（化学工程专业论文）水泥工业污染源分析.pdf

at h e s i ssu b m i t t e di nf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n g h e a n a l y s i so ft h ec e m e n ti n d u s t r i a lp o l l u t i o ns o u r c e s m a j o r：c h e m i c a le n g i n e e r i n g c a n d i d a t e ：l i u h o n g s u p e ： 1 、y a n gg u a n g z h o n g l a e r v i s o r 1 a n gt j u a n g z h o n g ：、 2 、w a n gx i a n g p i n g w u h a ni n s t i t u t eo f t e c h n o l o g y w u h a n ，h u b e i4 3 0 0 7 4 ，p r c h i n a m a y , 2 0 1 0 2 9 舢779 舢7i胂y 前国内外尚无一种材 料可以替代它的地位。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经 成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。改革开放以来， 国内经济建设规模不断扩大，推动国内水泥行业快速发展。近年来， 我国水泥工业取得了令人瞩目的成就，其中最主要的是新型干法水泥 窑外分解技术的发展。 虽然近几年来，我国水泥工业发展较快，新型干法生产线有所增 加，但我国小水泥企业众多、规模小，达不到规模经济的要求，浪费 了有限的自然资源，造成了严重的污染。水泥工业的“三废”排放已 成为重要的污染源，其主要污染物包括粉尘、s 0 ：、c 0 、氮氧化物、 氟化物等。各生产阶段污染物的种类、数量和浓度常有很大差异，通 过对其生产工艺及生产过程进行研究，以分析其产污节点及产污系 数，对所排废物进行污染源监察和现场管理，为企业提供污染预防、 清洁生产方面的建议以及污染事故应急处理方案。 随着我国社会、经济的快速发展和节能减排工作的不断深入，水 泥工业环境监察已经从污染源的末端监察深入到生产工艺的各个环 节，从重视末端治理深入到促进清洁生产、加强生产全过程的控制。 本课题对水泥工业生产过程的产污环节、污染物的产生量、排放量及 污染治理设施运行控制进行分析，以期对新形势下水泥工业环境监察 和企业内部环境管理提供指导。 关键词：水泥工业；新型干法；污染源；产排污系数；清洁生产 武汉工程大学 ：程硕士研究生硕士学位论文 i i d o m e s t i ce c o n o m yc o n s t r u c t i o nc o n t i n u e dt oe x p a n d ，a n dp r o m o t et h e r a p i dd e v e l o p m e n to ft h ed o m e s t i cc e m e n ti n d u s t r y i nr e c e n ty e a r s ， c h i n a sc e m e n ti n d u s t r yh a sm a d er e m a r k a b l ea c h i e v e m e n t s ，a n dt h em o s t n o t a b l yo n ei s o u t s i d et h ed e c o m p o s i t i o no fc e m e n tk i l nt e c h n o l o g y a l t h o u g hi nr e c e n ty e a r s ，o u rc e m e n ti n d u s t r yd e v e l o pr a p i d l y , n e w d r yp r o c e s sp r o d u c t i o nl i n eh a si n c r e a s e d ，b u ti no u rc o u n t r ys m a l l c e m e n te n t e r p r i s ei sn u m e r o u sa n ds m a l l s c a l e ，l e s st h a nt h er e q u i r e m e n t s o fe c o n o m i e so fs c a l e ，w a s t i n gl i m i t e dn a t u r a lr e s o u r c e sa n dc a u s i n g s e r i o u sp o l l u t i o n w a s t e se m i s s i o n so fc e m e n ti n d u s t r yh a sb e c o m