清洁生产_企业清洁生产审核案例

企业清洁生产审核案例 清洁生产审核案例 水泥行业 长红狮宁咨询 长宁红狮清洁生产节能技术咨询有限公司 目录 1 绪论2 生产过程描述和主要环境意义3 典型工艺步骤及其清洁生产方案4 典型污染物和最佳可行污染物控制技术5 清洁生产操作6 行业清洁生产发展7 行业清洁生产案例 长宁红狮 1绪论 1 1中国水泥行业概况1 2水泥工业的主要环境问题 长宁红狮咨询 1 1中国水泥行业概况 我国中小企业普遍采用立窑生产工艺 对于大中型水泥厂 1980年以前主要以湿法旋窑生产工艺为主 随着水泥技术的进步 先进的预热器窑系统和预分解窑系统在我国得到了长足的发展 但是先进窑系统在我国水泥生产构成中比例很小 例如采用新型干法窑系统生产的水泥仅占水泥总产量的10 而采用立窑进行生产的中小企业数量占水泥厂总数的90 而且产量也占到总产量的80 从而导致整个行业物耗能耗大 环境污染严 长宁红狮咨询咨询 1 2水泥工业的主要环境问题 水泥工业的主要环境问题是空气污染 主要污染物是粉尘 水泥工业污染严重的主要原因是多数水泥厂 特别是中小水泥厂缺乏有效的污染控制设施 由于目前水泥工业的技术和原料特点 导致从原料输入至水泥产出整个生产过程都粉尘的排放 尽管生产线上安装了许多收尘器 但是大量的粉尘仍然排放到大气中 导致空气的严重污染 长宁红狮咨询 2 生产过程描述和主要环境意义 2 1水泥生产过程简介2 2工艺流程图 2 1水泥生产过程简介 水泥生产过程中基本的化学反应是 首先 碳酸钙 CaCO3 在900 分解为氧化钙 CaO 石灰 和二氧化碳 CO2 气体 这个过程被称作煅烧 而后是熔结过程 即氧化钙在高温下 通常为1400 1500 与硅土 氧化铝 氧化铁发生反应生成硅酸盐 铝酸盐和铁酸钙 它们共同组成了水泥熟料 熟料再与石膏和其它添加剂一起经过粉磨生成水泥 2 1水泥生产过程简介 水泥生产主要有四条工艺路线一干法 半干法 半湿法和湿法 在干法工艺中 原材料经过粉磨烘干制成粉末 即生料 干生料被送入预热器窑或预分解窑中 个别时候会送入干法长窑中 在半干法工艺中 干生料与水混合生成料团 而后送入立窑 窑前炉排预热器或长窑中 在半湿法工艺中 泥浆首先过滤脱水 而后滤饼直接送入滤饼烘干机 或被压制成料球 送入炉排预热器 在湿法工艺中 原料 通常湿度较大 在水中被粉磨成可泵送的泥浆 而后直接入窑或窑前的泥浆烘干机中 长宁红狮咨询 2 1水泥生产过程简介 所有水泥生产工艺路线均包括以下过程 原材料的采运 原材料 能源 的贮存和制备 熟料煅烧 水泥粉磨和贮存 包装和发送 长宁红狮咨询 2 1水泥生产过程简介 水泥厂的主要设备是 两磨一窑 两磨 指生料磨和水泥磨 一窑 指水泥窑 即立窑或回转窑 粉磨过程在水泥生产中电耗最大 同时伴随粉尘排放 窑系统则是水泥厂最主要的污染源 排放大量的粉尘 CO2和少量NOx SOx CO VOC 挥发性有机物 等 窑的能量消耗 煤耗 也很大 长宁红狮咨询 2 2工艺流程图 长宁红狮咨询 贵长宁红狮咨 3典型工艺步骤及其清洁生产方案 3 1原材料贮存和制备3 2熟料煅烧3 3水泥粉磨和贮存 长宁红狮咨询 3 1原材料贮存和制备 3 1 1原材料的采运3 1 2原材料贮存3 1 3原材料破碎3 1 4原材料烘干3 1 5生料粉磨3 1 6原材料配料和混合 长宁红狮咨询 3 1 1原材料的采运 几乎所有天然原料和能源的采运都需要开采和挖掘工序 露天采石场 需要经过开凿 爆破 挖掘 运输 破碎的过程水泥生产主要的原材料如石灰石 白垩 泥灰岩 页岩和粘土等都取自距离水泥厂较近的采石场 原料在经过初步破碎之后被送入水泥厂贮存起来 等待做进一步的制备 其它原料和燃料如煤 矾土 铁矿石等则从其它地方购入 长宁红狮咨询 3 1 2原材料贮存 原料中的石灰石 粘土 煤和铁粉通常在原料堆场中贮存 长宁红狮咨询 3 1 2原材料贮存 典型的清洁生产分析1 粉尘产生部位 矿渣 粘土 煤等原料贮存在露天的原料堆场 没有屏障阻止刮风时粉尘的飞扬 原因分析 下雨或刮风时 原料细粉容易被冲走或刮走 地表裸露 道路为土路 易起尘 不易清扫 清洁生产方案 采用露天原料堆场贮存或原料晒干时 设置屏障减少流失造成损失 地面绿化 道路和堆场铺设水泥 长宁红狮咨询 3 1 3原材料破碎 生料制备包括以下几个步骤 破碎 烘干 粉磨 配比和混合 长宁红狮咨询 3 1 3原材料破碎 