水泥立窑煅烧窑头除尘工艺的设计.doc

毕 业 设 计 任 务 书班 级 学 生 姓 名 学 号 发题日期： 2 年 月 日 完成日期：2年 月 日题 目 水泥立窑煅烧窑头除尘工艺的设计 1、 设计原始资料 试设计一除尘器，烟气经处理后，烟气排放浓度达到国家固定的标准。大气污染一级排放标准：50mg/m3 烟气含尘浓度 ：80g/Nm3 烟气入口流量：18000Nm3/h 2、设计各部分内容及时间分配：（共 12 周）第一部分 资 料 收 集（ 3 周）第二部分 工艺比较确定（ 2 周）第三部分 系统设计计算（ 2 周）第四部分 制 图（ 1 周）第五部分 毕业设计撰写及修改（ 3 周）评阅及答辩（ 1 周） 3、 计算说明书内容 ： 1、除尘器的选型 2、除尘器的设计计算 3、除尘系统设计计算 指导教师： 摘要 近年来，我国水泥工业的生产和技术有了很大的发展，但我国水泥工业的环保和综合利用还比较落后。由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的管理维护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘的跑、冒、漏现象以及粉尘的无组织排放仍然突出。这些散发出的烟尘对大气环境和自然生态环境的污染十分严重。袋式除尘器是使含尘气流通过滤袋滤去其中粉尘的除尘装置。是一种干式高效过滤除尘器，随着合成纤维等滤料的出现和除尘新技术的应用，袋式除尘器将得到更广泛的应用。具有除尘效率高、适应性强、产品规格多样、结构简单、易于维护等优点。本文根据水泥厂的基本参数、当地的实际情况及相关的排放标准来设计除尘器。通过对各类除尘器原理、运行费用、烟气及粉尘的性质等各方面综合考虑，选用脉冲喷吹袋式除尘器进行设计计算。确定除尘器的类型、除尘效率、布袋的参数、灰斗以及冷却塔的工艺参数等。袋式除尘器是高效除尘的一种重要手段，由于袋式除尘器具有除尘效率高、运行稳定、抗冲击负荷大、能满足严格排放的标准等一些列优点。随着袋式除尘器及其相关技术的不断改进及完善，它将为我国的铁合金企业及工农业的环境保护取得巨大的成就。关键词：水泥、烟气量、袋式除尘器、脉冲清灰方式、脉冲喷吹袋式除尘器Abstract In recent years, Chinas cement industry has a great production and technology development, but Chinas environmental protection and comprehensive utilization of the cement industry is still relatively backward. Since most of the shaft kiln cement production lines, production technology is relatively backward, combined with production and pollution control facilities, inadequate management and maintenance, therefore, part of the cement dust, run, run, drain phenomenon and fugitive emissions of dust are still outstanding. The distribution of smoke on the atmospheric environment and the natural environment of the pollution is very serious. Is to make the air bag filter dust which filtered through the dust filter bag dust removal device. Is a dry high efficiency filter dust collector, with the emergence of synthetic fibers and dust and other new media technology, bag filter will be more widely used. With the dust removal efficiency, adaptability, and diverse product specifications, simple