ea n i m p o r t a n tp o l l u t i o ns o u r c e ，a n dt h em a j o rp o l l u t a n t sc o n s i s t so fd u s t ，8 0 2 ， c o ，n i t r o g e no x i d e s ，f l u o r i d e ，a n ds oo n p o l l u t a n t si nt h ep r o d u c t i o n p h a s eo ft h ev a r i e t y , q u a m i t ya n dc o n c e n t r a t i o na leo f t e nv e r yd i f f e r e n t b yr e s e a r c h i n gt h e i rp r o d u c t i o nt e c h n o l o g ya n dp r o d u c t i o np r o c e s s ，w e w i l la n a l y z et h ep r o d u c t i o nn o d ea n dt h em i d d l es e w a g ep o l l u t i o nf a c t o r i i i 武汉_ 1 = 程大学：l ：程硕士研究生硕士学位论文 o ft h ee m i s s i o ns o u r c e s ，t om o n i t o rt h ew a s t em a n a g e m e n t ，a n dw ec a n p r o v i d et h ep o l l u t i o np r e v e n t i o na n dt h ea d v i c e so fc l e a n e rp r o d u c t i o nf o r t h ee n t e r p r i s e s a sc h i n a ss o c i e t ya n de c o n o m i c s r a p i d l yd e v e l o p m e n t ，a n dt h e e n e r g y s a v i n ge m i s s i o nr e d u c t i o nc o n t i n u e dt od e e p e n ，t h ec e m e n t i n d u s t r ye n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n gh a sb e c o m ef r o mt h em o n i t o ro fe n d o fp o l l u t i o ns o u r c e st oa l l a s p e c t so ft h ep r o d u c t i o np r o c e s s ，f r o m r e c o g n i z i n gt h ee n da d m i n i s t e rt ot h ep r o m o t i o no fc l e a np r o d u c t i o na n d t h ec o n t r o lo ft h ew h o l ep r o c e s so fp r o d u c t i o n t h es u b je c ta n a l y s e st h e c e m e n tp r o d u c t i o np r o c e s s ，t h ep o l l u t i o ns e g m e n to ft h ep r o d u c t i o n ， e m i s s i o n sa n dp o l l u t i o nc o n t r o lf a c i l i t i e s ，w i t hav i e wt op r o v i d e g u i d a n c e f o rt h ee n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n go fc e m e n ti n d u s t r yi nn e ws i t u a t i o n k e y w o r d s ：c e m e n ti n d u s t r y ；n e wd r yp a t t e r n ；p o l l u t i o ns o u r c e s ； p r o d u c t i o ns e w a g ec o e f f i c i e n t ；c l e a n e rp r o d u c t i o n i v 1 月l j j s l k a c l 上上l 第一章文献综述1 1 1 研究的背景1 1 1 1 水泥在国民经济中的地位1 1 1 2 我国水泥工艺及发展现状2 1 1 3 水泥工业产生的环境问题3 1 2 水泥工业污染源分析的意义4 