破碎过程的目的是减小石料 其尺寸可能会超过l米 的大小 破碎过程可在采石场附近进行 通常分为一级 二级 可能需三级 破碎 破碎的级数 以及因此获得的最小粒度 受原料含水量的限制 石料的特性同时对所用的破碎机类型的也有影响 颚式破碎机 回转破碎机 冲击破碎机 辊式破碎机等类型的破碎机都有其特殊的用途 这取决于石料的硬度 湿度等 破碎后 进入球磨机的石料直径应小于25mm 长宁红狮咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生部位 破碎机的进料口和出料口 原因分析 当石灰石送入破碎机时有粉尘产生 未安装合适的收尘器 清洁生产方案 应在破碎机的进料口和出料口安装适合的收尘器 如袋式收尘器或旋风收尘器等 改善工人的操作环境 长宁红狮咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 皮带输送机和斗式提升机上尘的泄漏与飞扬 原因分析 输送带没有顶盖和防溢侧板 斗式输送机上下料时激起粉尘 清洁生产方案 在输送带上安装顶盖和防溢侧板 长宁红狮咨询 3 1 4原材料烘干 烘干过程在各类水泥生产工艺中都要应用 不止湿法工艺 在干法工艺如回转窑中也有烘干过程 以去除原料中的水分 烘干过程由以下气体来完成 窑尾热气 熟料冷却器排出的热尾气 热风炉所产生的热气 长宁红狮咨询 3 1 4原材料烘干 烘干操作可与其他操作相结合 破碎和烘干相结合 特别是高湿度喂料的烘干过程 粉磨之前的烘干过程 粉磨和烘干相结合 湿粉磨之后的烘干过程 烘干是干法工艺原料制备所必需的一个步骤 在其他类型工艺中 它也可显著改善高湿度原料的破碎和粉磨操作 长宁红狮 简要清洁生产分析1 能效低的部位 用于烘干粘土的回转烘干机的煤耗较高 原因分析 回转烘干机的绝缘性能不好 且工作不连续 清洁生产方案 保证回转烘干机的绝缘性能良好 保证烘干机工作的连续性 长宁红狮咨询 3 1 5生料粉磨 生料粉磨对于保证水泥窑系统进料的均质性 进而保证原材料的彻底化学反应是必需的 在实际生产中 输入磨机进行粉磨作业的功转变为有效粉碎功非常少 一般仅1 3 最多不超过15 而水泥生产中 每生产1吨水泥需粉磨各种物料达3吨 使粉磨电耗占生产总电耗的60 70 因此 改进粉磨作业 提高粉磨效率 提高有效功的利用是非常重要的 贵州勇达咨询 影响粉磨作业的因素包括 物料的易磨性 物料的粒度与产品细度 粉磨作业系统与设备性能 长宁红狮 一般来讲 控制入磨粒度可以提高物料粉磨效果 提高产量 降低单位产品电耗 对于生料粉磨 当粉磨由一般的石灰石 粘土所配的普通硅酸盐水泥生料时 粉磨细度可控制在200um筛余小于1 0 1 5 80um筛余应控制为小于等于10 为了实现水泥新标准 200um筛余直控制为小于等于0 2 80um筛余宜控制为小于等于5 磨机的选型在很大程度上决定于原料的特性 粉磨系统有开路和闭路两种 开路系统流程简单 设备少 投资省 操作维护方便 但物料必须全部达到产品细度后才能出磨 有时出现过粉磨现象 而闭路系统可减少过粉磨现象 可以调整产品细度 并且闭路系统一般比开路系统 同规格磨机 可提高产量15 50 降低电耗日8 30 缺点是流程相对复杂 设备投资大 操作维护较复杂 生料粉磨中 应用最广泛的是钢球磨机系统 近年来立式磨发展较快 长宁红狮咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生部位 立磨车间存在无组织粉尘排放和粉尘堆积 原因分析 立式磨的布袋收尘器操作不当 维护较差 效果很查 清洁生产方案 对布袋收尘器进行检查并进行必要的维修 更换部件或布袋 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 生料磨的进料口和出料口 原因分析 入磨原料送入生料磨时有粉尘产生 清洁生产方案 确保生料磨进料口和出料口的封闭状况良好 长宁红狮咨询 3 1 6原材料配料和混合 水泥生产中配料方案的设计和实施相当关键 应根据水泥品种和质量的要求 原燃料的特性和生产条件结合起来 设计合理的配料方案 为保证配料的正确性 应用精度较高的计量设备并微机控制 因为在窑内形成熟料的过程是一个固相的化学反应 这就要求喂入窑内的生料必须均质 化学成分和细度 对于石灰质原料和燃料煤 由于其成分波动大 一般需要预均化 预均化是在堆料和取料过程中在堆场或库内实现的 