王強(qiáng)

(江蘇省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 南京210009)

0 引言

水泥生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大必然會(huì)導(dǎo)致排放總量的增加，由此造成的環(huán)境污染也將變得越來越嚴(yán)重。因此，有必要在水泥生產(chǎn)線引入除塵工藝。 本文選擇水泥生產(chǎn)線中廢氣量占比為60%的窯尾部位為例，對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

1 水泥生產(chǎn)線所產(chǎn)生粉塵的特點(diǎn)及危害

水泥生產(chǎn)所經(jīng)歷的礦料開采、原料破碎、生料粉磨、熟料煅燒、水泥粉磨等諸多工藝流程中，都會(huì)出現(xiàn)粉塵外溢的情況。 因此，工業(yè)通風(fēng)和除塵是現(xiàn)今水泥工業(yè)生產(chǎn)研究領(lǐng)域的熱門課題。 通風(fēng)除塵工藝的應(yīng)用不僅可以起到環(huán)保作用， 而且有利于設(shè)備維護(hù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此對(duì)通風(fēng)除塵工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行研究具有重要意義。 在研究之前，首先要明確水泥生產(chǎn)過程中粉塵的特點(diǎn)。

1.1 粉塵的特點(diǎn)

（1）潤濕性。 粉塵在被水潤濕的情況下，其化學(xué)性質(zhì)、顆粒大小、帶電情況均會(huì)發(fā)生變化。

（2）凝聚性。 粉塵在相互碰撞的過程中，會(huì)凝結(jié)成較大的粒子，當(dāng)其質(zhì)量足夠大的時(shí)候，即使有空氣的干擾，也會(huì)沉降。

（3）爆炸性。 粉塵在一定條件下會(huì)出現(xiàn)燃燒或爆炸現(xiàn)象。

1.2 粉塵的危害

（1）粉塵會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。

（2）粉塵會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成危害。

（3）粉塵會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成危害。

（4）粉塵影響經(jīng)濟(jì)效益。

2 水泥生產(chǎn)線窯尾部位通風(fēng)除塵的工藝設(shè)計(jì)

水泥廠回轉(zhuǎn)窯窯尾煙塵具有粒徑小、 濕度大、溫度高、波動(dòng)大、入口濃度高等特征?；剞D(zhuǎn)窯生產(chǎn)系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 水泥回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)系統(tǒng)

2.1 除塵器的選擇

除塵器是整個(gè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的核心設(shè)備，也是除塵工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)。在進(jìn)行除塵器選擇的過程中， 一方面需要遵守當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)相關(guān)法規(guī)要求， 另一方面則需要綜合考慮水泥廠廢氣含塵濃度、粉塵分散度以及主機(jī)設(shè)備工藝需要等因素。

目前， 除塵器可以分為袋式除塵器、 水除塵器、電除塵器、旋風(fēng)除塵器等幾類，其性能、優(yōu)勢(shì)各有不同， 用戶可以基于不同的凈化需求進(jìn)行合理選擇。 考慮到現(xiàn)階段我國環(huán)保要求持續(xù)提高，因此在選擇除塵器時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮技術(shù)含量、 運(yùn)行效率及穩(wěn)定性等因素。 相比較而言，袋式除塵器和靜電除塵器在性能與技術(shù)含量方面明顯優(yōu)于其他幾類。 除此之外，水泥廠所采用的主機(jī)設(shè)備在工藝要求方面也各有不同， 而且工藝選用差異決定了廢氣性質(zhì)的差別， 因此在除塵器選擇時(shí)還需要考慮這兩個(gè)方面的影響。

在具體選擇時(shí)， 可以根據(jù)粒徑分布和相關(guān)要求結(jié)合各類除塵器的性能參數(shù)進(jìn)行初步選擇，之后按照除塵器的種類，結(jié)合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行確定。 需要遵循以下六項(xiàng)原則： 一是適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯的操作工況要求且能夠?qū)崿F(xiàn)長期穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放； 二是運(yùn)行安全可靠且能夠和回轉(zhuǎn)窯同步運(yùn)轉(zhuǎn)； 三是不產(chǎn)生二次污染，回收的粉塵易于利用；四是系統(tǒng)簡單且便于操作；五是投資相對(duì)合理；六是老設(shè)備改造能夠利用現(xiàn)有場(chǎng)地，便于安裝。

在現(xiàn)有的各類除塵器中， 袋式除塵器擁有的優(yōu)點(diǎn)如下：其一，能夠凈化含有微米和亞微米數(shù)量級(jí)粉塵粒子的氣體，且效率高，接近 100%。 其二，可以捕集多種干式粉塵，凈化效果優(yōu)于電除塵器。其三， 含塵氣體濃度在相當(dāng)大范圍內(nèi)的變化不會(huì)對(duì)袋式除塵器的效率和阻力產(chǎn)生明顯影響。 其四，袋式除塵器可設(shè)計(jì)制造出適合不同氣量的含塵氣體的要求。 其五，可對(duì)體積進(jìn)行靈活改造，可適用與分散塵源的除塵。 其六，穩(wěn)定性強(qiáng)，維護(hù)簡單，不會(huì)出現(xiàn)污染和腐蝕問題。

