【正文】 泊頭市新潔環(huán)保水泥行業(yè)除塵設(shè)計(jì)案例一、水泥粉塵簡(jiǎn)介水泥是世界上建筑材料中應(yīng)用最為廣泛的原料之一，水泥工業(yè)也是世界上能耗最高、物耗最高、污染物排放量最大的行業(yè)之一。水泥工業(yè)按污染特征分，屬二類重污染企業(yè)。水泥生產(chǎn)給環(huán)境帶來的主要是大氣污染，污染物以（煙）粉塵為主，水泥生產(chǎn)幾乎每道工序都伴隨著粉塵的產(chǎn)生及排放。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，水泥粉塵排放量歷年都占工業(yè)粉塵排放總量的60～70%，居各工業(yè)部門粉塵排放量之首[1]。而水泥粉塵對(duì)環(huán)境的影響是很大的。水泥粉塵污染對(duì)人、農(nóng)作物和植物等都會(huì)產(chǎn)生很大的危害作用。 本設(shè)計(jì)為福建省永春水泥廠2000t/d熟料水泥生產(chǎn)線技改工程項(xiàng)目的除塵設(shè)計(jì)。新型干法生產(chǎn)線窯尾排放是水泥廠最大的粉塵污染源，且將窯尾煙氣用于烘干原料，并與原料磨共用一臺(tái)除塵器。因此，窯尾系統(tǒng)的粉塵排放量占到整條生產(chǎn)線的二分之一強(qiáng)。世界發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)水泥窯的排放要求愈來愈嚴(yán)格，歐盟IPPC(綜合污染預(yù)防與控制)指令(96EC)關(guān)于《水泥制造業(yè)的最佳可用技術(shù)(BAT)與污染物排放指南》指出：采用袋除塵和電除塵技術(shù)，對(duì)應(yīng)的排放控制水平為2O一30 mg／Nm3這份文件將成為歐洲各國(guó)制定排放標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。有一些國(guó)家(如德國(guó)、荷蘭)水泥工業(yè)粉塵排放甚至要求達(dá)10 mg／Nm3，尤其近年來“趨零排放”已為一種潮流[2]。而近幾年來隨著國(guó)家對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)環(huán)保要求的不斷提高，《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定，“到2010年1月1日起，現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)線窯尾粉塵排放濃度低于50mg／Nm3?！睂?duì)水泥窯尾粉塵排放濃度作了嚴(yán)格的要求．規(guī)定現(xiàn)有的水泥窯電收塵器做到在生產(chǎn)工藝波動(dòng)的情況下仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)．禁止非正常排放[3]。二、設(shè)計(jì)概況福建省永春水泥廠將新建一條2000t/d回轉(zhuǎn)窯水泥熟料生產(chǎn)線，新線廠址選定永春一都鎮(zhèn)仙友村，距福建省永春縣城西110公里。該項(xiàng)目擬采用五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱及窯外分解的新型干法水泥生產(chǎn)工藝。根據(jù)《水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB49152004中規(guī)定自2005年1月1日起，新建水泥生產(chǎn)線窯尾排放濃度低于50mg／Nm3。[5]、地質(zhì)擬建新生產(chǎn)線廠區(qū)在現(xiàn)有生產(chǎn)線南側(cè)，屬丘陵地貌，局部山坡起伏較大，基本呈階梯狀緩坡地形，地面高程在501～511米，地層覆蓋土較厚，部分谷地已成為耕地，種植經(jīng)濟(jì)作物。擬建區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)型濕潤(rùn)氣象區(qū)。所氣象資料統(tǒng)計(jì)，年平均降水量為1700mm；年平均相對(duì)濕度為80%；；℃，℃，年平均氣溫20℃，歷年最多風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)和東北風(fēng)，最大風(fēng)速26m/s，最大風(fēng)力10級(jí)，℃，℃，年最小降雨量1500mm，最大降雨量2100mm。