在干法工艺中 研磨和烘干过的原材料经输送机 升降机或气力输送泵打入料仓中 在一个或多个料仓中的原料通过空气和机械的搅拌达到均质 在湿法工艺中 含水量在28 40 的生料通常用泵打入储存池 加以搅拌以防止沉降 并有助于均化 长宁红狮咨询 简要清洁生产分析l 粉尘产生部位 生料库底的皮带秤卸料仓的落板口处有粉尘泄漏和无组织排放 原因分析 从落板口到皮带输送机的落差很大 同时落板口未进行很好的维护 清洁生产方案 降低落差 对落板口进行维护 或使用软着落板 防止粉尘泄漏和无组织排放 长宁红狮咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 采用机械倒库法 生料均化效果不好 从而严重影响窑的工艺操作 原因分析 机械倒库法本身的缺陷 清洁生产方案 采用气力均化法进行生料混合 长宁红狮咨询 3 2熟料煅烧 熟料煅烧过程是水泥生产各阶段中对水泥质量 生产成本及粉尘排放影响很大的一个阶段 在熟料煅烧过程中 生料 在湿法工艺中为生料浆 被送入水泥窑系统中经历干燥脱水 预热 分解 煅烧 烧结 冷却的过程 生成水泥熟料 而后将熟料在空气中冷却 储存 长宁红狮咨询 3 2熟料煅烧 3 2 1立窑3 2 2长窑3 2 3预热器窑系统3 2 4预分解窑系统3 2 5熟料冷却器 贵州勇达咨询 3 2 1立窑 立窑是一直径2 3米 高8 10米的竖式固定床煅烧设备 内衬耐火材料 含煤的生料球由窑顶喂入 空气从窑下部用高压风机鼓入 窑内物料借自重自上而下移动 料球在窑内经预热 分解 烧成和冷却等一系列物理 化学变化 形成熟料 从窑底卸出 废气经窑罩 烟囱排出 立窑产量在300吨 天熟料以下 这个产量仅对小型水泥厂来说是经济的 在我国 主要使用的立窑型有三种 它们是普通立窑 机械化立窑和先进立窑 其中 普通立窑已近淘汰 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生和能效低的部位 大量废气从炉门中排出 导致粉尘排放量增大 同时生产的熟料烧成不均匀 原因分析 生料不够均匀 料球的性能不良 立窑操作方面的原因有 立窑的操作人员缺乏培训 不了解如何正确操作立窑 立窑的操作人员习惯将立窑的炉门敞开 布料器未能使料球在窑面均匀分布 清洁生产方案 采取措施提高生料的均匀度 优化成球及立窑操作过程 包括 对操作工人进行培训 使之了解正确的操作规范 保证现场配有操作手册 采用计算机控制系统 采用闭门操作 更新喂料器 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 窑烟囱的粉尘排放超过排放标准 原因分析 立窑仅配有沉降室 不足以有效收尘 清洁生产方案 增设布袋收尘器或电收尘器 贵州勇达咨询 3 2 2长窑 目前 回转窑在现代化水泥厂中广泛采用 长窑是早期回转窑的一种 设计时力求与原料预热 如生料的烘干和脱水 煅烧 熟料生成过程中由窑上部 低温区 到下部 高温区 的一系列连续反应相适应 回转窑的现代化设计更多地将重点放在预热系统 窑的功能仅被限定为煅烧和生成熟料 长窑可使用泥浆 碎滤饼 料球 干生料等原料 并适用于所有的工艺类型 最大的长窑的长径比达38 长度有200米之多 在欧洲和美国 如此巨型的窑若使用湿法工艺的话 其产量可达3600吨 天 这种长窑工艺热能消耗量大 导致排气量也很大 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析l 能效低的部位 干法长窑能耗大原因分析 长窑本身固有的缺点 未能将高温废热气所含热能进行回收 清洁生产方案 工艺改造 2 7 2节 或对目前系统进行改造 如 使用新型绝缘耐火材料 改善水泥窑给料和卸料密封 提高水泥窑速度 改进冷却器以及采用一套监控系统等 以提高产量 降低燃耗 添加一级或二级预热器 改进冷却器和水泥窑通风系统 产量可增加25 而燃料消耗减少15 且不需要连锁保养 贵州勇达咨询 3 2 3预热器窑系统 预热器窑典型的长径比为10 17 目前主要有两种类型的预热器 即炉排预热器和悬浮预热器 炉排预热器技术于1928年发明 该项技术首次实现了使熟料生产过程的某个阶段发生在窑外的一个装置中 从而使回转窑变得更短 同时减少了窑的热损失 提高了能效 悬浮预热器技术自30年代初期以来得到了长足的发展 生料在预热器中呈悬浮状态 与来自回转窑的热气进行热交换 