1 3 创新点4 第二章水泥工业的污染情况及污染特点5 2 1 水泥工业的污染情况5 2 1 1 粉尘污染5 2 1 2s o ：、c o 污染5 2 1 3 氮氧化物的污染5 2 1 4 氟化物的污染5 2 1 5 噪声污染6 2 2 水泥工业的污染特点简述6 2 2 1 水泥生产废气污染特点7 2 2 2 水泥生产噪声污染特点7 2 2 3 水泥生产固体废物污染特点8 v 武汉：【：程人学上程硕士研究生硕士学位论文 第三章水泥工业的生产工艺及过程分析9 3 1 主要生产工艺9 3 2 生产过程分析9 第四章水泥工业的产污节点及产排污系数分析1 5 4 1 物料能源消耗1 5 4 2 污染物产生量1 5 4 3 产污节点分析2 1 4 3 1 粉尘产污节点分析2 2 4 3 2 噪声产污节点分析2 4 4 3 3 污水产污节点分析2 4 4 4 产排污系数分析2 4 第五章水泥工业的污染源监察2 5 5 1 产业结构调整的监察2 5 5 2 布局与选址的监察2 5 5 3 能源、原辅材料使用的监察2 6 5 4 倡导清洁生产工艺2 6 5 5 污染治理与排放要求的监察2 6 5 6 废渣、余热利用的监察2 7 第六章污染源分析结论及清洁生产建议2 9 6 1 水泥工业的重点污染源2 9 6 2 水泥工业清洁生产内容2 9 6 2 1 资源有效利用3 0 v i v i i 3 6 8 9 l 3 3 3 3 3 4 4 武汉j ：程人学上程硕士研究生硕士学位论文 v i i i 文献综述 文献综述 原材料，使用广，用量多，素有“建筑 一种材料可以替代它的地位。水泥不但 大量应用于工业和民用建筑，还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利以 及海港工程，制成各种形式的混凝土、钢筋混凝土的构件和构筑物。此外， 航空工业、核工业以及其他新兴工业的建筑也需要各种无机非金属材料，其 中最基础的是以水泥为主的新型复合材料。因此，水泥工业的发展对保障国 家建设项目的顺利实施、人民生活水平的提高具有重要的意义。中国作为一 个发展中国家，特别是在当前国际金融危机的背景下，在国家进一步扩大内 需的政策调控下，在今后相当长的时期内，需要建设大量的基础工程，如： 公路、桥梁、港口等，因此，水泥工业在较长时期内仍是国民经济的重要支 柱之一。 作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水 平和综合实力的重要标志。改革开放以来，国内经济建设规模不断扩大，推 动国内水泥行业快速发展。随着经济的不断发展，水泥产量逐年增加，其中 较为先进的新型干法水泥技术所占比重也不断增加，但仍有4 0 的水泥是由落 后的生产工艺( 如立窑等) 生产线所生产。2 0 0 3 年一2 0 0 8 年我国水泥生产量 及新型干法所占比重见表1 一l 。 武汉j r ：程大学- f 程硕十研究生硕十学位论文 表1 - 1 2 0 0 3 年一2 0 0 8 年我国水泥生产量及新型干法所占比重 t a b l 。1c e m e n tp r o d u c t i o ni nc h i n aa n dt h ep r o p o r t i o no fn e wd r y ( 2 0 0 3 2 0 0 8 ) 1 1 2 我国水泥工艺及发展现状 中国水泥工业的历史，至今已有1 1 3 年了。但直至新中国成立前，中国的 水泥工业发展是极其缓慢的，只有很少数的一些水泥厂，生产工艺也极其落 后。第一个五年计划期间( 1 9 5 3 - 1 9 5 8 ) 建成了一些湿法水泥厂，水泥设备 主要靠进口。在2 0 世纪5 0 年代末和6 0 年代初中国已能够自主制造出湿法窑、 半干法立波窑、立窑等，并掌握了相关生产工艺。 我国在第二个五年计划期间提出的大力发展小水泥工业，大大促进了立窑 水泥工艺的发展，至 i 1 9 7 3 年以立窑生产为主的地方水泥产量已超过大中型水 泥厂的产量。7 0 年代初世界水泥工业发展方向仍是继续发展湿法，但之后不 久日本出现带分解炉旋风预热器窑，使干法生产在产量和节能方面都大大优 越于湿法，从此各国水泥工业纷纷由湿法转向新型干法。从1 9 7 5 年以后我国 开始了新型干法生产线的研究与开发，进入了我国水泥工艺发展的第二阶段。 1 9 7 8 年首次从日本石川i 岛播磨重工业公司和三菱重工业公司引进了两套 4 0 0 0 t d 熟料成套设备，随后又从丹麦、法国等进口了2 0 0 0 t d 、3 0 0 0 t d 和 4 0 0 0 t d 的成套设备。1 9 8 6 年由天津水泥工业设计研究院开发的以国产化设备 为主的第一条2 0 0 0 t d 熟料生产线在江西水泥厂投产，成为我国水泥工艺进入 自主发展的里程碑。 9 0 年代初，我国开始4 0 0 0 t d 熟料大型干法烧成系统的国产化开发工作， 冀东水泥厂国产化第二条生产线在1 9 9 8 年投产，标志着我国水泥工业进入了 大型化的第三阶段。