structure, easy to maintain.According to the basic parameters of cement, local conditions and the associated dust emission standards to design. Through various types of filter theory, operating costs, the nature of smoke and dust and other aspects into account, a large selection of pulse bag filter design calculations. Determine the type of dust collector, collection efficiency, bag parameters, ash bucket, and the process parameters such as the condenser, and calculate the corresponding economic cost. Dust bag filter is an important means of efficient, due to a dust bag filter, high efficiency, stable operation, shock load, to meet stringent emission standards for some of the advantages listed. With the bag filter and its related technologies continue to improve and perfect, it is Chinas ferroalloy business and industry and agriculture has made great achievements in environmental protection.Keywords: cement 、flue gas volume、 bag filter、 pulse cleaning methods、 scale pulse bag filter目录毕 业 设 计 任 务 书I摘要IIAbstractIV目录VI第一章 绪论11.水泥厂除尘概述11.1、水泥的概念11.2、水泥粉尘污染特点11.3、生产工艺21.4、粉尘的介绍41.5、主要产尘源51.6、球磨机的介绍52. 水泥厂除尘器部分的工艺流程图7第二章 除尘器的设计与选型82.1、除尘器工作机理和性能82.1.1、除尘器的工作机理和分类82.2、拟治理方案论证152.3、治理方案182.3.1、除尘器的主要性能指标182.3.2、除尘器的选型要点222.3.3工艺的选择24第三章 设计及选型263.1、换热器计算263.2、除尘器设计计算273.3、烟囱部分的计算303.4风机的选型31第四章 结束语33附录34第 36 页 共 43 页第1章 绪论1.水泥厂除尘概述1.1、水泥的概念水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中或水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。1.2、水泥粉尘污染特点我省水泥行业，有以下二个特点：1.2.1、规模小，工艺落后，市场竞争力差我省现有水泥企业的生产线大多数属于规模小，设备工艺落后，应限制淘汰之列。全省机立窑生产线中，设计年生产规模万吨（含万吨）以下的有条生产线，占总数的，其中设计年生产规模万吨和不及万吨的生产线条，占总数。由于规模小，工艺设备落后，能耗、物耗高，导致水泥成本增加，也限制了产品质量的提高，与省外包括省内大中型水泥企业相比，在市场竞争中处在相对劣势，经不起市场变化的考验。近几年，由于水泥市场相对紧缩，加上省外水泥的大量涌入，对我省水泥企业造成很大冲击。1.2.2、环保防治措施滞后，污染严重我省水泥企业起步较早，老企业居多，环保历史欠帐严重，加上前几年大量兴建的小水泥企业，由于一些地方领导和企业负责人对环保重视不够，没有严格执行环境影响评价和“三同时”制度，造成布局不当和治污设施未上或不完善，绝大多数水泥企业都不同程度存在粉尘超标排放。许多地方因粉尘污染扰民，厂群纠纷突出。据统计，全省水泥企业实际安装各类除尘设施台套，占应安装数，已安装除尘设备的粉尘排放达标率仅为。