实现预热和部分煅烧 理论上 接触面积越大 热交换越完全 四级旋风预热器窑系统是如今应用最为广泛的预热器窑系统 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析1 能效低的部位 四级旋风预热器窑系统操作效率低原因分析 过程未优化清洁生产方案 对目前的系统进行改造 如改进冷却器 优化过程控制等 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析2 能效低的部位 四级旋风预热器窑系统燃料消耗量大原因分析 排出气体的温度仍然很高清洁生产方案 采用新型高效 低压降预热器 使安装额外的预热器成为可能 安装第五级预热器 与传统的四级预热器相比 生产l公斤熟料热耗削减约25千卡 若在适当条件下安装第六级预热器 则生产1公斤熟料可进一步削减15千卡热耗 贵州勇达咨询 3 2 4预分解窑系统 水泥生产的预分解技术是1970年发展起来的 它是水泥生产的一重大突破 在预分解过程中 热量输入主要在两个部位 一个部位是窑燃烧区域 第二个部位是窑和预热器之间的燃烧室 对于预分解窑 燃烧室的热能消耗占总热能消耗的60 这部分热能主要用于煅烧生料 生料在完成这个阶段煅烧后 进入窑的生料几乎已经被完全煅烧 煅烧炉中的热空气被输送到冷却器中 物料离开煅烧炉时温度在870 左右 这就意味着NOx得到了最大程度的削减 尽管入窑的生料有75 90 预先已被煅烧 但大多预分解窑系统仍然配备了带有煅烧区的回转窑 对于采用新型干法工艺的水泥厂而言 带有五级旋风预热器和预分解器的窑系统被认为是标准化技术 其典型生产能力为3000 5000吨 天 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析 粉尘产生部位 窑系统高浓度粉尘的不正常排放原因分析 主要设备频繁的关机和启动清洁生产方案 对所有主要设备进行停机时间分析 建立主要设备的预防性维护系统 保持水泥生产稳定进行 减少非正常粉尘排放 贵州勇达咨询 3 2 5熟料冷却器 在熟料进入下阶段处理之前 熟料冷却器将熟料冷却 由于熟料冷却器将熟料生产中的部分余热进行回收利用 从而提高了燃料的使用效率 熟料冷却器的典型问题是热膨胀 磨损 不正常的气流及有效性差 目前主要有两种类型的冷却器 回转冷却器 包括管式冷却器 行星冷却器 炉排冷却器 包括移动炉排冷却器 常规往复式炉排冷却器和现代化往复式炉排冷却器 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析 能效低的部位 冷却器的热能回收率低原因分析 过程操作未被优化清洁生产方案 可采取一些措施 如将熟料床的厚度增至600 750mm 循环使用冷却器第二 三 四室的排出气体 调整气流等 所有这些改变可使冷却器的热能回收效率提高70 贵州勇达咨询 3 3水泥粉磨和贮存 3 3 1熟料贮存3 3 2水泥粉磨3 3 3水泥贮存3 3 4包装 贵州勇达咨询 3 3 1熟料贮存 由窑卸出的熟料首先进行破碎 而后用提升机或输送机将其送入熟料库或密封的料棚中 量大时可露天储存 但必须采取防护措施避免粉尘的产生 贵州勇达咨询 3 3 2水泥粉磨 在经过计量及与添加剂 如石膏 混合之后 熟料库中的水泥熟料进入水泥磨 在磨至一定粒度之后 物料被送入水泥库中 引入助磨剂可减少能耗 在满足水泥品种和标号的前提下 水泥细度不必太细 以节省电耗 通常水泥粉磨的比表面积约在3000cm2 g左右 如今粉磨技术的发展更加侧重减少粉磨过程的能耗 包括预粉磨 辊压 高效选粉机及辊式磨的使用等 计量和配料的精度和可靠性对于确保粉磨系统的高能效十分关键 主流计量和配料装置是皮带称 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生部位 水泥磨的电收尘器粉尘排放量大原因分析 使用的矿渣湿度较大 造成电收尘器的性能变差清洁生产方案 用烘干机将矿渣烘干 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析2 能效低的部位 闭路水泥磨系统的能耗高 效率低原因分析 水泥磨系统的操作工人技术水平低 选粉机参数设置不当 导致功能失常 能耗高 效率低清洁生产方案 对操作工人进行培训 使他们掌握闭路水泥磨系统的操作规程 