随后天津水泥工业设计研究院又设计了5 0 0 0 t d 熟料生产 第一章文献综述 线8 0 0 0 t d 熟料生产线，并于2 0 0 2 年开始开发1 0 0 0 0 t d 熟料的国产化超大型生 产线，当这条生产线投产后将成为我国水泥工业发展史上第三阶段的里程碑。 虽然我国新型干法水泥生产技术已经实现出口甚至出口到欧洲，但与世界 最先进的技术水平相比，我们在技术开发、工艺技术、生产操作、自动化控 制、经营管理等各方面还是有差距的，目前我国的新型干法水泥技术也呈现 了新的发展趋势： ( 1 ) 运用超前控制理论，简化原料的均化和储存环节。 ( 2 ) 工艺设备大型化，降低投资费用，大型生产线的预热器向单系列发 展。 ( 3 ) 启动液压摩擦传动及无运动篦板篦冷机的研发工作。 ( 4 ) 扩大低品味原料和工业废渣的综合使用。 ( 5 ) 加速超细粉磨装备技术的开发，最大限度的利用高炉炉渣、煤粉灰 等工业废渣用作水泥混合材。 ( 6 ) 纯低温余热发电系统设备的开发与推广。 1 1 3 水泥工业产生的环境问题 水泥工业是污染大户，其环境污染因子主要是粉尘、废气、废水和噪声。 其中粉尘污染是造成水泥工业高污染的主要因素，有害气体s 0 ：和n 0 x 、温室 气体c o ：的排放量也很大。根据目前技术经济状况测算，生产1 t 水泥熟料， 需排放粉尘2 0 k g ，排放c o ：1 0 0 0 k g ，排放s o ：2 4 k g ，排放n 0 x1 5 k g 。水泥工 业中粉尘、c 0 。、s 0 ：的排放量分别为全国工业生产总排放量的2 7 1 0 、2 1 8 、 4 8 5 。c o ：、s o ：、n o x 是造成地球温室效应和酸雨的有害气体，近几年水 泥行业污染物的排放情况及预测见表卜2 。 武汉t 程大学t 程硕十研究生硕士学位论文 表l _ 2 近几年水泥行业污染物的排放情况及预测 。 t a b l - 2c e m e n ti n d u s t r ye m i s s i o n so fp o l l u t a n t sa n df o r e c a s t si nr e c e n ty e a r s 此外，水泥厂又是噪声污染大户，其噪声的产生贯穿于水泥生产的各个 环节：原料制备、生料制备、熟料烧成、水泥制成及水泥厂附属服务( 生产 设备维修、工厂改扩建、各种运输) 等。噪声一般在9 0 d b ( a ) 左右，在一些 噪声源集中的地点，噪声可达1 1 5 - 1 2 0 d b ( a ) ，严重超过了允许值。 1 2 水泥工业污染源分析的意义 随着我国社会、经济的快速发展和节能减排工作的不断深入，水泥工业 环境监察已经从污染源的末端监察深入到生产工艺的各个环节，从重视末端 治理深入到促进清洁生产、加强生产全过程的控制。本课题对水泥工业生产 过程的产污环节、污染物的产生量、排放量及污染治理设施运行控制进行分 析，以期对新形势下水泥工业环境监察和企业内部环境管理提供指导。 1 3 创新点 以目前先进的新型干法预分解窑水泥生产工艺为例，首次从环境监察的 角度分析水泥行业的主要工艺流程，剖析产污节点，研究新型干法工艺的产 污系数及排污系数，有针对性的探讨了污染治理技术及防治措施，提出了水 泥生产企业污染源监察要点、清洁生产建议及环境管理对策。 4 亿吨，然而沉重的环境压力也随之而来，经济发展与资源、环境的矛盾日趋 尖锐。据不完全统计，我国水泥工业每年向大气排放的粉尘、烟尘在1 3 0 0 万 吨以上，虽然比过去的1 8 0 0 万吨有了较大的改进，但比国家环保部门要求的 年排放量6 5 0 万吨仍相距甚远。强化水泥工业粉尘污治理已经时不我待n 1 。 2 1 2s 0 ：、c 0 污染 s 0 ：是由含硫较高的煤燃烧产生的。在烘干机、窑的废气中，s o ：的含量相 对较多，污染程度仅次于粉尘。尤其是在气压较低的阴雨天，除了加重大气 的污染程度，还很容易产生酸雨和酸雾。c 0 是煤燃烧不完全产生的，由于具 有毒性，会影响人们的身体健康。 2 1 3 氮氧化物的污染 生产水泥的原料、燃料中含有氮元素，在窑内高温煅烧时，可能有n o 、 n o ：、n 。0 。生成，这些气体与s o 。相似，不但增加了大气中有害气体的总含量， 而且在一定条件下还可能产生酸雨、酸雾等。 2 1 4 氟化物的污染 生产水泥的原燃料中含有少量的氟元素，为加强水泥熟料的煅烧，还要 加入c a f ：作矿化剂。在高温煅烧过程中，会生成h f 气体，但一般都被c a o 、 h 2 0 和s i o 。吸收而以c a f ：、s i f 。或其他化合物的形式存在于粉尘中，故可将 氟化合物污染归于粉尘污染。 武汉丁程大学t 程硕士研究生硕士学位论文 2 1 5 噪声污染 水泥厂噪声大体包括以下几个方面： ( 1 ) 生产设备产生的噪声生产水泥所用主要设备如各种破碎机、磨机、 煅烧窑、熟料冷却机、烘干机、包装机、造粉机等，这些设备运行时产生大 量的噪声，具体包括机械噪声与动力系统噪声。机械系噪声是因震动、碰撞 而产生的噪声以及物料之间、物料与设备之间、传动设备等产生的摩擦、撞 击声音，这种噪声也在8 0 - - , 9 0 r i b ( a ) 左右。