这说明我省水泥企业约有粉尘点未达到排放标准。在布局上，水泥企业分布建城区、近郊、中心集镇或其它敏感区域的有多家，由此可见，布局不当问题也相当突出。1.3、生产工艺 水泥的生产工艺，以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，喂入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。水泥生产过程可简单地分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个主要过程。详细流程如图1.1所示：图1.1水泥生产工艺流程图我国水泥厂粉尘排放现状可包括以下几方面： 1、排放仍很严重我国水泥工业每年向大气排放的粉尘、烟尘在1000万吨以上，成为我国粉尘污染的大户。2、乱排、偷排现象依然严重我国水泥厂规模一般较小但数量多这样就使管理有了很大的麻烦，为此有很多企业不管政府有关规定偷排、乱排对地方环境造成严重的破坏。3、排放粉尘浓度高 水泥厂排放的粉尘中固体颗粒占到97以上，其中有较大一部分是成品水泥灰。水泥企业除尘现状：1)除尘设备配备基本齐全 2）除尘设备老化 a、“三同时” a、中小企业重视不够b、物料回收比较方便，回收价值高 b、老设备更新换代难 3）监管不够 4）管理使用技术不高a、排污收费力度不够，形式不科学 a、企业环保管理未到 定额收费，按产量收费等 b、环保部门监管不够 b、使用技术培训不够 5）电除尘和袋式除尘是设备主流 a、电除尘器流行b、环保部门推荐使用袋式除尘目前水泥行业的污染治理状况仍然存在着较多的问题，主要表现为以下三点：一是由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的管理维护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘和废气的跑、冒、滴、漏现象以及粉尘的无组织排放仍然突出。二是经过多年运行，大部分企业污染治理设施受损老化；另外，部分企业的污染治理设施由于仓促上马，治理设施选型不合理，质量不过关，运行维护难度大；加上企业自身技术条件的局限，污染治理设施故障频出，有效运行率逐年降低，污染治理效果不断下降，企业难以保证污染物长期、稳定地达标排放，一定程度上出现了污染反弹现象。三是2000年限期治理达标工作取得阶段性成效后，大部分企业满足于现状，对存在的各种问题认识不够，缺乏积极主动提高污染治理水平的意识和决心，污染治理设施出现问题时，不及时报告、不及时修理，个别企业甚至还出现治理设施不正常运行的情况。1.4、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最为严重，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首位。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、美国日本等先进国家，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先进国家1-2倍，然而先进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。1.5、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。1.6、球磨机的介绍球磨机是我国水泥生产企业粉磨水泥的主要设备，本机运转平稳，工作可靠，流程简单，操作管理及维修方便。球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢体，内陈可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机为卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，两仓，格子型球磨机。物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。它广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨。生料磨除尘可选用旋风和电除尘器。目前水泥行业的污染治理状况仍然存在着较多的问题，主要表现为以下三点：一是由于大多数水泥厂为立窑生产线，生产工艺相对落后，加之生产和污染治理设施的管理维护力度不够，因此，部分水泥厂粉尘和废气的跑、冒、滴、漏现象以及粉尘的无组织排放仍然突出。