监测磨机和选粉机的运行状况 优化操作 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析3 能效低的部位 水泥磨冷却水直接排放原因分析 管理层缺乏节水意识清洁生产方案 建造蓄水池 循环使用冷却水 贵州勇达咨询 3 3 3水泥贮存 将水泥输送到储存库中 可采用气力输送和机械输送 相比较而言 后者投资大 但运行费用较低 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生和能效低的部位 制成车间有水泥扬尘 输送机有撒落损失原因分析 地面有积尘 水泥输送机未进行盖严清洁生产方案 要求员工经常进行清扫清洁 输送机采取密闭 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生部位 水泥库顶有粉尘排放原因分析 水泥库未安装收尘器或采取有效粉尘控制措施清洁生产方案 在水泥库顶部安装布袋收尘器或简易布袋 贵州勇达咨询 3 3 4包装 水泥成品通常使用散料专用车直接发运 或在包装车间包装成袋后送入储存库中 然后再装车运走 散装的水泥通过铁路 公路 水运等方式运至终点 而后在当地再进行分配 我国鼓励水泥散装 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析1 粉尘产生的部位 单嘴包装机存在粉尘的无组织排放和泄漏原因分析 包装机 卸料端等布局不合理清洁生产方案 调整包装系统的布局 在适当的部位增设吸尘罩 更新包装机等 贵州勇达咨询 简要清洁生产分析2 粉尘产生的部位 水泥包装和发运区域有粉尘堆积原因分析 破损包装袋中水泥的溢出和包装机的撒落 包装袋质量较差 装卸工人粗放操作清洁生产方案 更换质量好的包装袋 用奖惩机制规范工人劳动 使用工业真空收尘器对这些区域撒落的水泥进行回收 改为散装发运 贵州勇达咨询 4典型污染物和最佳可行污染物控制技术 4 1典型污染物4 2粉尘4 3氮氧化物4 4二氧化硫4 5二氧化碳4 6挥发性有机物4 7其它化合物 贵州勇达咨询 4 1典型污染物 水泥厂的运行中 对环境污染的贡献以及污染控制技术的焦点主要集中在三种污染物上 即粉尘 NOx和SOxCO2 CO 挥发性有机物 VOC 污染物 金属及金属化合物等也是水泥行业污染控制所关注的方面 在上述排放物中 CO2在严格意义上不是污染物 而是温室气体 除此之外 还有噪音 恶臭等污染 但它们的危害性相对较小 水泥生产的主要污染源是窑系统 污染物主要来自于原料的物理化学反应和燃料的燃烧 水泥窑释放的气体主要包括 氮气 来自空气 CO2 来自CaCO3和燃料燃烧 水蒸气 来自于燃烧过程和原材料 以及过量的氧气 贵州勇达咨询 表2 3水泥窑的典型排放数据 贵州勇达咨询 4 2粉尘 4 2 1粉尘的分类4 2 2控制措施和排放值4 2 3收尘器4 2 4无组织排放粉尘的控制 贵州勇达咨询 4 2 1粉尘的分类 粉尘根据来源分为三类 过程粉尘排放 指在水泥生产过程中直接排放出的废气中的粉尘 含尘气体排放 指空气流动过程中与含尘物质接触导致的粉尘排放 无组织粉尘排放 指刮风时或车辆运输过程等导致的粉尘 贵州勇达咨询 4 2 1粉尘的分类 由于粉尘对人类的影响主要取决于粉尘的来源 因此按照粉尘的来源对粉尘进行分类是很必要和重要的 无组织粉尘排放和含尘气体粉尘排放可以在工厂范围内解决 而水泥窑产生的粉尘一旦从烟囱中排出 作用面积很大 最终将导致空气污染 需进一步说明的是 多数粉尘是不同生产阶段的产物 有些又可以回到生产过程中 这部分粉尘不需要再进行处置 因此 依据设计 安装和运行高效收尘器在经济上是十分可取的 贵州勇达咨询 4 2 2控制措施和排放值 对于特殊用途的情况 最适合的粉尘控制技术的选择取决于排放源的特点 包括气体流速 粉尘负荷 粉尘尺寸 湿度和温度 贵州勇达咨询 表2 5一般水泥厂可采取的适当的粉尘控制措施 贵州勇达咨询 表2 6收尘器的主要特点 贵州勇达咨询 4 2 3收尘器 影响收尘器选的因素有许多 可依据以下几个方面进行选择 气体特性 流速 温度 压力 湿度 化学成分等 粉尘特征 粉尘负荷 颗粒的尺寸分布 化学特性 电子特性及其它物理 化学特性 其它因素 操作效率 空间适应性 经济性及水和能源的可利用程度 基于上述因素 表2 7给出了典型水泥厂在生产不同阶段对收尘器的选择 贵州勇达咨询 表2 7不同阶段的收尘器 