新型干法水泥工业废气污染源量化分析

1、应用技术新型干法水泥工业废气污染源量化分析杨光忠王华俊赵朋飞(式汉工程大学环境与城市建设学院湖北武汉 430074)摘要：根据新型千法水论生产工艺分析指出废乳污染勃以工业粉尘及SO?为主，其产排污系数受3 种因素彭响，利用非线性回归分析建立不同环境管理水平下工业粉尘产排污系戟数学模型影响方程及不 同环境管理水平下、不同生料含水率、原料煤的含硫分对SO,产排污影响方程，运用DPS數据处理系统迭 代计算方程中各填数，进而拟合出新型千法水泥工业粉尘、SO?产排汚系数数学模型。关3!词：产污节点；非线性回归分析；DSP数据处理；数学模型中图分类号：X38文献标识码：APIONEERING WITH S

2、CIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY XO.6 2011 169© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 应用技术PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY XO.6 2011 #© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 应用技术图1斷塑干法水

3、泥工艺潦殍及产污节点图水泥工业是我国的“排尘”大户. -2010国际水泥魇”系列会议之“中国水 泥除尘技术高峰论坛”指出.水泥匸业 每年向大气排放粉尘虽达1 200万t以 上，对大气环境影响极大。据中国水泥 网报道,2010年首季SO?排放最同期卜. 升1.2编,给被排r作带来了新的压力和 困雄:为解决n益严股的环境问题，国 家环境保护部己经出台了若干匸业行 业的坏境执法指南和环境守法导则，但 水泥匸业尚属空门。囚此.笔者以新型 干法水泥牛产工艺为例，根据生产T艺 分析废气产污节点,采用非线性回归模 型对水泥生产中工业粉尘及so,产押 污惜况进行分析，并运用DSP数据处理 系统，拟合出不同环境

4、管理水平及不同 冈索影响F的产扌*污系数数学模型，为 水泥丁业环境执法和守法提供帮助1工艺流程及产污节点新熨干法水泥生产是以石灰石、黏 土等为上耍原料，将其与校正材料按比 例调配后粉於制得生料，在煤岀细粉燃 烧过程中，生料经窑外预热分解、回转 高温锻烧而制成熟料，并将冷却熟料与 右督调配细磨后制得成品。其上嘤生产 工艺过程为：(1) 矿石开采：.一般采用爲天开采 方式，在配套水泥灰质岩矿山开采原料 矿石，开采时产生废气G"主要成分为 无纽织粉尘，通过洒水、湿法凿岩等措 施可减少其产生童和排放呈，开采出的 矿石依靠胶帯或其他运输装备送至破 碎车间。(2) 破碎。利用破碎机将车间内矿 右

5、的粒度破碎至所需规格，就碎时产生 废气G,上耍为粉1-,将氏攻集后送T 除尘器处理；黏土及校正原料按不同要 求处理石与破卅料按比例配料.配料时 产生废气G,主耍为粉尘，收集后送至 除尘器处理，配好的物料喂入粉烧设 备(3) 生料粉烧。调配料山聊僱辗压 烧细.利用窑尾高温废气将英烘干后， 粉料随气流带至内选粉机分选分选粗 粉返烧内再粉烧，细粉随气流出稱，经 收集装克收集后进入住料均化库.粉烧 时产生的粉桝烘干废气Gj经除尘器浄 化后高空排放,废气中主要成分为粉 1-、C02 .CO、S02、N0及少厳氛化物等； 未随热气流带起的粉料溢出磨盘后II 内循环提升机返回廉盘再(4) 生料均化"

6、;粉磨生 料L1J空气输送斜槽送入生 料均化库均化，均化后的 生料经卸料装代定嵐卸入 预热系统，均化废7G5, 主要含冇粉尘，收集后送 除尘器处理，(5) 煤磨。脈煤喂入烧 机后利用沧尽高温废气将 其烘十酬細，粉聃科随气 流进入内选粉机分选，选出粗粉回细粉出擁经收料装世收集 后送入煤粉仓.烘干煤卿时产生的废气 经除尘器净化后废气G.高空排放其 主要成分为煤尘。(6) 预热分解。均化生料进入预热 器后，利用煤弊细粉燃烧热戢使其预 热、分解，待人部分分解后，进入回转窑 锻烧，高温废气随气流山预热器顶部帝 出,温度约340弋,其主要成分为粉尘、 烟尘、CO2 XO、SO2、NO及少迪做化物 等。经旋

7、风除尘器收料后利用SP余热 锅炉回收热量，余热锅炉余气回用于生 料粉磨和煤髀中的物料烘干。熟料烧成与冷却预热分解生 料由冷尾喂入何转窑，在细粉燃煤燃烧 过程中进一步分解，并生成部分GS、 ca、GAF等矿物，物料温度接近1 450 时,CjS、CjA、GAF、GS等矿物完全生 成.即为熟料，待温度降至1 300迟左右PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY XO.6 2011 #© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights r