常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。流經(jīng)本區(qū)的小河——一都溪又名碧溪自西北向東南經(jīng)橫口鄉(xiāng)注入安溪縣的清溪，是晉江西溪發(fā)源地之一。一都溪為小河，具有山區(qū)小流域溪流的特征。流域面積150km2,河長(zhǎng)110km，河寬1～15m，平均水面坡降2～3%。 流域極易為干旱和暴雨所影響，流量小而變化大，95%。干法旋窯窯尾煙氣的特點(diǎn)是：煙氣量大，溫度高，粉塵濃度高，粉塵細(xì)而粘、比電阻值高且含有酸堿氧化物等腐蝕性煙氣。窯單體操作與窯磨聯(lián)合操作相互轉(zhuǎn)換時(shí)，進(jìn)入除塵器煙塵的工況變化較大[4]。窯尾廢氣中（煙）粉塵的種類及粒徑分布見表11，（煙）粉塵污染物產(chǎn)生量及排放量見表12。表11 窯尾（煙）粉塵種類及粒徑分布污染源粉塵種類粒徑分布（%）≤10μm1040μm＞40μm窯尾（含原料粉磨）水泥窯、生料粉塵78166表12 窯尾（煙）粉塵污染物產(chǎn)生量及排放污染源名稱及編號(hào)風(fēng)量(Nm3/h)溫度(℃)進(jìn)口濃度（g/Nm3）粉塵產(chǎn)生量出口濃度 m g/Nm3粉塵排放量高度（m）內(nèi)徑（m）日運(yùn)行（h）（kg/h）（Kg/d）（kg/h）（kg/d）窯尾420000250≤80806400≤50 8024根據(jù)《水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB49152004中規(guī)定自2005年1月1日起，新建水泥生產(chǎn)線窯尾排放濃度低于50mg／Nm3。[5](1)水泥廠的環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書（2）同類粉塵治理技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)（3）《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB49152004）（4）《大氣污染防治技術(shù)及工程應(yīng)用》本設(shè)計(jì)遵循如下原則進(jìn)行工藝路線的選擇及工藝參數(shù)的確定：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠，總體布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期遠(yuǎn)期結(jié)合、滿足安全要求。（3）采用成熟、合理、先進(jìn)的處理工藝，處理能力符合處理要求；（4）投資少、能耗和運(yùn)行成本低，操作管理簡(jiǎn)單，具有適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，各工藝參數(shù)的選擇略有富余，并確保處理后的尾氣可以達(dá)標(biāo)排放；（5）在設(shè)計(jì)中采用耐腐蝕設(shè)備及材料，以延長(zhǎng)設(shè)施的使用壽命；（6）廢氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮事故的排放、設(shè)備備用等保護(hù)措施；（7）工程設(shè)計(jì)及設(shè)備安裝的驗(yàn)收及資料應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)專業(yè)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 綜述目前，國(guó)內(nèi)外用于水泥窯尾除塵都是電、袋兩大類收塵器。且根據(jù)《水泥工業(yè)除塵工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，新型干法窯窯尾推薦使用袋式除塵器或電除塵器[6]。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的袋除塵器、電除塵器每小時(shí)能處理幾十到一百多萬立方米風(fēng)量的含塵廢氣，進(jìn)口濃度允許超過100g／Nm3。排放濃度熱力設(shè)備可控制在50mg／Nm3以下，通風(fēng)設(shè)備可控制在30mg／Nm3以下。