操作条件 贵州勇达咨询 4 2 4无组织排放粉尘的控制 无组织粉尘排放主要发生在原料 如石灰石 煤 粘土等 的储存 预均化 均化过程 在处置过程中 物料从一个地方转移到另一个地方 经历装载 卸载等操作 从而引起粉尘等的泄漏 无组织排放中颗粒物的排放总量是相当大的 据粗略估计 一个水泥厂其无组织粉尘排放量占其粉尘排放总量的10 30 水泥厂无组织粉尘排放的控制方法主要是局部排气通风系统和淋水系统 实施适当内部管理作业 维护环境的清洁也是十分重要的 贵州勇达咨询 表2 8可选择的无组织粉尘排放控制方法 贵州勇达咨询 4 3氮氧化物 氮氧化物 NOx 是水泥行业主要大气污染物之一 水泥行业废气中的主要污染物就是NO和NO2 其中NO 90 影响燃料NOx生成的主要参数是燃烧器中过量空气的数量和燃料中氮的含量 旨在减少NOx产生量的有效削减措施主要包括 对火焰温度加以限定优化燃烧器中过量氧气水平 贵州勇达咨询 NOx排放的一个控制措施就是采用所谓的一级处理法 它通过控制有关影响因素将燃烧过程中NOx的排放量降至最低 目前 最重要的措施是对窑操作进行优化 例如使物料尽可能均匀 改善冷却器的操作等 所谓低NOx排放的燃烧器也属于这一行列 但许多水泥厂的实践表明 相对优化的传统燃烧器而言 这种低排放的燃烧器仅能适度减少NOx的排放 二级削减措施是采取一定措施将已生成的NOx还原成氮元素 即非催化和催化削减工艺 贵州勇达咨询 4 4二氧化硫 当原料中含有有机硫或黄铁矿 FeS 时 SO2的排放量会很高 水泥工业中硫主要以SO2 占99 的形式排放 其余还有少量SO3产生 在还原条件下 还可能产生H2S 在预热和煅烧过程中 原料中的硫化物和大多数硫酸盐分解生成SO2 此外 某些硫的化合物是大多数水泥窑用燃料的组成部分 在燃料燃烧过程中 这些硫化物氧化也会生成SO2 这些SO2随着窑中的高温气体排出窑 通过烟囱排入大气中 尽管水泥生产中大多数的硫滞留于熟料中 但SO2的排放量仍然很大 仍被认为是水泥工业主要污染物之一 目前 国内水泥厂仍将SO2直接排放到大气中 未采取有效的控制措施 贵州勇达咨询 4 5二氧化碳 水泥工业的二氧化碳排放问题十分严重 例如 每生产1吨硅酸盐水泥 将排放0 87 1 00吨CO2 水泥生产中60 的CO2来自煅烧过程 其余40 也与燃料燃烧有关 通过对全球不同类型硅酸盐水泥生产的总体考察 据估计 全球水泥行业每年CO2的总排放量达500万吨 占全球工业CO2排放总量的2 贵州勇达咨询 4 6挥发性有机物 通常在加热 燃烧 过程中 挥发性有机物 VOC 的产生与煅烧初期 预热和预分解 的不充分燃烧有关 当水泥窑处于稳定工作状态时 窑中气体停留时间长 窑内温度高且氧气过量 这种情况下 VOC的排放量较低 但当窑开机或处于不稳定状态时 VOC浓度会有所增加 这种情况发生频率不定 例如有时可能一星期1 2次 有时可能2 3个月1次 贵州勇达咨询 4 7其它化合物 一氧化碳 CO 是在燃料不充分燃烧时产生的 由于窑操作要求在氧过量 产品质量要求 的条件下进行 因此一氧化碳通常可以被忽略 为确保一氧化碳的低排放浓度 燃料和空气的数量必须进行严格的配比 而且混合必须完全 监测结果表明 操作环境中的一氧化碳浓度可能达到10g Nm3 尽管这样高的一氧化碳的浓度持续时间短 但仍会在窑开机启动的过渡状态或不稳定状态下发生 贵州勇达咨询 5清洁生产操作 5 1改进操作5 2改进设计5 3改进维护 贵州勇达咨询 5 1改进操作 水泥窑是连续操作的 因此 窑的开机和停机相对不频繁 一个新的水泥生产企业应能连续操作 并将对环境的危害降至最小 这就要求企业需采取适当的维护措施 正确使用控制设备以及对整个生产过程进行有效管理 任何企业都存在设备的突然失效和发生故障停机等现象 在这种情况下 会产生异常排放 相对于停机和再启动而言 短暂失效的破坏性小些 污染物排放较少 因此 在突然失效的短时间内 可通过减少产出 使排放得到较好的控制 当发生严重故障时 必须停机直到可再次进行正常生产 应直接通知到相关人员 以便采取补救措施 应对员工进行必要的培训 特别是对于有关异常工况 开机或停机的处理 贵州勇达咨询 5 1改进操作 排气的温度应高于露点以防止布袋收尘器失效 金属表面腐蚀 一般来说而且实际上 粉尘的收集和捕集更为人所接受 然而 我们应认识到 在某些情况下 设计合理 使用正确并且维护良好的粉尘抑制技术 