二是经过多年运行，大部分企业污染治理设施受损老化；另外，部分企业的污染治理设施由于仓促上马，治理设施选型不合理，质量不过关，运行维护难度大；加上企业自身技术条件的局限，污染治理设施故障频出，有效运行率逐年降低，污染治理效果不断下降，企业难以保证污染物长期、稳定地达标排放，一定程度上出现了污染反弹现象。三是2000年限期治理达标工作取得阶段性成效后，大部分企业满足于现状，对存在的各种问题认识不够，缺乏积极主动提高污染治理水平的意识和决心，污染治理设施出现问题时，不及时报告、不及时修理，个别企业甚至还出现治理设施不正常运行的情况。2. 水泥厂除尘器部分的工艺流程图水泥厂除尘器部分的工艺流程图如图11 所示：煅烧篦冷机传动净气排出除尘器下方灰斗多管冷却风机卸灰传动排风风机排出处理图11 水泥厂除尘器部分的工艺流程图第二章 除尘器的设计与选型除尘器的设计与选型是除尘工程设计中的重要环节之一。除尘器的选型包括除尘器类型容量大小选择及针对工程具体要求的选择等。选取除尘器类型包括机械除尘器，袋式除尘器，电除尘器，湿式除尘器，空气过滤器等。2.1、除尘器工作机理和性能2.1.1、除尘器的工作机理和分类除尘器的工作原理都是以作用力为理论基础。根据力的性质不同，设计出不同的除尘器。除尘工程中常用的除尘器分为四大类，这些除尘器都是依靠各种作用力从气体中分离和过滤粉尘粒子的。2.1.1.1、机械除尘器的工作机理机械除尘器有重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器三个类别。它们的主要特点是结构简单、易于制造、价格低廉、便于维护等，因而广泛的用于工业生产中。但一般来说，这类除尘器对大粒径的颗粒物具有较高的分离效率，而对于小粒径颗粒物的捕获率相对较低。因而这类除尘器常用在去除大颗粒粉尘及除尘效率要求不高的场合下使用，有时也作为多级收尘系统的前置预收尘器。重力沉降室工作利用的是重力，在重力作用下含尘气体中的粉尘在沉降室被分离出来。惯性除尘器分离粉尘利用的是惯性力。惯性力是反映物质自身运动状态的力，受到外力时物质改变运动状态。在相同的作用力下惯性小的物体比惯性大的物体容易改变运动状态，即得到的加速度比较大，这对惯性小的粉尘是有利的。旋风除尘器利用的是离心力。所谓离心力是指做圆周运动的物体对施于它的向心分离力。它是依据在旋转体的反作用力，利用离心力分离非均相系统的分离过程通称为离心分离。它是依据在旋转过程中质量大、旋转速度快的物质获得的离心力也大的原理进行工作的。 2.1.1.2、静电除尘器工作机理静电除尘器分离粉尘靠的是静电力即库仑力。除尘过程分为四个阶段。1 气体电离在电晕极与集尘极之间施加直流高电压（4070kV），使放电极发生电晕放电，气体电离生成大量的自由电子和正离子。2 粒子荷电一般电晕极为负极，此时，正离子被电晕极吸引失去电荷，自由电子和随即形成的负离子受电场力的驱使向集尘极移动，并充满到两极间的绝大部分空间。含尘气流通过电场空间时，自由电子、正离子与粉尘碰撞并附着其上，便实现了粒子荷电。1.电晕极；2.电子；3.离子；4.尘粒；5.集尘极；6.供电装置；7.电晕区图2-2 电除尘器的除尘过程示意图3 粒子沉降荷电粒子在电场力（库仑力）作用下，向异性电极方向移动，在电极上进行电性中和，粒子沉积在电极上。4 粒子清除集尘极表面沉积的粒子和附着在放电极上的少量粒子，隔一定时间需用机械振打等方法将其清除，使之落入下部灰斗中，完成除尘过程。电除尘器的主要优点有：除尘效率高，可达99；消耗能量小，压力损失一般为200500Pa；处理烟气量大，可处理500以下的高温高湿烟气；能连续操作，自动化程度高。自20世纪应用于工业以来，电除尘器得到了很大的发展和广泛的应用。静电除尘器的主要缺点在于设备庞大，占地面积大，一次投资高，不易实现高比电阻和低比电阻粉尘的捕集。2.1.1.3、湿式除尘器工作机理湿式除尘器是利用液体去捕集气体中的颗粒物，达到净化的目的。较其它三类除尘器（机械除尘器、静电除尘器、过滤式除尘器）而言，湿式除尘器有它独特的优点：除尘效率高，甚至对亚微米级的粉尘都有较高的去除率；除尘结构简单，占地面积小，造价低，操作维护方便；能有效处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体；能同时去除废气中的气态污染物。正因为如此，湿式除尘器在工程上广泛应用。当然，采用湿式除尘器时，必须解决好以下问题：需要有水处理系统，使除尘水闭路循环使用，防止二次污染；设备要防腐；不易净化纤维性粉尘，憎水性粉尘。文丘里除尘器是一种高效湿式除尘器。