8、eserved, 应用技术PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY XO.6 2011 #© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 应用技术收横日期:2011-04-22PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY XO.6 2011 #© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publish

9、ing House. All rights reserved, 新型干法水泥工业废气污染源量化分析170科技创业丿J刊2011年笫6期© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 170科技创业丿J刊2011年笫6期© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 51.8818= 0.0017-0.0005时熟料经冷头进入冷却系统经

10、旋风 除尘器收料后，从冷却系统排出的废气 5（即峦头废气）其丄要成分为粉尘、进入预热分解、冋转锻烧匸段中生料含 湿虽及療料煤中含雄分的鬼响将这些 莎响冈撚作为工业粉尘及502产生惜170科技创业丿J刊2011年笫6期© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 烟1-、C（）2、C0、旳2 A （入及少吊氟化物 况影响变显建立各fl的柯布一道格拉 则工业粉工柯布-道格拉斯方程170科技创业丿J刊2011年笫6期© 1994-2012 China Aca

11、demic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 等经AQC余热锅炉凹收热虽后高空斯方程其模型方程分别为: 为:y*=518818x严叫23170科技创业丿J刊2011年笫6期© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, （8）水泥粉烧。利用破碎机将石音 破碎，产生破碎废气G,主要为粉尘送 除尘器处理，右督粉与冷却熟料j同进y Wt=<>ix1x2 ；J 6 9 %y

12、71;=C|X,x,x3x4戏中：y为污染物（工业粉尘、SO）模型检验,2289.5269，显著水平 P=U.（）004.决定系数K2=0.9948，说明该 模熨方程能较好地拟合实际观察数据.S0产生模型相关系数矩阵为：170科技创业丿J刊2011年笫6期© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 企业名称石灰石消耗含JM含a：环瓏污染产污就前治搏污秋（“L产品）(%)(%)管理水半因子（k“L产品）措施（k“L产品）江苏某公司0.9584工艺51.758袋式

13、除尘0.078安徽某公司0.9388粉尘51.754袋式除尘0.078武穴某公司0.987851.762袋式除尘0.078江苏某公司0.899()51.75()袋式除尘0.078江西某公可0.888951.750袋式除尘0.078炳门来公可0.849251.744袋式除尘0.078江苏某公司0.950.920.8840.059M0.059安徽集公司0.93().881.088S0;0.058氏排0.058武穴某公司0.980.971.0780.0640.064江苏某公司0.890.82().89()0.0540.054江西某公司0.880.810.8890.0540.054JH门某公司0.84

14、0.761.0920.050直排0.050表1产排污系数统计表注:1 5（）： 排泻量统计时产品为熟料.斤他均为水氾：2、含漫量为生料中含水如；3、环境管H 水平依抵水泥疗业泸沾生产评价折标体系（试tr»«P定性评价方法而定;4、农中产污最参观第 一次全国污染源怦代匸业污染源产井污系数于册产生业而得入酹机进行粉烧，粉磨料由唐内选粉机 分选，分选粗粉回磨再粉磨，细粉收集 后即为水泥成品，粉瞬废'（G,经除尘 器处理麻排放，兀主要成分为粉尘；水 泥成品部分散装出伟，剩余部分送水泥 悴储，山包装机包装厉出售，包装废 气G®主耍为粉尘，收集肩送除尘器处 理达标排放

15、其生产工艺流程及产污节 点见图1。根据工艺流程知，该工艺乞工段均 有工业粉尘产生,部分工段伴有烟尘、 C02、CO ,SO2、NOx及少城氟化物等污染 物产生，因S6为我国“ I一五”废气污 染物总虽控制指标.因此，笔者对工艺 废气污染物以I：业粉尘及S6为分析 重点。2非线性回归分析线性回川分析即建立线性回切模 熨方程，运用相关理论及方法估算出模 熨方稈中待求参数，进而拟合出现实 观察数据悄况，而非线性回归模型参数 估计.一般作法是先将Illi线方程进行线 性化变换，继而求出线性何归方程参 数.然后将线性回归方程再转化为曲线 方程，但山此估计出的模型参数并非最 优估计 任DPS数据处理系统处

16、理平台 内，则采用非线性最小：乘方法（即麦 夺转法）对曲线回归方程直接求解，可 估算出较桔确的参数而对建立的多元 非线性模型拟合,1-: S考虑柯如-道格 拉斯方程，该方程为：y=ax«七匚其中：y为因变量，x为I'l变U 为待定参数。3模型方程分析山图1分析如，工业粉尘产生惜况 主要受工艺操作和设备骨理即企业环 境管理水半形响，而SO 2产生惜况还受 产生M（kg/t-产品）,x为影响变量，&为 右灰石消耗量.（S-产品）,巾为环境管 理水平，心为生料倉湿虽:儿为燃料中 含硫分;C心、Cj ©心为所求参数而对丁排污量，则4广宀址基确上 収决丁污染防治效率，

