水泥生产线通风除尘的工艺设计

王强

(江苏省建筑材料研究设计院有限公司，江苏 南京210009)

0 引言

水泥生产规模的扩大必然会导致排放总量的增加，由此造成的环境污染也将变得越来越严重。因此，有必要在水泥生产线引入除尘工艺。 本文选择水泥生产线中废气量占比为60%的窑尾部位为例，对通风除尘系统设计进行研究。

1 水泥生产线所产生粉尘的特点及危害

水泥生产所经历的矿料开采、原料破碎、生料粉磨、熟料煅烧、水泥粉磨等诸多工艺流程中，都会出现粉尘外溢的情况。 因此，工业通风和除尘是现今水泥工业生产研究领域的热门课题。 通风除尘工艺的应用不仅可以起到环保作用， 而且有利于设备维护，提高生产效率和产品质量，因此对通风除尘工艺设计进行研究具有重要意义。 在研究之前，首先要明确水泥生产过程中粉尘的特点。

1.1 粉尘的特点

（1）润湿性。 粉尘在被水润湿的情况下，其化学性质、颗粒大小、带电情况均会发生变化。

（2）凝聚性。 粉尘在相互碰撞的过程中，会凝结成较大的粒子，当其质量足够大的时候，即使有空气的干扰，也会沉降。

（3）爆炸性。 粉尘在一定条件下会出现燃烧或爆炸现象。

1.2 粉尘的危害

（1）粉尘会对人体产生危害。

（2）粉尘会对工业生产造成危害。

（3）粉尘会对农业生产造成危害。

（4）粉尘影响经济效益。

2 水泥生产线窑尾部位通风除尘的工艺设计

水泥厂回转窑窑尾烟尘具有粒径小、 湿度大、温度高、波动大、入口浓度高等特征。回转窑生产系统如图1 所示。

图1 水泥回转窑的生产系统

2.1 除尘器的选择

除尘器是整个通风除尘系统的核心设备，也是除尘工艺设计的关键一环。在进行除尘器选择的过程中， 一方面需要遵守当地环境保护相关法规要求， 另一方面则需要综合考虑水泥厂废气含尘浓度、粉尘分散度以及主机设备工艺需要等因素。

目前， 除尘器可以分为袋式除尘器、 水除尘器、电除尘器、旋风除尘器等几类，其性能、优势各有不同， 用户可以基于不同的净化需求进行合理选择。 考虑到现阶段我国环保要求持续提高，因此在选择除尘器时应重点考虑技术含量、 运行效率及稳定性等因素。 相比较而言，袋式除尘器和静电除尘器在性能与技术含量方面明显优于其他几类。 除此之外，水泥厂所采用的主机设备在工艺要求方面也各有不同， 而且工艺选用差异决定了废气性质的差别， 因此在除尘器选择时还需要考虑这两个方面的影响。

在具体选择时， 可以根据粒径分布和相关要求结合各类除尘器的性能参数进行初步选择，之后按照除尘器的种类，结合设计要求进行确定。 需要遵循以下六项原则： 一是适应回转窑的操作工况要求且能够实现长期稳定的达标排放； 二是运行安全可靠且能够和回转窑同步运转； 三是不产生二次污染，回收的粉尘易于利用；四是系统简单且便于操作；五是投资相对合理；六是老设备改造能够利用现有场地，便于安装。

在现有的各类除尘器中， 袋式除尘器拥有的优点如下：其一，能够净化含有微米和亚微米数量级粉尘粒子的气体，且效率高，接近 100%。 其二，可以捕集多种干式粉尘，净化效果优于电除尘器。其三， 含尘气体浓度在相当大范围内的变化不会对袋式除尘器的效率和阻力产生明显影响。 其四，袋式除尘器可设计制造出适合不同气量的含尘气体的要求。 其五，可对体积进行灵活改造，可适用与分散尘源的除尘。 其六，稳定性强，维护简单，不会出现污染和腐蚀问题。

袋式除尘器同时也存在一定的缺陷， 具体有三项：其一，袋式除尘器会受到滤料的耐温和耐腐蚀等性能的影响， 若采用特殊滤料进行高温含尘烟气的处理，需要适当增大投资费用。 其二，不适合应用于含黏结和吸湿性强含尘气体的净化作业。 其三，超出一定含尘气量范围后，会出现投资费用的增加。 综合来看，袋除尘器更加适合用作水泥回转窑的除尘设备。

2.2 排气罩的工艺设计

工业通风排气罩是通风除尘、 有害气体净化、高温气体排除等系统的一个非常重要的组成部分。排气罩是利用射流作为动力，把有害物质吹到室外扩散的。 在通风除尘系统中，排气罩的主要作用是对污染气流的运动进行控制，以此限制烟气的大范围散播。排气罩设计必须满足的首要条件是不影响生产操作的正常实施，尽可能追求以最小的风量获得最佳的结果。如某水泥厂在通风除尘改造中采用下抽风半密闭罩的设计，实现对车间粉尘浓度的有效控制。

在具体工艺设计中，需要注意：其一，优先选用密闭罩，将污染物控制在有限的范围之内。其二，外部吸气罩的设置应尽可能靠近污染源。 其三，在保障工艺操作条件的基础上，可以在罩子周围设置围挡措施。 其四，吸气气流方向最好和污染气流运动方向相同。其五，严格控制排气罩周围的干扰气流。其六，防止被污染的吸气气流进入工作区域。

2.3 风机的选型

首先，结合输送气体的具体形状或是类型，对风机类型进行合理选择。 例如，对于腐蚀性气体，需要选择具有防腐功能的风机。 对于易燃气体，应选择具有防爆功能的风机。 其次，根据所需风量对风机类型及型号进行选择，并对风机出口方向进行合理设置。 再次，针对通风除尘系统普遍存在的漏洞现象、系统阻力计算方面存在的误差以及主机设备产量增加等方面的因素，在进行风机选型时必须保障风量和风压拥有足够的富裕。 最后，在确定风机性能参数时，应处于标准状态之下，否则可能会导致风机的实际性能出现波动。

2.4 通风管道设计

其一，管道的材料选择和断面形状问题。 水泥厂通风除尘系统管道多以钢材为材料，原因在于方便加工、安装，环境适应性强，断面则多为圆形，原因在于阻力小，且节省材料。其二，通风管道的布置应遵循的原则：控制空间占用，保障生产操作的正常开展；方便安装和运行维护；控制分支管数量；尽可能不要采用水平敷设的方式；在通风管道上设置调节和测量装置，这需要在方便察看的位置预留安装孔。其三，对通风管道进行合理设置，尽可能降低系统阻力，要点如下：避免断面的突然变化，如直角转弯、突然扩大或是缩小等；控制进、排风口的流速大小，降低动压损失；保障通风管道和风机连接的合理性，使气流在其内实现均匀分布。其四，为了避免内外部温差过大，需要对通风管道采取一定的保温措施，可选择软木、玻璃棉、泡沫塑料等材料设置保温层。 在保温层设置的过程中，需要从经济性的角度对其厚度进行合理计算，并按照其他要求进行校核。一般情况下，保温层有四部分构成，一是防腐层，涂刷防腐油漆或是沥青；二是保温层，贴上保温材料；三是防潮层，铺贴毛毡、塑料布或是涂刷沥青；四是保护层，设置铁丝网水泥、玻璃布等。

3 结语

综上所述，在水泥厂生产过程中，为了有效控制粉尘危害， 应针对性地进行通风除尘系统设计，实现生产质量的提高，同时降低环境污染。