它主要由渐缩管、喉管、渐扩管、脱水器四部分组成。废气进入渐缩管后，由于横截面面积不断减小，气流速度不断增大当达到喉管时，流速达到最大值，通常是渐缩管入口流速的512倍，如此高速运动的气流把从喉管附近喷射进来的水滴冲击成更小的雾滴，由于速度高，尘粒表面的气膜被冲破，尘粒被水润湿。同时，在喉管中由于动压急剧增大，静压减小，如同绝热膨胀一样，水滴迅速蒸发，因而气体中的水蒸气开始冷凝，细小的尘粒成为冷凝核。这样，烟气中的颗粒物不论粒径大小，其表面都会附着一层水膜，附着了水膜的尘粒与水滴或其它颗粒相互碰撞，成为更大的聚合体。随后它们在脱水器中被捕集下来。2.1.1.4、袋式除尘器工作机理袋式除尘器是利用多孔纤维材料制成的滤袋（简称布袋）将含尘气流中的粉尘捕集下来的一种干式高效除尘装置。由于其具有除尘效率高，尤其对微米及亚微米级粉尘颗粒具有较高的捕集效率，且不受粉尘比电阻的影响；运行稳定，对气体流量及含尘浓度适应性强；处理流量大，性能可靠等优点，因此广泛使用于工业含尘废气净化工程。但目前存在的主要问题是：普通滤料不耐高温，若采用特殊滤料，则成本过高；另外不适宜净化粘性及吸湿性强的含尘气体，否则气体温度低于露点温度时，会发生糊袋现象，使除尘器不能正常工作。袋式除尘器捕集粉尘时，主要是靠粉尘通过滤袋时产生的筛分、碰撞、粘附、扩散、静电、重力等效应来捕集的。1) 筛分效应当粉尘粒径大于滤袋纤维间隙或粉尘层孔隙时，粉尘颗粒将被阻留在滤袋表面，该效应被称为筛分效应。清洁滤料的空隙一般要比粉尘颗粒大得多，只有在滤袋表面上沉积了一定厚度的粉尘层之后，筛分效应才会变得明显。2) 碰撞效应当含尘气流接近滤袋纤维时，空气将绕过纤维，而较大的颗粒则由于惯性作用偏离空气运动轨迹直接与纤维相撞而被捕集。且粉尘颗粒越大、气体流速越高，其碰撞效应也越强。3) 粘附效应含尘气体流经滤袋纤维时，部分靠近纤维的尘粒将会与纤维边缘相接触，并被纤维所钩挂、粘附而捕集。很明显，该效应与滤袋纤维及粉尘表面特性有关。4) 扩散效应当尘粒直径小于0.2m时，由于气体分子的相互碰撞而偏离气体流线作不规则的布朗运动，碰到滤袋纤维而被捕集。这种由于布朗运动引起扩散，使粉尘微粒与滤袋纤维接触、吸附的作用，称为扩散效应。粉尘颗粒越小，不规则运动越剧烈，粉尘与滤袋纤维接触的机会也越多。5) 静电效应滤料和尘粒往往会带有电荷，当滤料和尘粒所带电荷相反时，尘粒会吸附在滤袋上，提高除尘器的除尘效率。当滤料和尘粒所带电荷相同时，滤袋会排斥粉尘，使除尘效率降低。6) 重力沉降进入除尘器的含尘气流中，部分粒径与密度较大的颗粒会在重力作用下自然沉降。需要说明的是，袋式除尘器在捕集分离过程中，上述分离效应一般并不同时发生作用，而是根据粉尘性质、滤袋材料、工作参数及运行阶段的不同，产生的分离效应的数量及重要性亦各不相同。以筛分效应为例，清洁滤袋经纬编织线孔隙一般为20m50m，开始工作时含尘气流中的粉尘微粒大部分都会轻易穿过，滤袋的筛分作用十分有限。此时对捕集粉尘起主要作用的是滤袋及粉尘的粘附、扩散及静电效应。随着滤袋上捕集粉尘数量的增加及孔隙的减小，开始阻止粉尘中的较大颗粒通过，筛分作用逐步增大，及至滤袋表面粉尘层形成之后，对微小颗粒也有较强的捕集能力，此时筛分效应对除尘器的分离效率起主导作用。2.1.1.5、袋式除尘器的清灰方式选择及其对滤料选择的影响 清灰方式是决定袋式除尘器性能的一个重要因素，它与除尘效率、压力损失、过滤风速以及滤袋寿命均有关系。按清灰方式，袋式除尘器可分为5大类：1 机械振动类袋式除尘器 是利用机械装置（包括手动、电磁振动、气动）使滤料产生振动而清灰的袋式除尘器。此类除尘器的特点是施加于粉尘层的动能较少而次数较多，因此要求滤料薄而光滑，质地柔软，有利于传递振荡波，在过滤面上形成足够的振击力。宜选用由化纤锻纹或斜纹织物，厚度0.30.7mm，单位面积质量300350g/m2 ，过滤速度0.61m/min；对小型机组可以提高到1.01.5m/min 。2 分室反吹类袋式除尘器 采用分室结构，利用阀门逐室切换，形成逆气流反吹，使滤袋缩瘪或鼓胀清灰的袋式除尘器。它有二状态和三状态之分，清灰次数35次/h，清灰动力来自于除尘器本体的自用压力，在特殊场合中才另配反吹风动力；属于低动能清灰类型，滤料应选用质地柔软、容易变形而尺寸稳定的薄型滤料。该类除尘器过滤速度与机械振动类除尘器相当。3 振动反吹并用类袋式除尘器 指兼有振动和逆气流双重清灰作用的袋式除尘器。振动使层饼松动，逆气流使层饼脱离，两种方式相互配合，提高了清灰效率，尤其适用于细粒黏性尘。此类除尘器的滤料选用原则大体上与分室反吹类除尘器相同，以选用斜纹（或锻纹）机织布料为主。