其它體積較大的原材料均需破碎。破碎時(shí)產(chǎn)生粉塵。破碎后的石灰石轉(zhuǎn)運(yùn)至預(yù)均化堆場(chǎng)，然后輸送到原料調(diào)配站與其它轉(zhuǎn)運(yùn)來的原料按比例混合，送至原料磨進(jìn)行粉磨。在轉(zhuǎn)運(yùn)和粉磨的過程中，不斷有粉塵產(chǎn)生。粉磨后的原料混合物稱作生料。生料在生料庫中均化后，送入窯中煅燒。生料的轉(zhuǎn)運(yùn)過程同樣產(chǎn)生粉塵污染。從窯尾排出的氣體含粉塵、SO2、NOX等污染物。生料在窯中煅燒成熟料，經(jīng)冷卻和儲(chǔ)存，送至水泥磨與石膏等添加劑一起粉磨形成水泥。熟料冷卻和轉(zhuǎn)運(yùn)、添加劑破碎與轉(zhuǎn)運(yùn)、水泥磨以及水泥選粉機(jī)等環(huán)節(jié)均排放粉塵。水泥轉(zhuǎn)運(yùn)、包裝和散裝時(shí)也存在粉塵排放問題?？傊锪系钠扑?、粉磨、堆放、轉(zhuǎn)運(yùn)、煅燒、冷卻、包裝和散裝等過程是粉塵的排放源，另外，窯尾氣體中還含有SO2、NOX等氣態(tài)污染物。

4．水泥生產(chǎn)作業(yè)粉塵危害

粉塵是能在空氣中浮游的固體微粒。由于粉塵的特殊性質(zhì)、粒徑的大小等因素，它對(duì)人體的危害很大。根據(jù)不同特性，粉塵可對(duì)機(jī)體引起各種損害。如可溶性有毒粉塵進(jìn)入呼吸道后，能很快被吸收入血流，引起中毒；放射性粉塵，則可造成放射性損傷；某些硬質(zhì)粉塵可損傷角膜及結(jié)膜，引起角膜混濁和結(jié)膜炎；粉塵堵塞皮脂腺和機(jī)械性刺激皮膚時(shí)，可引起粉刺、毛囊炎、膿皮病及皮膚皸裂等；粉塵進(jìn)入外耳道混在皮脂中，可形成耳垢等。而且化學(xué)性質(zhì)不同程度地在體內(nèi)參與和干擾生化過程的程度和速度，一般的粉塵進(jìn)入人體肺后，可能引起塵肺病，如硅、石棉、炭黑等。粉塵還對(duì)工業(yè)生產(chǎn)也有極大的影響。降低產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)器工作精度、影響作業(yè)環(huán)境的能見度，有些粉塵在一定的條件下會(huì)發(fā)生爆炸。而且濃度超標(biāo)的粉塵排放到大氣中也造成環(huán)境污染，所以，除塵是很有必要的。再者，生產(chǎn)工作的環(huán)境內(nèi)，存在工作人員是必要的，而由于物料破碎過程、振動(dòng)篩的剪切壓縮的塵化作用、物料在落到皮帶上的運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)空氣的塵化作用，在車間里產(chǎn)生粉塵并使得粉塵懸浮在空中或在空氣中運(yùn)動(dòng)，這大大增加了粉塵的危害性。為了控制粉塵，減小其危害，提高車間的工作環(huán)境，有必要在車間內(nèi)設(shè)置通風(fēng)除塵系統(tǒng)進(jìn)行除塵，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行排放。

水泥業(yè)發(fā)展迅猛造成水泥粉塵污染急劇上升，嚴(yán)重污染環(huán)境，影響人民生活。據(jù)專家透露，目前全國每年水泥粉塵排放量達(dá) 1000 多萬噸，構(gòu)成工業(yè)粉塵排放量的大頭，是重要的空氣污染源，治理水泥粉塵污染已刻不容緩。粉塵是水泥工業(yè)的主要污染物。粉塵對(duì)人體的危害，根據(jù)其理化性質(zhì)、進(jìn)入人體的量的不同，可引起不同的病變。如呼吸性系統(tǒng)疾病、局部作用、中毒作用等。將塵源有效的封閉，是防止粉塵外逸的一項(xiàng)有效的技術(shù)措施. 磨尾卸料口和除塵器出灰口，必須裝鎖風(fēng)裝置。物料輸送應(yīng)盡可能選用密閉性能好的輸送設(shè)備，如斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)等。