是控制粉尘更为有效的途径 并成为首选方法 当窑停止工作或突然失效 如炉篦堵塞 后 应将加热过程中炉排预热器上部的辅助烟囱的开启时间减至最短 如果可能的话 在增加了冷空气或采取其它调节方法后 由辅助烟囱排出的热气也应送至选粉机中 窑和炉篦应以粉尘排放量最少的方式进行操作 细料应在有覆盖的情况下进行传输和储存以防止风扰动引起的扬尘 物料的装卸也应以减少粉尘产生的方式进行 贵州勇达咨询 5 1改进操作 熟料应在封闭建筑或仓库中储存 其它粉状物料的储存也应采取覆盖或使用水 表面活化剂 化学凝聚剂等来调整 粉状物料的内部运输应以防止粉尘排放的方式进行 应规定有关对溢出 撒落物料进行收集 处置的措施 应使用特殊设计车辆进行水泥的输送 散装 水泥装载应在覆盖下进行 若实际情况不允许 经与当局协商 也应采取减少排放的措施 贵州勇达咨询 5 2改进设计 所有的输送机都应有足够的承载能力 确保在最大承载量的情况下没有溢出 所有用于输送粉状物料的室外输送机应配有挡风板或等同的防风装置 以将风力的影响控制到最小 输送粉状物料的地方应是全封闭式的 并在排气口设置合适的收尘装置 转载点 应尽可能减至最少 处应设计为最小落差 全封闭 并在排气口设置合适的收尘装置 输送机应采取有效的措施 确保回转带清洁 并通过清洁操作收集清除的粉尘 由熟料冷却器到储存库段的输送机应采取密闭操作 并确保其密闭性良好 输送机应尽可能平直 贵州勇达咨询 5 2改进设计 熟料库的容量应设计得足够大 以避免发生露天储存的情况 这种情况通常是不允许的 在全封闭的收尘系统中 由电收尘器或其他收尘器收集到的微细颗粒应重新送入生产过程中使用 这些系统应有足够的粉尘储留能力 以便处理一些的小故障 如果由于技术原因 这些系统不能处理微细颗粒的话 应配备相关装置 将这些颗粒制成球状 屑状或浆状 贵州勇达咨询 5 3改进维护 5 3 1维护小组5 3 2磨机维护5 3 3齿轮箱维护5 3 4水泥窑维护5 3 5布袋收尘器 贵州勇达咨询 5 3 1维护小组 通过设立首席维护工程师增强企业的维护能力 首席维护工程师应配备两名工程师共同组成维护小组的核心 其中一名为电气工程师 一名为工艺工程师 维护小组的任务应包括下列内容 发展维护管理体系 强化内部管理 推动安全准则的实施 故障分析 保管维护记录等 贵州勇达咨询 5 3 2磨机维护 磨机的维护的重要性主要表现在以下两方面 磨机是生产线的重要环节 位于水泥窑的上游和下游 磨机有效性差会直接影响水泥生产 粉磨运行要消耗大量能量 磨机运行效率与磨机的机械状况关系十分密切 包括内部配件的磨损程度 隔仓板的阻塞 粉磨介质的状态等 贵州勇达咨询 5 3 2磨机维护 磨机的维护应覆盖下面两个方面 磨机外壳和内部配件 磨机耳轴 耳轴轴承和大齿轮 贵州勇达咨询 5 3 3齿轮箱维护 对于水泥厂而言 重型齿轮箱是生产设备中必不可少的重要部分 在操作过程中 对以下几部分进行定期检查是十分关键的 齿轮的振动和噪音 配备多种继电保护器 由供应商提出的其它例行检查 此外 应配有齿轮箱停机维护系统和程序 贵州勇达咨询 5 3 4水泥窑维护 对于立窑 维护重点在风机和炉篦以及熟料破碎机和振打输送机 对于回转窑而言 维护项目应包括 窑外壳变形 表现在支柱 过热点 气圈粉尘泄漏处 出料口和进料口 滚圈和滚筒 大齿轮和小齿轮 液压助推器 窑的校正 窑的驱动装置 支承装置及相关装置 冷却器 燃料燃烧系统等 贵州勇达咨询 5 3 5布袋收尘器 在水泥厂中布袋收尘器使用较多 因此需要建立严格的维护系统 贵州勇达咨询 6行业清洁生产结论 6 1技术的发展和现状6 2工艺改造6 3未来趋势 贵州勇达咨询 6 1技术的发展和现状 在水泥行业发展的近160多年中 水泥生产在软件和硬件上都取得了大量的技术进步 发展的目标主要是降低水泥的生产成本和节约能源 发展前景是努力实现水泥生产的现代化 贵州勇达咨询 6 1技术的发展和现状 已取得的技术进展主要反映在以下几方面 随着企业规模的扩大和每吨生产能力投资的减少 运行规模增长较大 生产过程的能耗明显降低 围绕中央控制 企业仪表化和自动化程度越来越高 计算机技术和电子技术的应用随着它们的发展也越来越普遍 为连续监测和调节生产运行服务的工艺测量和控制信号的数量越来越多 由于自动化 机械化程度提高 生产过程所需的劳动力大量减少 技术供应渠道成倍增加 导致水泥行业成为一个高竞争性的技术领域 