随着针刺毡水平和产品质量的提高，发展趋势是选择基布加强、尺寸稳定的薄型针刺毡。4 喷嘴反吹类袋式除尘器 是利用风机做反吹清灰动力，在除尘器过滤状态时，通过移动喷嘴依次对滤袋喷吹，形成强烈反向气流。对滤袋清灰的袋式除尘器，属中等动能清灰类型。在袋式除尘器用喷嘴清灰的有回转反吹、往复反吹和气环滑动等几种形式。 回转反吹和往复反吹袋式除尘器采用带框架的外滤扁袋形式，结果紧凑。此类除尘器要求选用比较柔软、结构稳定。耐磨性好的滤料，优先用中等厚度针刺毡滤料，单位面积质量350500g/m2。气环滑动反吹袋式除尘器属于喷嘴反吹类袋式除尘器的一种特殊形式，采用内滤圆袋，喷嘴为环缝型，套在圆袋外面上下移动喷吹。要求选用厚实、耐磨、刚性好、不起毛的滤料，宜选用压缩毡和针刺毡，因滤袋磨损严重，该类除尘器极少选用。5 脉冲喷吹类袋式除尘器 指以压缩空气为动力，利用脉冲喷吹机构在瞬间释放压缩气流，诱导数倍的二次空气高速射入滤袋，使其急剧膨胀。依靠冲击振动和反向气流清灰的袋式除尘器属高动能清灰类型。它通常采用带框架的外滤圆袋或扁袋。要求选用厚实、耐磨、抗张力气强的滤料。有血安选用化纤针刺毡或压缩毡滤料，单位面积质量500650g/m2。袋式除尘器的清灰方式是选择滤料品种的一个重要因素，不同的清灰方式的袋式除尘器因清灰能量，滤袋变形特性的不同，宜选用不同的结构品种滤料。 由于粉尘和滤料的性质不同，清灰的难易程度是千差万别的，不同的清灰方式效果也各不相同。一般机械清灰比逆气流清灰效果好，但滤布损坏较严重。对于粘性大、倾注密度小的粉尘，必须在清灰的时候停止风机的抽吸(停风机或关闭阀门)，否则清灰不彻底甚至无法清灰。脉冲清灰是目前主要的清灰方式，是各种清灰方式中过滤速度最高的。脉冲分室反吹清灰可以防止粉尘的二次污染，清灰效果更好。但脉冲分室反吹清灰结构复杂，制造成本高，维修费用大。风机分室反吹清灰效果没有脉冲清灰效率高，要求其过滤风速要比脉冲清灰的过滤风速小，但由于结构简单，风机使用寿命一般高于脉冲阀，对于大型除尘器(比如车间总除尘)采用风机分室反吹可以大大降低投资成本，维修费用也可降低。机械振动式和逆气流反吹风式等属间歇清灰方式，即滤袋被分成若干个过滤室，逐室切断进气并依次清灰。这种间歇清灰方式不会伴随清灰而产生粉尘外逸现象，除尘效率较高。气环反吹式与脉冲喷吹式属连续清灰方式，可不切断进气，连续不断的对滤袋进行清灰。这种清灰方式由于压力损失稳定，适于处理高浓度含尘气体。2.1.1.6 脉冲清灰袋式除尘器工作机理脉冲清灰袋式除尘器是目前国际、国内应用最广泛的一种高效清灰袋式除尘器。除尘机理如下：当含尘烟气由进风口进入灰斗后，一部分较粗的尘粒在这里由于惯性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外侧，净化的烟气由滤袋内部进入箱体，再由阀扳孔、出风口排入大气，达到除尘的目的。随着过滤过程的不断进行，滤袋外侧的积尘也逐渐增多，从而使除尘器的运行阻力也逐渐增高，当阻力增到预定值时，清灰控制器发出信号，首先控制提升阀将阀扳孔关闭，以切断过滤烟气流，停止过滤过程，然后电磁脉冲阀打开，以极短的时间(0.10.15s)向箱体内喷人压力为0.50.7MPa的压缩空气，压缩空气在箱体内迅速膨胀，涌入滤袋内部，使滤袋产生变形、振动，加上逆气流的作用，滤袋外部的粉尘便被清除下来掉人灰斗，清灰完毕后，提升阀再次打开，除尘器又进入过滤状态。上述的过程仅是一个室的情况，实际上气箱脉冲袋式除尘器是由多个室组成的，各室分别按顺序进行，这就是分室离线清灰，其优点是清灰的室和正在过滤的室互不干扰，实现了长期连续作业，提高了清灰效果。 一个室从清灰开始到结束，称为一个清灰过程，清灰过程一般310s。从一个室的清灰结束，到第二个室的清灰开始，称为清灰间隔，清灰间隔的时间长短取决于烟气参数、选型的大小等，短则几十秒，长则几分钟甚至更长时间，清灰间隔又可分为集中清灰间隔和均匀清灰间隔二种，所谓集中清灰间隔是指从第一室清灰开始到最后一个室清灰结束，全部室进入过滤状态，直至下一次清灰开始；而均匀清灰间隔则是在最后一个室清灰结束后，仍以间隔相同的时间启动第一室的清灰。因此均匀清灰间隔的清灰过程是连续不断的。从第一室的清灰过程开始到下一次的清灰过程之间的间隔时间，称为清灰周期，清灰周期的长短取决于清灰间隔时间的长短。 上述清灰动作均由清灰控制器自动控制，清灰控制器有定时式和定压式两种，定时式是根据除尘器阻力变化的情况，预置一个清灰间隔时间，除尘器按固定预置时间进行清灰，这种控制器结构简单，调试、维修方便，价格便宜，适用于工况条件比较稳定的场合，定压式是在控制器内部设置一个压力转换开关，通过设在除尘器上的测压孔测定除尘器的运行阻力，当达到清灰阻力时，压力转换开关匣送出信号，启动清灰控制器进行清灰。