袋式除塵器同時(shí)也存在一定的缺陷， 具體有三項(xiàng)：其一，袋式除塵器會(huì)受到濾料的耐溫和耐腐蝕等性能的影響， 若采用特殊濾料進(jìn)行高溫含塵煙氣的處理，需要適當(dāng)增大投資費(fèi)用。 其二，不適合應(yīng)用于含黏結(jié)和吸濕性強(qiáng)含塵氣體的凈化作業(yè)。 其三，超出一定含塵氣量范圍后，會(huì)出現(xiàn)投資費(fèi)用的增加。 綜合來看，袋除塵器更加適合用作水泥回轉(zhuǎn)窯的除塵設(shè)備。

2.2 排氣罩的工藝設(shè)計(jì)

工業(yè)通風(fēng)排氣罩是通風(fēng)除塵、 有害氣體凈化、高溫氣體排除等系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的組成部分。排氣罩是利用射流作為動(dòng)力，把有害物質(zhì)吹到室外擴(kuò)散的。 在通風(fēng)除塵系統(tǒng)中，排氣罩的主要作用是對(duì)污染氣流的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，以此限制煙氣的大范圍散播。排氣罩設(shè)計(jì)必須滿足的首要條件是不影響生產(chǎn)操作的正常實(shí)施，盡可能追求以最小的風(fēng)量獲得最佳的結(jié)果。如某水泥廠在通風(fēng)除塵改造中采用下抽風(fēng)半密閉罩的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車間粉塵濃度的有效控制。

在具體工藝設(shè)計(jì)中，需要注意：其一，優(yōu)先選用密閉罩，將污染物控制在有限的范圍之內(nèi)。其二，外部吸氣罩的設(shè)置應(yīng)盡可能靠近污染源。 其三，在保障工藝操作條件的基礎(chǔ)上，可以在罩子周圍設(shè)置圍擋措施。 其四，吸氣氣流方向最好和污染氣流運(yùn)動(dòng)方向相同。其五，嚴(yán)格控制排氣罩周圍的干擾氣流。其六，防止被污染的吸氣氣流進(jìn)入工作區(qū)域。

2.3 風(fēng)機(jī)的選型

首先，結(jié)合輸送氣體的具體形狀或是類型，對(duì)風(fēng)機(jī)類型進(jìn)行合理選擇。 例如，對(duì)于腐蝕性氣體，需要選擇具有防腐功能的風(fēng)機(jī)。 對(duì)于易燃?xì)怏w，應(yīng)選擇具有防爆功能的風(fēng)機(jī)。 其次，根據(jù)所需風(fēng)量對(duì)風(fēng)機(jī)類型及型號(hào)進(jìn)行選擇，并對(duì)風(fēng)機(jī)出口方向進(jìn)行合理設(shè)置。 再次，針對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)普遍存在的漏洞現(xiàn)象、系統(tǒng)阻力計(jì)算方面存在的誤差以及主機(jī)設(shè)備產(chǎn)量增加等方面的因素，在進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型時(shí)必須保障風(fēng)量和風(fēng)壓擁有足夠的富裕。 最后，在確定風(fēng)機(jī)性能參數(shù)時(shí)，應(yīng)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)之下，否則可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能出現(xiàn)波動(dòng)。

2.4 通風(fēng)管道設(shè)計(jì)

其一，管道的材料選擇和斷面形狀問題。 水泥廠通風(fēng)除塵系統(tǒng)管道多以鋼材為材料，原因在于方便加工、安裝，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，斷面則多為圓形，原因在于阻力小，且節(jié)省材料。其二，通風(fēng)管道的布置應(yīng)遵循的原則：控制空間占用，保障生產(chǎn)操作的正常開展；方便安裝和運(yùn)行維護(hù)；控制分支管數(shù)量；盡可能不要采用水平敷設(shè)的方式；在通風(fēng)管道上設(shè)置調(diào)節(jié)和測(cè)量裝置，這需要在方便察看的位置預(yù)留安裝孔。其三，對(duì)通風(fēng)管道進(jìn)行合理設(shè)置，盡可能降低系統(tǒng)阻力，要點(diǎn)如下：避免斷面的突然變化，如直角轉(zhuǎn)彎、突然擴(kuò)大或是縮小等；控制進(jìn)、排風(fēng)口的流速大小，降低動(dòng)壓損失；保障通風(fēng)管道和風(fēng)機(jī)連接的合理性，使氣流在其內(nèi)實(shí)現(xiàn)均勻分布。其四，為了避免內(nèi)外部溫差過大，需要對(duì)通風(fēng)管道采取一定的保溫措施，可選擇軟木、玻璃棉、泡沫塑料等材料設(shè)置保溫層。 在保溫層設(shè)置的過程中，需要從經(jīng)濟(jì)性的角度對(duì)其厚度進(jìn)行合理計(jì)算，并按照其他要求進(jìn)行校核。一般情況下，保溫層有四部分構(gòu)成，一是防腐層，涂刷防腐油漆或是瀝青；二是保溫層，貼上保溫材料；三是防潮層，鋪貼毛氈、塑料布或是涂刷瀝青；四是保護(hù)層，設(shè)置鐵絲網(wǎng)水泥、玻璃布等。

3 結(jié)語

綜上所述，在水泥廠生產(chǎn)過程中，為了有效控制粉塵危害， 應(yīng)針對(duì)性地進(jìn)行通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量的提高，同時(shí)降低環(huán)境污染。