尤其是这些噪声源如果集中布置， 产生的噪声有时高达11 5 1 2 0d b ( a ) ，严重超过工业企业厂界环境噪声排 放标准( g b1 2 3 4 8 - 2 0 0 8 ) 规定的允许值。 液压系统、气体动力系统电动机、皮带传输机、传动辊等都会产生噪声， 其强度能达到9 3d b ( a ) 左右，也大大超过标准规定。 另外，各类风机的进出风口、风道管、收尘器及电机等产生的噪声，这类 噪声一般也在9 0d b ( a ) 左右。 ( 2 ) 其他噪声 运输车俩及其他交通工具产生的噪声，设备维修产生的噪声，工厂改扩建 产生的噪声，有时也在9 0d b ( a ) 左右甚至更高。 2 2 水泥工业的污染特点简述 水泥工业是污染物产生量和排放量较大的部门，从原料到产品，从生产 到使用，几乎每个工序都有污染物的产生和排放。水泥工业的特点是原料路 线多样化和生产工艺多样化，随着原燃料和生产工艺的不同，污染物也多种 多样。 按污染物的形态来分，有废气、废水、废渣及噪声。总的来说，水泥工 业的污染物都是在生产过程中产生的，但其产生的原因和进入环境的途径则 是多种多样的。具体包括：化学反应的不完全所产生的废料。副反应所 产生的废料。燃烧过程中产生的废气。冷却水。概括起来污染物的主要 来源大致分为两个方面，一是生产的原料、半成品及产品，二是生产过程中 排放的废弃物。水泥工业排出的污染物对水和大气都会造成污染，尤以大气 6 第二章水泥j = 业的污染情况及污染特点 污染问题更为突出。 2 2 1 水泥生产废气污染特点 水泥生产过程中排放的气体( 含粉尘) ，有的含有易燃、易爆、有刺激性 的物质，其污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、氟化物和粉尘等。 生产水泥产生的废气对大气的污染特点如下： ( 1 ) 浓度高。生料磨、水泥磨、旋窑所处理的物料都是粉状的，并且都 有气体通过，于是大量的粉尘被气体带出，浓度大都在2 0g m 3 以上。把袋收 尘器作为成品的收集装置时，气体浓度可达1 0 0 0g m 3 。 ( 2 ) 温度高。现在广泛兴建的预热预分解窑窑尾废气温度在3 5 0 左右， 余热窑尾排风约在2 2 0 左右。 ( 3 ) 湿度高、露点高。如用于同时烘干生料磨和烘干机的排风，其露点 都较高，尤其像矿渣烘干机，排风露点可能超过6 0 。湿度高就易出现结露 现象，引起滤袋堵塞，阻力升高，设备锈蚀。 ( 4 ) 易燃、易爆气体多。煤磨系统的放风中带有极细的煤粉，稍有疏忽 就容易引起燃烧甚至爆炸事故。 ( 5 ) 刺激性或腐蚀性强。如二氧化硫、氮氧化物和氟化氢等，其中以二 氧化硫和氮氧化物的排放量最大。这是因为水泥生产过程中需要加热和燃烧 的设备较多，这些设备大多用煤作燃料，在燃烧过程中都会产生大量的一氧 化碳、二氧化硫和氮氧化物等气体。二氧化硫气体直接损害人体健康、腐蚀 金属、建筑物和器物的表面，而且还易氧化成硫酸盐降落地面，污染土壤、 森林、河流和湖泊。 2 2 2 水泥生产噪声污染特点 ( 1 ) 产生来源广。水泥厂是工业企业噪声污染的一个大户，其噪声的产 生贯穿于水泥生产的各个环节：原料制备、生料制备、熟料烧成、水泥制成 以及水泥厂附属服务( 如生产维修、工厂改扩建、各种运输等) 。 ( 2 ) 噪声值高，超标严重。在生产设备集中的工厂，噪声源相对集中， 7 武汉t 程大学t 程硕+ 研究生硕十学位论文 就会引起不可避免的噪声污染，这些噪声有时高达1 1 5 1 2 0 d b ( a ) ，严重超过 工业企业厂界环境噪声排放标准( g b1 2 3 4 8 2 0 0 8 ) 规定的允许值。 2 2 3 水泥生产固体废物污染特点 无害性。水泥熟料生产线上经除尘器收集下来的粉尘均回到相应的生产 工艺中，产生的固体废物主要是设备检修时产生的废耐火砖、废金属、废水 处理时产生的污泥以及职工办公、生活产生的生活垃圾，产生的固体废物均 可得到有效处置，基本没有固体废物外排。 产量的煅烧工 艺设备。其主要特点是把大量吸热的碳酸钙分解反应从窑内传热速率较低的 区域移到旋风预热器与窑之间的特殊煅烧炉( 分解炉) 中进行。生料颗粒分 散在煅烧炉中，处于悬浮或沸腾状态，以最小的温度差，在燃料燃烧的同时， 进行高速传热过程，使生料发生分解反应。入窑生料的碳酸钙表观分解率， 可从原来的旋风预热器的4 0 5 0 提高到8 5 - 9 5 。从而大大减轻了回转窑的热 负荷，使回转窑的生产能力成倍的增加。 为方便研究，以江苏省吴江县东吴水泥有限公司为例，该企业采用新型 干法预分解窑生产工艺。主要包括石灰石卸车( 船) 、破碎及预均化、辅助原 料输送及配料、原料粉磨及废气处理、生料均化、生料入窑及输送、烧成窑 尾、窑中及窑头、原煤储存、煤粉制备和输送、矿渣储存及输送、石膏储存 及输送、水泥粉磨及输送，粉煤灰储存机输送、水泥储存及输送、包装等工 序。整个生产的工艺流程图详见图3 1 。 