这种控制器能实现清灰周期与运行阻力的最佳配合，因此非常适合工况条件经常变化的场合，但仪器较复杂，价格也比较贵。2.2、拟治理方案论证水泥厂的烟气中烟尘的种类及粒径分布详见表21污染源粉尘种类粒径分布（%）10m 10-40m 40m窑尾（含原料粉磨）水泥窑、生料粉尘78166均化库生料粉尘78166煤磨煤粉尘58384熟料冷却熟料粉尘41536无组织粉尘原料 粉尘等203050表21 水泥厂的烟气中烟尘的种类及粒径分布水泥厂立窑烟气的性质如表22所示：项目参数项目参数水蒸气含量14.57%窑面烟气氧含量2.13%窑面CO含量6.43%烟气氧含量11.12%烟气CO含量3.94%表22 水泥厂立窑烟气的性质机械式除尘，它是利用粉尘的质量力（重力、惯性力。离心力等）将其去除，所以它的除尘效率与粉尘质量密切相关：粒径较大的粉尘，由于其质量较大，故较容易除去；而粒径较小的粉尘，由于质量也小，故难以除去，特别对细微粉尘的去除更是无能为力。对于静电除尘器，是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从气体中分离出来。由于分离力（静电力）直接作用在粒子上，这就决定了它具有分离粒子耗能小、气流阻力小的特点，同时对亚微米级粒子也能有效地捕集。所以静电除尘器是目前净化粉尘的最优秀设备之一，但是它的致命弱点是粉尘的比电阻大小直接影响它的捕集效率，水泥厂立窑所产生的烟尘一部分（粉尘）比电阻在1010cm数量级上，刚好处于高比电阻范围内，在静电除尘器中，这些荷负电的粒子到达集尘板后，释放电荷很慢，并残留着部分电荷，这不但会排斥随后而至的带有同性电荷的粒子，影响其沉降，而且随着极板上沉积粉尘层的不断变厚，在粉尘层和极板之间造成一个很大的电压降，以致引起粉尘层空隙中的气体被电离，发生电晕放电，这种在集尘板上产生电晕放电的现象称为反电晕，也产生成对的正离子和负离子，正离子穿过板间区域向放电板流动，其结果，使集尘场强减弱，粒子所带负电荷部分被中和，粒子电荷减少，因而削弱了粒子的沉降，捕集效率显著降低。因此，用静电除尘器来净化水泥厂立窑烟尘是不适宜的，除非对烟气进行调质，同时改进电除尘器中的极配形式和电晕电板。至于过滤式除尘器，它的净化效率是相当高的，只要设计合理，其除尘效率可达到99.95，对细小粉尘也能有效去除，因此用它来净化烟尘是能满足达标要求的，目前国内在烟尘污染治理方面的基本情况也主要是采用袋式除尘。用袋式除尘器净化烟尘必须注意：烟气温度通常为150280，刺火时甚至可达300以上，因此在烟气进入除尘器前必须布置冷却装置才不至于烧袋。目前采用的冷却装置主要有两种形式：一是热交换器，一是混野风。设计冷却装置时必须要考虑两个情况：一是既要保证烟气温度在300以上时不烧袋，又要保证烟气温度为120时，烟气不结露。对于湿式除尘器，它的种类很多，不同的类型它的效率差别很大。对净化烟尘来说，旋风水膜除尘器（不论是立式还是卧式）、冲击式除尘器（不论是冲击水浴还是自傲喷雾）、喷雾除尘器（不论是喷雾塔还是填料塔）等都不能达标，只有采用高能文丘里除尘器才能达到要求。用高能文丘里除尘器，投资最省，但运转费用很高，因为它的喉管气速高达120150m/s，阻力降高达1500020000Pa，所以为它配置的风机功率很大，电耗很高。同时湿式除尘器存在二次污染问题，因此必须要有水处理设施，同时水要循环使用。2.3、治理方案2.3.1、除尘器的主要性能指标除尘器的技术性能指标主要包括除尘效率、压力损失、处理气体量与负荷适应性等几个指标，下表为各类除尘器的性能比较。设计水泥厂窑头除尘器的一些技术参数如表21所示进口风量18000Nm3/h进气温度350400进气含尘浓度80g/Nm3出气含尘浓度50mg/Nm3净过滤风速0.97m/min室数5个阻力系数5106m最大漏风量2%滤袋规格1302450mm废气密度1.1kg/m3表21 窑头除尘器技术参数2.3.1.1、除尘效率在除尘工程设计中一般采用全效率作为考核指标，有时也使用分级效率进行表达。