水泥行业加剧了环境污染 尤其是空气 粉尘 水 噪声和震动污染 贵州勇达咨询 6 1技术的发展和现状 今天 伴随着这些进步 水泥工业产生了许多的工艺方案 水泥生产过程三个主要环节公认的商业化发展情况如下 6 1 1技术和硬件状态 原料制备过程6 1 2技术和硬件状态 煅烧过程6 1 3技术和硬件状态 熟料粉磨过程 贵州勇达咨询 6 1 1技术和硬件状态 原料制备过程 增加采石和破碎设备的单位运行能力 装备生产能力可达600吨 时的移动破碎设备 随着巨大的环形均化床的增长趋势 其储存能力最高达7万吨 床的直径为120米 开始采用床式均化技术 最高能力达600吨 时的辊式磨开始应用 开始选择连续均化库而不是批式均化库 在线采样 测量和控制系统 包括x射线荧光分析仪 贵州勇达咨询 6 1 2技术和硬件状态 煅烧过程 单个窑的生产能力己达到10000吨 天 出现7 10个悬浮预热器的系统 有些还在预热器中并入了第五级旋风筒和低压降的旋风筒 对23 30个预分解窑系统的市场调查显示 其中有一些基于双列悬浮预热器系统 采用机械脱水技术来改造湿法窑 窑的长径比降到10 在窑和旋风筒内安装金属热交换器 在窑的进料口和出料口安装特殊的装置和好密封体 大型回转冷却器与行星和炉排冷却器同步开发 在炉排冷却器上结合余热回收系统 采用计算机化的水泥窑 冷却器控制系统 贵州勇达咨询 6 1 3技术和硬件状态 熟料粉磨过程 单个磨机所配电机功率超过6000千瓦 自动恒温器控制的内部水喷淋系统 商业化的 直径达到8 5米 带选粉机的闭路磨 在闭路磨系统中用旋风筒选粉机代替循环空气式选粉机 选粉机配有气 水冷器 能提供在线测量和控制设备 使用改进设计和改进金属材料的提升和分级衬板和隔仓板 使用改进金属材料的粉磨介质 贵州勇达咨询 6 2工艺改造 降低水泥厂生产成本最有效的办法莫过于将其进行现代化节能改造 改造工厂的原因很多 不外乎以下几种 1 增加产量 改造成热效率更高的水泥窑工艺 如把预热器窑改造为预分解窑 以提高回转窑的产量 2 降低维护及劳动力成本 如果现有设备使用年限已满 或者磨机 水泥窑等规模较小 而有大量原料处理系统及转载点 这些都是导致维护及劳动力成本费用高昂的因素 3 工艺过时 热效率低的水泥窑 磨机效率低下 熟料 水泥质量底劣 原料变化 收尘器性能难以达到环境标准等等 可能造成生产成本高昂 并使工厂出现严重问题 贵州勇达咨询 6 2工艺改造 在制定改造项目时 必须谨慎选择生产步骤 厂家和机械设备以保证投资得到最大收益 改造成本必须控制到最低限度 要最大限度地使用现有厂房 设备及基础设施 因此 在不影响改造项目优越性的前提下 要做到最大限度地利用现有资产 这需要丰富的技术知识和创造力 制定改造项目时 以下因素需要考虑在内 能源要求 燃料质量 原料质量 劳动力要求 对现有设备的利用 增产的可能性 改造成本及效用 一般说来 改造项目可分为以下三种 即半湿法改造 半干法改造 干法改造 贵州勇达咨询 6 3未来趋势 总体上说 未来发展趋势可分为以下两类 1 通过优化生产过程和硬件来提高生产力和生产效率 2 废弃重建法一废弃生产力低下的工厂 建立大型工厂 可以看出 无论哪种情形都需要设备供应商 工程师和生产厂家之间的真诚合作 这样的合作伙伴关系是加快项目进程和降低成本必不可少的条件 贵州勇达咨询 6 3未来趋势 从技术角度看来 目前这两种发展趋势可望加强 这将意味着整个行业将会有以下改观 将出现更多配有5 6级预热器的水泥窑装置 它们拥有高效预分解炉 更好的绝缘装置 更严密的控制系统等等 作业时 在使用余热回收锅炉的情况下 热能消耗水平达到每公斤熟料650 670千卡 耗电60 80千瓦时 吨 更广泛地采用机械循环和低电耗的立式磨机用于粉磨原料 配有高效选粉机的水泥磨和辊压磨 自动化程度更高 生产每百万吨 年只需不到75个人 对生产过程 耐火材料内衬 生料控制及产品质量控制进行全面监控 为达到更加严格的环保标准而采取更为先进的技术 尤其是对诸如二氧化硫 二氧化氮等气体排放的控制技术 贵州勇达咨询 清洁生产案例 案例1产品更新 绿色水泥案例2加强生产管理案例3生料磨的过程优化案例4技术革新 机立窑鼓风机节能改造 贵州勇达咨询 案例1产品更新 绿色水泥 水泥生产是高能耗 高污染的重点行业 绿色水泥的发展对于提高水泥厂的绩效有积极的促进作用 绿色水泥的含义包括 大幅降低生产能耗 显著减少生产过程中CO2排放量 固