3 2 生产过程分析 具体生产过程口，如下： ( 1 ) 石灰石卸车( 船) 、破碎及预均化 石灰石经车( 船) 运至厂区，由双钩变幅起重机卸到石灰石破碎机前的 受料斗，经斗下各自的板喂机送入破碎机破碎。石灰石破碎采用两套反击式 破碎机，出料粒度弋 7 5 m m 。破碎后的石灰石由胶带输送机送至石灰石预均化 堆场，经侧面悬臂式堆料机( 图3 3 ) 按人字形堆料方式堆成两个长形料堆( 图 3 - 2 ) 后，由桥式刮板取料机从料堆端部取料，堆场采用露天布置形式；取料 机取出的石灰石通过胶带输送机送往原料配料站的石灰石仓。 9 武汉工程人学工程硕士研究生硕十学位论文 疆 ， 麓 图3 - 2 人字形堆料 f i9 3 2s t a c k e rc h e v r o n 图3 - 3 悬臂式堆料机 f i 9 3 - 3 c a n t i l e v e rs t a c k e r ( 2 ) 辅助原料输送及配料站 页岩、砂岩、铁粉由车( 船) 运输进厂，经带抓斗吊机卸入胶带输送机 上的料仓，再由胶带输送机送入吊车库中储存。吊车库中页岩、砂岩、铁粉 经抓斗及胶带输送机送至原料配料站配料仓。 原料配料站设置石灰石、页岩、砂岩、铁粉配料仓。石灰石、页岩、砂 岩和铁粉分别由各自的定量给料机按配料要求的比例卸出，配合料经胶带输 送机、磨机入口锁风阀喂入原料磨中。在入磨胶带输送机上设有电磁除铁器， 以去除原料中可能的铁件。在胶带输送机头部设有金属探测器，检测原料中 是否残存铁件，以确保立磨避免受损。 生料质量系统控制可采用x r a y 荧光分析进行原料配料的自动调节。 ( 3 ) 原料粉磨及废气处理 经配料站配料的原料由带式输送机直接送入立磨进行烘干粉磨。原料 粉磨采用一套立磨系统；利用从窑尾排出的高温废气作为烘干热源，物料 在磨内进行研磨、烘干。出磨生料经细粉分离器分离后与增湿塔和电收尘器 1 0 第三章水泥工业的生产工艺及过程分析 收集的粉尘混合，经由斜槽、斗式提升机送至生料均化库内进行均化和储存。 出磨废气经由电收尘器净化处理后，排入大气。原料磨停磨时，出预热器的 废气经增湿塔增湿降温后送入电收尘器净化处理后，排入大气；此时增湿塔 和电收尘器收集的窑灰与出生料均化库的生料混合后直接入窑。 烘干磨采用出窑尾预热器的废气作为烘干热源，由窑尾高温风机送入磨 内，以保证出磨生料水份 l 。在停窑时，由备用热风炉供热。 ( 4 ) 生料均化库、生料入窑及输送 来自原料磨车间的生料和废气处理系统的回灰经空气输送斜槽送入1 个 1 6 m 连续式生料均化库。库底的环形区设有开式斜槽，由罗茨风机供气，供 气系统按程序对库底环形区的不同区域轮流充气使生料稳定从环形区卸入中 心室，并在中心室充分混合后由卸料装置定量卸出进入生料入窑系统。 生料入窑系统设有荷重仓，仓下设有计量及流量控制设备，经过计量的 生料由斗式提升机等设备喂入窑尾预热器系统。 ( 5 ) 烧成窑尾、窑中及窑头 烧成窑尾采用五级旋风预热器和在线分解炉，生料进入预热器后，在自 上向下逐级运动的同时，逐步预热、分解。预热器具有较高的热效率。生料 经过预热器和分解炉，碳酸盐大部分分解后，进入4 o x 6 0 m 回转窑进行煅烧。 分解炉所用热风来自窑头，因采用新型篦冷机，三次风温可达8 5 0 0 c 以上， 更有利于煤粉的燃烧。 预热器出来的废气先经增湿塔调质后由一台高温风机排入废气处理系 统。 出窑熟料进入一台水平推动篦式冷却机进行冷却，出冷却机熟料温度为 6 5 。cd - 环境温度。大块熟料经冷却机出料端的破碎机破碎后，由链斗输送机 送往一个3 2 m 熟料库。 出篦式冷却机的冷却余风通过电收尘器净化后经风机排入大气。 ( 6 ) 原煤储存、煤粉制备和输送 原煤由车( 船) 运输进厂，经码头上的吊机、胶带输送机送入原煤吊车 库中储存。吊车库中设有二台行车，进行搭配、堆料和取料作业。吊车库中 的原煤经抓斗卸入皮带机受料斗经皮带机送至煤粉制备车间的原煤仓内，仓 武汉工程大学：i 二程硕士研究生硕士学位论文 下设有定量给料秤，原煤由原煤仓下的定量给料机喂入煤磨进行烘干粉磨， 煤粉制备采用一套钢球风扫磨系统；粉磨后由气流送入静态选粉机分离，选 出的粗粉回磨，出磨合格煤粉随气流直接进入旋风筒及电收尘器，并被收集 下来，然后由螺旋输送机送入带有荷重传感器的煤粉仓。煤粉经计量后分 别送往窑头燃烧器和窑尾分解炉燃烧。含尘气体经净化后由排风机排入大 气。 煤粉仓与电除尘器均设有c 0 检测器装置，并备有一套c o 。自动灭火装置， 各分离器、煤粉仓及除尘器等处均设有防爆阀。煤磨的烘干热源来自窑头篦 冷机，并设有备用热风炉。当窑正常生产时，从窑头篦冷机抽取热风入磨进 行烘干；当停窑时，可由备用热风炉供热。 ( 7 ) 石膏储存及输送、矿渣储存及输送 运输进厂的矿渣( 煤渣、外购熟料) 由吊机抓至皮带机受料斗经皮带机送 至混合材料堆棚储存，用装载机将矿渣送入皮带机受料斗，经皮带机送至水 泥磨的配料站。 运输进厂的石膏由吊机抓至皮带机受料斗经皮带机送至1 一l o m 石膏库 中储存。出库石膏由皮带机送至水泥磨的磨头仓。 ( 8 ) 水泥粉磨及输送，粉煤灰储存机输送 出熟料库的熟料由皮带机送至水泥磨配料站的熟料库。 