王強

(江蘇省建筑材料研究設計院有限公司，江蘇 南京210009)

0 引言

水泥生產規(guī)模的擴大必然會導致排放總量的增加，由此造成的環(huán)境污染也將變得越來越嚴重。因此，有必要在水泥生產線引入除塵工藝。 本文選擇水泥生產線中廢氣量占比為60%的窯尾部位為例，對通風除塵系統(tǒng)設計進行研究。

1 水泥生產線所產生粉塵的特點及危害

水泥生產所經歷的礦料開采、原料破碎、生料粉磨、熟料煅燒、水泥粉磨等諸多工藝流程中，都會出現(xiàn)粉塵外溢的情況。 因此，工業(yè)通風和除塵是現(xiàn)今水泥工業(yè)生產研究領域的熱門課題。 通風除塵工藝的應用不僅可以起到環(huán)保作用， 而且有利于設備維護，提高生產效率和產品質量，因此對通風除塵工藝設計進行研究具有重要意義。 在研究之前，首先要明確水泥生產過程中粉塵的特點。

1.1 粉塵的特點

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

（2）凝聚性。 粉塵在相互碰撞的過程中，會凝結成較大的粒子，當其質量足夠大的時候，即使有空氣的干擾，也會沉降。

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

1.2 粉塵的危害

（1）粉塵會對人體產生危害。

（2）粉塵會對工業(yè)生產造成危害。

（3）粉塵會對農業(yè)生產造成危害。

（4）粉塵影響經濟效益。

2 水泥生產線窯尾部位通風除塵的工藝設計

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

圖1 水泥回轉窯的生產系統(tǒng)

2.1 除塵器的選擇

除塵器是整個通風除塵系統(tǒng)的核心設備，也是除塵工藝設計的關鍵一環(huán)。在進行除塵器選擇的過程中， 一方面需要遵守當?shù)丨h(huán)境保護相關法規(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設備工藝需要等因素。

目前， 除塵器可以分為袋式除塵器、 水除塵器、電除塵器、旋風除塵器等幾類，其性能、優(yōu)勢各有不同， 用戶可以基于不同的凈化需求進行合理選擇。 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應重點考慮技術含量、 運行效率及穩(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設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的差別， 因此在除塵器選擇時還需要考慮這兩個方面的影響。

在具體選擇時， 可以根據(jù)粒徑分布和相關要求結合各類除塵器的性能參數(shù)進行初步選擇，之后按照除塵器的種類，結合設計要求進行確定。 需要遵循以下六項原則： 一是適應回轉窯的操作工況要求且能夠實現(xiàn)長期穩(wěn)定的達標排放； 二是運行安全可靠且能夠和回轉窯同步運轉； 三是不產生二次污染，回收的粉塵易于利用；四是系統(tǒng)簡單且便于操作；五是投資相對合理；六是老設備改造能夠利用現(xiàn)有場地，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)點如下：其一，能夠凈化含有微米和亞微米數(shù)量級粉塵粒子的氣體，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大范圍內的變化不會對袋式除塵器的效率和阻力產生明顯影響。 其四，袋式除塵器可設計制造出適合不同氣量的含塵氣體的要求。 其五，可對體積進行靈活改造，可適用與分散塵源的除塵。 其六，穩(wěn)定性強，維護簡單，不會出現(xiàn)污染和腐蝕問題。

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

2.2 排氣罩的工藝設計

工業(yè)通風排氣罩是通風除塵、 有害氣體凈化、高溫氣體排除等系統(tǒng)的一個非常重要的組成部分。排氣罩是利用射流作為動力，把有害物質吹到室外擴散的。 在通風除塵系統(tǒng)中，排氣罩的主要作用是對污染氣流的運動進行控制，以此限制煙氣的大范圍散播。排氣罩設計必須滿足的首要條件是不影響生產操作的正常實施，盡可能追求以最小的風量獲得最佳的結果。如某水泥廠在通風除塵改造中采用下抽風半密閉罩的設計，實現(xiàn)對車間粉塵濃度的有效控制。

在具體工藝設計中，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。其二，外部吸氣罩的設置應盡可能靠近污染源。 其三，在保障工藝操作條件的基礎上，可以在罩子周圍設置圍擋措施。 其四，吸氣氣流方向最好和污染氣流運動方向相同。其五，嚴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入工作區(qū)域。

2.3 風機的選型

首先，結合輸送氣體的具體形狀或是類型，對風機類型進行合理選擇。 例如，對于腐蝕性氣體，需要選擇具有防腐功能的風機。 對于易燃氣體，應選擇具有防爆功能的風機。 其次，根據(jù)所需風量對風機類型及型號進行選擇，并對風機出口方向進行合理設置。 再次，針對通風除塵系統(tǒng)普遍存在的漏洞現(xiàn)象、系統(tǒng)阻力計算方面存在的誤差以及主機設備產量增加等方面的因素，在進行風機選型時必須保障風量和風壓擁有足夠的富裕。 最后，在確定風機性能參數(shù)時，應處于標準狀態(tài)之下，否則可能會導致風機的實際性能出現(xiàn)波動。

2.4 通風管道設計

其一，管道的材料選擇和斷面形狀問題。 水泥廠通風除塵系統(tǒng)管道多以鋼材為材料，原因在于方便加工、安裝，環(huán)境適應性強，斷面則多為圓形，原因在于阻力小，且節(jié)省材料。其二，通風管道的布置應遵循的原則：控制空間占用，保障生產操作的正常開展；方便安裝和運行維護；控制分支管數(shù)量；盡可能不要采用水平敷設的方式；在通風管道上設置調節(jié)和測量裝置，這需要在方便察看的位置預留安裝孔。其三，對通風管道進行合理設置，盡可能降低系統(tǒng)阻力，要點如下：避免斷面的突然變化，如直角轉彎、突然擴大或是縮小等；控制進、排風口的流速大小，降低動壓損失；保障通風管道和風機連接的合理性，使氣流在其內實現(xiàn)均勻分布。其四，為了避免內外部溫差過大，需要對通風管道采取一定的保溫措施，可選擇軟木、玻璃棉、泡沫塑料等材料設置保溫層。 在保溫層設置的過程中，需要從經濟性的角度對其厚度進行合理計算，并按照其他要求進行校核。一般情況下，保溫層有四部分構成，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；四是保護層，設置鐵絲網水泥、玻璃布等。

3 結語

綜上所述，在水泥廠生產過程中，為了有效控制粉塵危害， 應針對性地進行通風除塵系統(tǒng)設計，實現(xiàn)生產質量的提高，同時降低環(huán)境污染。