17、故引入变戢Z （）Wz<l）为污染物去除率，則拮污方程 分别为：<> “人二畑x2x3 x4 （1-z）为确定方程中孑参数.课懸组对江 苏、湖北、安徽、湖南、江两等地&家水 泥企业进行了调研，其方程中乞形响变 嵐及污染物产排情况统计见表1。将表1中统计数据代入工业粉尘 及SO,模醴方程，采用DPS处理系统迭 代运算其工业粉尘产生模型相关系数 矩阵为：1.0000 -0.9038 -0.9999 c= -0.9038 l.（XXX） 0.9079 -0.9999 0.90791.00000.=1.0000 0.6243 -1.0000 4).8109 -0.09760.

18、6243 1.0000 -0.6269 4).9578 0.1052-1.0000 -0.6269 1.0000 0.8133 0.0986-0.8109 -0.9578 0.8133 1.000 -0.0624-0.0976 0.1052 0.0986 -0.0624 1.00001.5678I2=-0.7323-1.2948<、0.0442则SO?柯布-道格拉斯方程为： y_二1.567&尸叫7浓异沖屮a模型检验#=2101.784显芳水平P=0.0164,决定系数R0.9999,说明该 模型方程能很好地拟介实际观察数据,综上得，考虔形响因素，工业粉尘 产生系数经验模型为：y

19、=51881 &严1作2皿 其甘放系数经验模醴为： y=51.8818xf%9（l-z）;SO丄产生系数经验模型为：170科技创业丿J刊2011年笫6期© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 新型干法水泥工业废气污染源量化分析应用技术尸15678x严叫:泳严21*%0心；其排放系数经验模住为：y=l .567弘严、2叫、/7严2 (1- Z)o4结论笔者采用非缆性回归分析，并结合 DSP数理处理系统，能较好地拟合出该 I艺I业粉尘及SO、产排污系数

20、经验 数学模型根据此数学模型可为环境曲 察人员现场示化监察提供技术支持也 可为企业降低其污染物的产生虽或排 放鱼提供技术播导。参考文献1焦永道.水泥工业大气汚染治理M.北 京：化学工业出版社.20062 陶从尋赵林水泥工业节能减排技术及 装备的研究进展J.桂酸盐通报.2009 (5)3王复生.现代水泥生产基本知识M北京：中国建林工业出版社.2(X)44 杨虎忡波刘球算应用戟理统计M北 京：沛华大学出版社.20065叶庆凯王聲明优化与箴优化担制中的 计算方法北京：科学出版社J9866 千贵瑞.种植业系统分析与优化控制方法 MJ.北京：农业出版社.1991(责任编辑戴钧)PIONEERING WI

21、TH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY A0.6 2011 171© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY A0.6 2011 #© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Quantitativ

22、e Analysis of Industrial Exhaust Pollution of NSP CementAbstract: According Io th? industrial analysis for NSP cement pHnluction technology ,we learn that the industrial dust and S0> are the major air pollutants of the industry. .And their |M)llutant generation and discharge coefficients are unde

23、r the influence of various elements. But we can Gt out the generation and emission coefficients mathematical model l)v the way of nonlinear regression analysis and DPS data processing system. The specific Glting methods are as follows ； First of all, through nonlinear regression analysis, we can est

24、ablish two function models, one of which is industrial dusl generation and discharge coefficient iikmIpI u|N)ii different management levels, and the other is S02 generation and emission coefficient u|x)n difTerent management levels, moisture content of raw material and sulfur content of coal. Then t

25、he parameters in the alx)vp hvo e(pia- tions can be iterated by DI*S (lata prtK'essing system. So far, the dust and S02 generation and emission coefficients niatliemal- ical tn(xlels are well worked out.Key words: producing pollution node； nonlinear regression analysis; DPS data processing; math

26、ematical modelPIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY A0.6 2011 #© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY A0.6 2011 #© 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, (上接第164页)瞄准向左测设90c角.沿此方向从m点 起测设距离25m定出M点,再向前测 设距离20山定出P点。将经纬仪安遥于 n点同法测设出N点和Q点 最后歳检 査构适物的四角是否等丁TO%各.边长 度是否等丁设计长度谋签在允许范国 内即可。上述方法计算简单、施测方便，测 设点位的桥度较高，应用较为广泛。4.3角度交会法角度交会法乂称方向线交会法:它 适用丁待测设点离控制点较远或虽距 较为闲雄的地方。如图8所示,A、B、C为控制点，P