水泥磨配料站设有熟料、石膏、矿渣、外购熟料或煤渣称重给料机，按设 定的配比将各种物料定量给出。 水泥粉磨采用两套由c l f l 4 0 0 - - 6 5 辊式磨- f ( 9 3 8 1 3 m 球磨机、o - s e p a n 2 0 0 0 高效选粉机组成的圈流水泥粉磨系统，磨机传动露天布置，当水泥比表 面积为3 2 0 3 4 0 m 2 k g 时，单套系统生产能力为ll o t h 。 四种物料经喂料计量设备按比例卸出后，由胶带输送机送至辊式磨+ 水泥 磨内进行粉磨，出磨物料由斗式提升机送入高效选粉机中进行分选，粗粉回 磨继续粉磨，水泥成品由气箱脉冲袋式收尘器收集下后由空气输送斜槽、斗 式提升机送入水泥库中储存。水泥粉磨系统废气进入高效气箱脉冲袋式器净 化后排入大气。 由汽车或船运输进厂的粉煤灰，直接输送至粉煤灰库内储存，库底设有配 1 2 第三章水泥工业的生产工艺及过程分析 料秤按一定的配比送至出磨物料的斗提内，和出磨物料一起提升至高效选粉 机中进行分选，粗粉回磨，细粉即水泥成品送水泥库中储存。 ( 9 ) 水泥储存及输送 水泥储存采用8 一1 2 3 2 m 水泥库，总储量为8 x 3 5 0 0 t 。出库水泥由库 底卸料装置卸出后，由胶带输送机、斗式提升机、空气输送斜槽送入水泥包 装车间和水泥散装仓。 ( 1 0 ) 水泥包装及发送，水泥散装 水泥包装采用两台八嘴回转式包装机，每台包装机的能力为9 0 t h 。 出库水泥经斗式提升机、空气输送斜槽送入包装机的中间仓，或送入水 泥散装仓。包装好的袋装水泥，经卸袋输送系统送入袋装水泥成品库内储存， 也可直接装车发运。水泥散装仓下设有两台水泥汽车散装设施，供汽车散装 用。 武汉工程大学工程硕十研究生硕+ 学位论文 石灰自升采铁粉 页岩、砂岩 矿渣煤 原煤 石膏 上土1 l上1 l 轮船运输 轮船运输轮船运输轮船运输 上 上上上上 石灰石破碎 进各自堆场混料堆场 原煤场石膏库 il 上 + 胶带输送胶带输送 预均化堆场 1 l 胶带 。 r 原料配站t 一 l - 1r 煤磨 r i唇女、l 出 。 。f j 泉科秘磨 j 1 r 生料均化库 1r 烘干热源 上 煤粉仓 生料入窑 歹汽 jj ：1 r 废气处理 旋风预热器 在线分解炉 回转窑 1 l 蓖式冷却机l 上 一 熟料储存、输送 r r 水泥外运r 水珑配科跖 1 石膏破碎 1 | 水泥粉磨 空压站 l 图例： 。i 口 形，巾十秽i , q ：a i 水泥散装、旬i 装及产品储存 一+ 鲁肚漓：日i 图3 1水泥年产t 劳流拜图 f i 9 3 - 1 f l o wd i a g r a mo fc e m e n t p r o d u c t i o n 1 4 、矿渣等， 本项目主要原辅材料及能源消耗见表4 1 。 表4 - 1 主要原辅材料及能源消耗 ! 垒垒垒：! 坠竺磐璺垫2 1 1 9 i n a la u x m a r y nm a t e r i a l sa n de n e r g ru y nc o n s u m p m 垡竺望 一u 一 类别名称单耗( t t 熟料) 年耗量( t a )来源及运输 4 2 污染物产生量 4 2 1 废气污染物产生量 水泥生产中废气污染物的特点是：排尘点多，排放量大，可分有组织排放 和无组织排放两种形式，以粉尘污染为主，其次是窑尾烟气排放的s 0 ：、n 0 ： 和氟化物。废气中主要污染物排放情况分述如下： ( 1 ) 粉尘 有组织排放 在正常生产工况条件下，废气经除尘后排入大气，粉尘按其性质可以分为 1s 武汉1 ：程大学工程硕士研究生硕士学位论文 原料粉尘、生料粉尘、熟料粉尘、主要在输送、干燥及燃烧过程中产生。本工 程的废气总排放量为1 3 1 8 0 7 0 m 3 h ，粉尘每小时总排放量5 3 k g ，每天排放量为 1 1 6 2 k g ；本工程最高排放点为窑尾废气处理的烟囱，其相对高度9 0 米。 无组织排放 无组织排放存在于厂区内和驳岸原料、水泥、熟料等的装卸和堆场的扬尘， 以及行使车辆的道路，主要采取喷淋保湿措施。根据堆场面积、装卸量及原 料的平均含水率，估算得无组织排尘量为6 k g h 。 ( 2 ) 氟化物 通常在生料中氟化物含量在0 0 2 - 0 0 7 之间，煤炭中氟化物含量为 0 0 2 。原煤和物料在燃烧过程中会形成h f 等物质。但是在炉窑中和其它氟 化物的发生部位有足够余量的c a o 吸收、中和h f 。据有关文献报道，当h f 的 浓度为0 5 ，温度11 0 ，接触时间0 1 4 秒，石灰石粒径0 3 5 - 0 4 2 m m ，净 化效率能达到9 0 。 氟化物不易挥发且也不会在窑系统中循环，经专家多次在水泥旋窑的例 行状态中测试发现有8 8 9 8 分解总量的氟化物与熟料结合，再循环的氟化物 粉尘量极少，而残余的氟化物以粉尘状态呈现，由于高含量的c a o 存在，氟 化物很明显的将会以c a f 。的形态呈现，因此水泥厂外排的粉尘中只含有尘氟 而无气氟。在生产过程中，氟化物主要产生的部位在水泥回转窑的烧成窑尾。 