水泥生料靠用球磨機(jī)磨細(xì)，磨機(jī)出料時(shí)揚(yáng)塵較多，加之生產(chǎn)上需要抽風(fēng)引導(dǎo)物料流動(dòng)，生料磨尾必然產(chǎn)生大量含塵廢氣，需要除塵器凈化后排放。不是設(shè)計(jì)點(diǎn)的無規(guī)律的含塵氣體，采用可靠的除塵設(shè)備加以處理凈化后的廢氣即可通過排氣管道排人車間外大氣中。

二．設(shè)計(jì)任務(wù)

題目：水泥廠配料車間粉塵污染治理工程(課程)設(shè)計(jì)

1. 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料

計(jì)量皮帶寬度:450mm

配料皮帶寬度:700mm

皮帶轉(zhuǎn)換落差:500mm

設(shè)粉塵收集后,粉塵濃度為2000mg/m3,粉塵的粒徑分布如下表.

2. 設(shè)計(jì)要求

排放濃度小于50 mg/m3

設(shè)計(jì)二級(jí)除塵系統(tǒng),*級(jí)為旋風(fēng)除塵器,第二級(jí)為電除塵器或者袋式除塵器.

計(jì)算旋風(fēng)除塵器的分級(jí)除塵效率和除塵系統(tǒng)的總效率.

選擇風(fēng)機(jī)和電機(jī)

繪制除塵系統(tǒng)平面布置圖

繪制除塵系統(tǒng)本體結(jié)構(gòu)圖

繪制除塵器本體結(jié)構(gòu)圖

編制設(shè)計(jì)說明書.

三．設(shè)計(jì)說明

    水泥廠配料車間粉塵的凈化系統(tǒng)，采用集氣罩收集粉塵，再分別經(jīng)旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器進(jìn)行凈化除塵。

工藝流程如下：

集氣罩→旋風(fēng)除塵器→布袋除塵器→風(fēng)機(jī)→煙囪

1.集氣罩的設(shè)計(jì)

空氣污染物在車間的擴(kuò)散機(jī)理是污染物依附于氣流的運(yùn)動(dòng)，就可以控制污染物的擴(kuò)散和飛揚(yáng)，從而達(dá)到改善車間內(nèi)外空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。局部排氣通風(fēng)方式，就是在局部污染源設(shè)置集氣罩，將污染氣流捕集起來并經(jīng)凈化裝置凈化后排至室外。這是控制車間空氣污染zui常用、zui有效的方法。

密閉罩是將污染源的局部或整體密閉起來的一種集氣罩。其作用原理是使污染物的擴(kuò)散限制在一個(gè)很小的密閉空間內(nèi)，僅在必須留出的罩上開口縫隙處吸入若干室內(nèi)空氣，使罩內(nèi)保持一定負(fù)壓，達(dá)到防止污染物外逸的目的。密閉罩的特點(diǎn)是，與其他類型集氣罩相比，所需排風(fēng)量zui小，控制效果，且不受室內(nèi)橫向氣流的干擾。所以，在設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮選用。一般來說，密閉罩多用于粉塵發(fā)生源，常稱為防塵密閉罩。

局部密閉罩是將局部產(chǎn)塵地點(diǎn)密閉起來。其特點(diǎn)是容積比較小，材料消耗少，排風(fēng)量也少，工藝設(shè)備大部分露在罩子的外面，以方便設(shè)備的的操作和檢修。一般適用于產(chǎn)塵點(diǎn)固定、含塵氣流速度較小、且連續(xù)產(chǎn)塵而波動(dòng)較少的地點(diǎn)，如皮帶運(yùn)輸機(jī)的受料點(diǎn)、破碎機(jī)工作時(shí)粉塵處等。

1.1 破碎機(jī)的密閉罩

根據(jù)破碎機(jī)密閉罩的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

一破采用顎式破碎機(jī)，設(shè)其規(guī)格為：900*1200，其上部加料口收塵風(fēng)量Q為3000m3/h，其密閉罩的規(guī)格為ф1200*1400。