我國(guó)水泥回轉(zhuǎn)窯據(jù)統(tǒng)計(jì)10%使用袋除塵器，90%使用電除塵器，但隨著《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的出臺(tái)，袋除塵器應(yīng)用愈來愈多，國(guó)內(nèi)外均出現(xiàn)“電改袋”的現(xiàn)象。但袋、電除塵器由于除塵機(jī)理不同，應(yīng)用情況，除塵效果也不盡相同[7]。 原理 電除塵器的收塵，主要是在高壓電場(chǎng)中使氣體電離，進(jìn)入電場(chǎng)中的塵粒得以荷電，并在電場(chǎng)庫侖力的作用下，荷電塵粒趨向收塵極，達(dá)到了收塵的目的。由于能量是直接作用在塵粒上，故能耗根低，且電除塵器由于除了緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的振打部件外，沒有其他運(yùn)動(dòng)的部件，維護(hù)工作量小，運(yùn)行費(fèi)用較低，所以在各種除塵技術(shù)中具有顯著的優(yōu)越性。且凈化效率高，處理量變動(dòng)范圍大：根據(jù)條件和要求，可以設(shè)計(jì)能達(dá)到任意凈化度(99％ ～99．9％)和處理量(從幾個(gè)m3／h到幾百萬m3／h)的電除塵器，在設(shè)計(jì)中可以通過不同的操作參數(shù)，來滿足所要求的凈化效率[8]。袋除塵器是以織物纖維濾料采用過濾技術(shù)將空氣中的固體顆粒進(jìn)行分離的設(shè)備。目前主要有纖維過濾，膜過濾(表面覆膜)和粉塵層過濾，具體表現(xiàn)為：篩分，慣性碰撞；擴(kuò)散，重力沉降等綜合作用。目前，國(guó)內(nèi)外濾料表面覆膜過濾技術(shù)的應(yīng)用，使袋除塵器的過濾機(jī)理都有所改變。這種技術(shù)對(duì)微細(xì)粉塵有更高的捕集率，將粉塵阻留在濾料表面，更容易剝離。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的袋除塵器可達(dá)到99．99%的除塵效率，已趨近“零排放”。他們各自亦存在著相應(yīng)的問題。電除塵器在實(shí)際運(yùn)行中是一個(gè)極為復(fù)雜的過程，會(huì)受到諸多因素影響，從理論計(jì)算的除塵效率與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)相差較大，這些因素包括物理、電力、流體力學(xué)等，而最強(qiáng)干擾作用，是煙氣和粉塵的性質(zhì)，如粉塵的比電阻，電收塵器對(duì)粉塵的比電阻有嚴(yán)格的要求，當(dāng)比電阻在105～1011Ωcm收塵效果最好，比電阻低于104Ωcm時(shí)（低阻型）粉塵導(dǎo)電良好,當(dāng)粉塵比電阻在1011以上時(shí)(高阻型) (也有把p51010 Ωcm定為高比電阻粉塵，會(huì)出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象，在集塵極和物料層中形成大量陽離子，中和了迎面而來的陰離子，使電能消耗增加，凈化操作惡化，甚至無法操作[9]，故對(duì)粉塵有一定的選擇性，不能使所有粉塵都獲得很高的凈化效率。并且受氣體的溫度和濕度等條件影響較大，同一種粉塵如在不同溫度、濕度下操作，所達(dá)到的除塵效果不同[10]。另外，化學(xué)成分、塵粒分布、壓力、氣體流速等等也會(huì)對(duì)除塵效率產(chǎn)生影響。同時(shí)電除塵器對(duì)微細(xì)粒子處理能力有限。ESP對(duì)人體健康危害最大的O．1～2μm的塵粒的除塵效率較差[11]。電除塵器的存在的另一個(gè)問題是，電除塵器雖然除塵效率高但設(shè)備比較復(fù)雜，造價(jià)高，對(duì)運(yùn)行、安裝以及維護(hù)管理水平要求較高。對(duì)一些中小企業(yè)來說是無法負(fù)擔(dān)的，所以其使用范圍局限于一些大型企業(yè)。另外，水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾用電除塵器時(shí)，為了使電除塵器安全運(yùn)行，設(shè)置了CO采樣分析，超標(biāo)自動(dòng)停止向電極供電功能。回轉(zhuǎn)窯正常工作時(shí)，%左右，%時(shí)報(bào)警，超過2%時(shí)則自動(dòng)