根据同类水泥厂粉尘情况的类比调查，氟化物的排放量为0 1 9 2 k g h 。 ( 3 ) 氮氧化物和二氧化硫 氮氧化物和二氧化硫的发生部位主要集中在水泥回转窑的烧成窑尾。 氮氧化物在回转窑中的生成量与燃烧温度、过剩空气量和燃料中的含氮 量有关，本工程将采用新型燃烧器和5 0 6 0 的燃料在分解炉内燃烧，温度较 低，经计算，氮氧化物的排放量为1 3 2 k g h 。 水泥熟料的煅烧是在碱性环境下完成的，因此，二氧化硫与呈碱性的物 料充分接触并被吸收，带窑外分解的新型干法窑对二氧化硫吸收率在9 8 以 上，只有2 的二氧化硫随废气排入大气。根据原料与燃煤中硫的含量，可以 计算出s 0 。的排放量为6k g h 。 本项目废气污染物产生源强见表4 2 。 1 6 第四章水泥j ：业的产污节点及产排污系数分析 ” 。 一表4 - 2 无组织排放废气产生源强 t a b 4 - 2 t h ev o l u m eo fp o l l u t a n t sg e n e r a t e db y u n o r g a n i z e de x h a u s tg a s e se m i s s i o n 面源高度 序号污染源位置污染物产生量( k g h )面源面积( m 2 ) ( m ) 1 堆场 驳岸原料、水泥、熟料等的 2 装卸 4 2 6 0 0 0 0 2 0 0 0 0 5 5 5 ( 4 ) 事故排放和非正常排放 项目事故排放主要发生在静电除尘器停运或发生故障时。影响其正常运 行的因素很多，如燃烧及给煤系统运行不稳定，窑头运行工况不好，尾气c o 监测仪灵敏度不高等，都可造成系统内c o 含量超过安全值，为防止c o 超量 发生爆炸，尾气从旁路直接进入烟道。上述事故的发生，一般持续时间不长， 仅1 0 - 1 5 分钟左右，至多在1 小时内即可调整好工况，重新开启静电除尘系 统。因此，事故排放污染物主要是粉尘及由此引起的氟化物排放量的增加。 经测算，窑尾静电除尘系统失效时，事故排放粉尘达4 4 0 0k g h 。 同样，事故情况下窑尾氟化物排放量可达6 2 7k g h 项目非正常排放主要发生在水泥窑点火烘炉阶段，此时废气为燃油废气；+ 污染物为烟尘、s o 。、n o ：。烘炉油耗为7 0 0 - 8 0 0k g h ，烘炉时间最长不超过 3 0 小时，一般一年发生一到二次，排烟一般为自然引风，排烟温度随烘炉时 间呈动态变化，由8 0 上升至3 5 0 。经计算，每烘一次烟尘最大排放量为 8 5 8k g ，s 0 。排放量为7 3 5k g 次，n 0 。排放量为1 9 5k g 次。 事故排放和非正常排放情况下废气污染物产生源强见表4 3 。 表4 3 事故排放和非正常排放情况下废气污染物产生源强 污染物名称事故排放量k g h非正常排放量k g 次 1 7 武汉! r 程大学t - 程硕十研究生硕士学位论文 4 2 2 废水污染物产生量 本项目废水为循环水池排水与生活污水，其中生活污水排放量为4 2 吨 天，经厂生活污水处理设施处理达污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) 中 的表4 一级标准后排入厂外的无名小河，由无名小河进入亭子港。循环水池 排水1 2 0 吨天，经沉淀处理达污水综合排放标准( 6 8 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) 中的表 4 一级标准后，一部分( 6 0 吨天) 用于厂区道路洒水、堆场洒水、厂区绿化 用水，一部分( 6 0 吨天) 直接排入厂外的无名小河，由无名小河进入亭子港。 另外，船舶含油污水量约为1 0m 3 d ，船员生活污水排放量为5 m 3 d ，收集 后进厂生活污水处理设施处理达标后排入厂外的无名小河，由无名小河进入 亭子港。 4 2 3 噪声产生量 本项目噪声源主要来自风机排出口和空压机、破碎机、球磨机等，各设 备的噪声声压级在8 5 - 11 0d b ( a ) ，见表4 - 4 。 3 4 5 水泥磨 煤磨 空压机 21 0 0 - 1 1 0水泥粉磨 4 6 高温风机 1 原料磨循环 71 风机 窑尾排风机 排风机 排风机 排风机 冷却塔 包装机 罗茨风机 罗茨风机 罗茨风机 8 5 9 5煤粉制备 9 0 1 0 0 9 0 - 1 0 5 9 0 1 0 0 9 0 - 1 0 0 9 0 1 0 0 9 0 - 1 0 0 9 0 1 0 0 7 5 7 5 1 0 0 1 0 0 1 0 0 n 5 8 ，w 4 8 6 n 1 4 5 ，w 2 3 5 n 2 0 3 ，w 1 2 5 n 1 6 0 ，w 1 1 8 原料粉磨及废气处 n 1 6 5 ，w 1 0 5 理 烧成窑头 煤粉制备 水泥粉磨 循环水系统 包装 生料均化库 煤粉制备 水泥库 n 1 5 8 ，w l l 2 n 1 6 3 ，w 2 3 5 n 1 4 5 ，w 2 3 5 n 5 8 ，w 4 8 6 n 1 4 3 ，w 5 8 n 5 7 ，w 6 2 3 n 1 7 7