二破采用立軸式破碎機(jī)，設(shè)其規(guī)格為ф1000*1500（H），其密閉罩規(guī)格可定為ф1200*1600（H）。

1.2 運(yùn)輸帶的密閉罩

根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，該產(chǎn)塵點(diǎn)為帶式傳送輸送機(jī)的落料點(diǎn)，所以選擇局部密閉罩。其裝置圖如圖1-1

1.3 密閉罩罩口斷面速度的確定

    抽塵罩口的斷面速度建議采用數(shù)據(jù)：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、細(xì)破碎工段小于或等于 2.5 m/s ，一般取 0.6～2 m/s ；處理粉狀物料時(shí)一般小于或等于 0.5 m/s 。

本設(shè)計(jì)按要求，該產(chǎn)塵的帶式傳送輸送機(jī)為生料，屬于中、細(xì)破碎工段，取 1.0 m/s。

1.4 密閉罩中的zui小負(fù)壓值

密閉罩中zui適當(dāng)?shù)呢?fù)壓如下：塊狀物料，單層罩為10～15 Pa，雙層罩為6～8Pa；粒狀物料，單層罩為9～10Pa，雙層罩為6～8Pa；粉末狀物料，一般采用雙層罩，建議負(fù)壓值為 5～6 Pa。

本設(shè)計(jì)選擇局部密閉罩后，上部罩zui小負(fù)壓值△P＝5 Pa ，下部罩zui小負(fù)壓值△P＝8 Pa 。

2.總風(fēng)量的確定

2.1 運(yùn)輸機(jī)密閉罩的抽風(fēng)量計(jì)算

本設(shè)計(jì)皮帶轉(zhuǎn)換落差為：500mm，配料皮帶寬度為：700mm，計(jì)量皮帶寬度：450mm。查設(shè)計(jì)手冊(cè)得到局部密閉罩的排風(fēng)量和阻力如表1-2：            

            表1-2   常見工藝設(shè)備密閉罩的排風(fēng)量和阻力

則，本設(shè)計(jì)的局部密閉罩的排風(fēng)量是0.7 m3/s =2520 m3/h，阻力為△P=200Pa。取罩口風(fēng)速：1.6m/s，罩內(nèi)氣流：0.3m/s 。

2.2 破碎機(jī)的密閉罩的風(fēng)量計(jì)算：

2.2.1一破破碎機(jī)風(fēng)量計(jì)算：

由參考書《水泥廠大氣污染物排放控制技術(shù)》查得，規(guī)格為900*1200的顎式破碎機(jī)破碎的上部加料口收塵風(fēng)量Q1=2000m3/h，下部下料口收塵風(fēng)量Q2=1000m3/h。則一破的風(fēng)量為Q=3000m3/h 。

2.2.2二破破碎機(jī)的風(fēng)量計(jì)算：

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所得：吸風(fēng)斷面風(fēng)速0.5～1m/s,對(duì)密閉罩取0.6m/s；面積：A=3.14×D2/4=3.14×1.42/4=1.54m；吸風(fēng)量：Q=0.5×A=0.5×1.54=0.77m3/s=2772m3/h。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所得，當(dāng)物料落差<1.5m時(shí)，該規(guī)格的破碎機(jī)收塵風(fēng)量為2000～3000符合要求。

2.3 總風(fēng)量的計(jì)算

總抽風(fēng)量Q計(jì)＝2520×6+2772×2+3000×2＝26664m3/h =7.4m3/s

安裝質(zhì)量較好的除塵系統(tǒng)初始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)幾乎不漏風(fēng)，當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間后，即使運(yùn)行正常、管理較好也會(huì)產(chǎn)生漏風(fēng)。管網(wǎng)的漏風(fēng)主要發(fā)生在法蘭連接、調(diào)節(jié)套、清掃孔以及閘閥等處，考慮到漏風(fēng)點(diǎn)數(shù)量主要取決于管網(wǎng)的長度及繁簡(jiǎn)程度，所以管網(wǎng)漏風(fēng)量可按管網(wǎng)長度來確定，考慮漏風(fēng)量后的總風(fēng)量按下式計(jì)算，即

Q總=Q計(jì)﹙1+ψ?L﹚

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

式中，L為管道長度，m；ψ?為每1m長管道的漏風(fēng)率，（對(duì)于設(shè)有清掃孔、調(diào)節(jié)裝置和采用法蘭連接的金屬風(fēng)管ψ?=0.008～0.01）本設(shè)計(jì)取0.009。