各类除尘器的性能比较如表22所示指标类型优 点 缺 点适用范围适用温度机械式除尘器结构简单，易于制造价格较低，便于维护除尘效率低，对小颗粒粉捕获效率低大粒径颗粒物高电除尘器除尘效率高，消耗能量少，处理烟气量大，自动化程度高设备庞大，占地面积大，一次投资高能用于亚微米级的粒子较高袋式除尘器运行稳定，对含尘浓度适应强，处理流量大，性能可靠滤料不耐高温，不宜净化粘性和吸湿性气体对微米和亚微米级颗粒捕集效率高较低湿式除尘器结构简单，占地面积小，操作维护方便，造价低可能二次污染，不宜净化纤维、憎水性粉尘对亚微米粉尘有较高的除尘效率高表22 各类除尘器的性能比较1 全效率 全效率为除尘器除下的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之百分比，如下式所示： （21）式中 除尘器的效率，； G1进入除尘器的粉尘量，g/s； G2除尘器除下的粉尘量，g/s。净化装置的漏风率可以通过下式计算： （22） （23） =18000（12%) =17640 m3/h由于在现场无法直接测出进入除尘器粉尘量，应先测出除尘器进出口气流中的含尘浓度和相应的分量，再用下式计算： （24）式中 Q1除尘器入口风量，m3/s； C1除尘器入口浓度，mg/m3； Q2除尘器出口风量，m3/s； C2除尘器出口浓度，mg/m3。 =99.94%2 穿透率 穿透率为除尘器出口粉尘的排出量与入口处粉尘的进入量的百分比，按下式计算： （25） =（199.94%）100% =0.06%2.3.1.2、压力损失 除尘器压力损失为除尘器进、出口处气流的全压绝对值之差，表示气体流经除尘器所耗的机械能，当知道该除尘器的局部阻力系数值时，可用下式计算。 （26）式中 除尘器的压力损失，Pa；处理气体的密度，kg/m3；除尘器入口处的气流速度，m/s。2.3.1. 3、处理气体量表示除尘器处理气体能力的大小，一般用体积流量（m3/h或m3/s）表示，也有质量流量（kg/h或kg/s）表示的。2.3.1.4、负荷适应性负荷适应性良好的除尘器，当处理气体量或污染物浓度在较大范围内波动时，仍能保持稳定的除尘效率，适中的压力损失和足够高的作业效率。2.3.2、除尘器的选型要点 除尘器的选型要考虑多种因素和条件，下面是最重要的几项事项。2.3.2.1、按处理气体量选型处理气体量的多少是决定除尘器大小类型的决定因素，对大气量，一定要选能处理大气量的除尘器，如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的；对较小气量要比较用哪一种类型的除尘器最经济、最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。由于除尘器进入实际运行后，受操作和环境条件影响有时是不易预计的，因此，在决定设备的容量时，需保证有一定的余量或预留一些可能增加设备的空间。2.3.2.2、按粉尘的分散度和密度选型粉尘分散度对除尘器的性能影响很大，而粉尘的分散度相同，由于操作条件不同也有差异。因此，在选择除尘器的型式时，首要的是确切掌握粉尘的分散度，如粒径多在10m以上时可选旋风除尘器，在粒径多为数微米以下，则应选电除尘器、袋式除尘器，而具体选择，可以根据分散度和其他要求，参考常用除尘器类型与性能表进行初步选择；然后再依照其他条件和除尘器的种类和性能确定。粉尘密度对除尘器性能影响也很大，这种影响表现最为明显的是重力，惯性力和离心力除尘器。所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小，尘粒分离捕集就越困难，粉尘的二次飞扬越严重，所以在操作上与设备结构上应采取特别措施。2.3.2.3、按气体含尘浓度选型对重力、惯性和旋风除尘器，一般来说，进口含尘浓度越大，除尘效率越高，可是这样又会增加出口含尘浓度，所以不能仅从除尘器效率高就笼统地认为粉尘处理效果好，对文氏洗管除尘器，喷射洗涤器等湿式除尘器，以初始浓度在10g/m3以下为宜；对袋式除尘器，含尘浓度越低，除尘性能越好，在较高初始浓度时，进行连续清灰，压力损失和排放浓度也能满足环保要求。静电除尘器初始浓度在30g/m3以下，不加预除尘器也可以使用。2.3.2.4、粉尘粘附性对选型的影响粉尘和壁面的粘附机理与粉尘的比表面积和含湿量关系很大。粉尘粒径d越小，比表面积越大含水量越多，其粘附性也越大。在旋风除尘器，粉尘因离心力粘附于壁面上，有发生堵赛的危险；而对袋式除尘器粘附的粉尘容易使过滤袋的孔道堵赛，对静电除尘器则容易使放电极和集尘极积尘。2.3.2.5、粉尘比电阻对选型的影响静电除尘器的粉尘比电阻应该在1041011cm范围之内。粉尘的比电阻随含尘气体的温度、湿度不同有很大的变化，对同种粉尘，在100200之间比电阻值最大；如果含尘气体加硫调质则比电阻降低。因此，在选用静电除尘器式，需事先掌握粉尘的比电阻，充分考虑含尘气体温度的选择和含尘气体性质的调整。2.3.2.6、含尘气体温