新型水泥立窑水除尘器系统的研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 5 4 920.84KB 52 页 15积分
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新型水泥立窑水除尘器系统的研究
摘 要
现在我国有立窑水泥厂达 10000 多家，占全国水泥总产量的 80%且水泥工业
方兴未艾，蓬勃发展，但立窑含尘气体排放问题一直是立窑水泥厂发展中的老大
难问题。一方面经济效益不断提高，一方面浓烟滚滚，粉尘弥漫，环保问题得不
到很好的解决，目前现有的除尘装备，电收尘，袋式收尘虽然达标排放，但一次
性投资太大，且运行费用太高，在使用过程中因为烟气的湿度大，温度高，运行
不可靠，维护费用太大，导致水泥厂负担太重，现有的水除尘因为比较简单，采
用单一的水喷淋形式收尘，收尘效率不高，不能实现达标排放。
本课题要研究一种新型立窑水除尘设备作为未来立窑水泥厂的更新换代产
品，设计出集旋风、水雾、水膜于一体复合除尘装置，提高除尘效率，达到国家
一类排放标准，通过在水泥厂的应用测试，本课题达到了预期的目的，投资省，
运行费用低，除尘效率高，运行可靠，操作方便，由江苏省科技厅组织了专家鉴
定达到国内领先水平，获 2003 年度盐城市科技进步奖，并获国家实用新型专利。
关键词：水泥厂 立窑 水除尘器 研究
ABSTRACT
Now our country has the vertical kiln cement plant to reach more than10,000,
accounts for the national cement ultimate output 80% also thecement industry is on the
rise, vigorous development, But sets up the kiln to contain the dust gas to discharge the
question,always is sets upin the kiln cement plant development the great difficulty
question.On the one hand the economic efficiency unceasingly enhances, on the one
hand the thick smoke is billowing, the dust fills the air, the environmental protection
question cannot obtain the very good solution ，At present the existing dust removal
equipment, the electron receives the dust, the bag type receives the dust although
reaches the sign to discharge, but disposable investment too big, also the operating cost
too is high ，In use process because haze humidity big, temperature high, moves not
reliably, the maintenance cost too is big, Causes the cement plant burden too to be
heavy，The existing water dust removal because quite is simple, uses the sole water to
spray the form to receive the dust, receives the dust efficiency not to be high, cannot
realize reaches the sign to discharge.
This topic will need new to study one kind to set up the kiln water dust removal
equipment to set up the kiln cement plant as the future the renewal product，Designs the
collection tornado, the mist, the water film to a body compound dust removal
installment, enhances the dust removal efficiency, achieved a national kind discharges
the standard. Through in the cement plant application test, this topic had achieved
anticipated goal, investment province, operating cost low, dust removal efficiency high,
the movement is reliable, ease of operation. Organized the expert appraisal by the
Jiangsu Province science and technology hall to achieve the domestic leading level, won
2003 year yancheng city technological award, and attained the national practical new
patent
Key Word: Cement plant vertical kiln Water dust remover
Research
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论…………………………………………………………………………01
§1.1 对水泥立窑除尘器系统研究的意义 ……………………………………01
§1.2 国内外在该领域的发展概况 ……………………………………………01
§1.3 课题所要研究的内容及实施方案 ………………………………………03
§1.4 主要关键技术和创新 ……………………………………………………03
第二章 机械立窑除尘器装置使用状况分析………………………………………04
§2.1 目前概况 …………………………………………………………………04
§2.2 水泥立窑生产特点 ………………………………………………………04
§2.3 常用除尘设备使用状况分析 ……………………………………………05
第三章 新型水泥立窑水除尘器系统的实施方案制定……………………………09
§3.1 湿法除尘雾化理论 ………………………………………………………09
§3.2 旋风除尘理论………………………………………………………………12
§3.3 水泥厂烟气污染及成分分析………………………………………………18
§3.4 粉尘浓度的测定 ……………………………………………………………21
§3.5 目前国内外现有水除尘设备的比较研究 …………………………………32
§3.6 新型水除尘器的工艺流程方案制定………………………………………35
第四章 新型水泥立窑除尘系统的设计 ……………………………………………37
§4.1 立窑水除尘器设计原则……………………………………………………37
§4.2 水除尘器系统设计…………………………………………………………38
§4.3 水除尘器系统结构及工作原理……………………………………………40
§4.4 水除尘器系统主要参数的确定……………………………………………41
§4.5 水除尘器系统特点…………………………………………………………42
第五章 新型水泥立窑除尘器系统的自动控制研究 ………………………………43
§5.1 新型水泥立窑水除尘器系统运行控制原理………………………………43
§5.2 新型水泥立窑水除尘器控制装置 …………………………………………44
第六章 新型水泥立窑水除尘器系统的测试数据分析及应用开发 ………………45
§6.1 在水泥厂应用测试…………………………………………………………45
§6.2 四种除尘方案技术经济参数比较…………………………………………45
§6.3 实际应用效果………………………………………………………………45
§6.4 经济效益分析………………………………………………………………45
§6.5 创新特点……………………………………………………………………46
§6.6 应用前景展望………………………………………………………………47
第七章 结论 …………………………………………………………………………48
参考文献………………………………………………………………………………49
致谢……………………………………………………………………………………50
硕士期间公开发表的论文和承担的科研项目………………………………………51
第一章 绪论
1
第一章 绪论
§1.1 对水泥立窑除尘器系统研究的意义
随着国民经济的发展，我国的立窑水泥工业方兴未艾。我国立窑水泥厂已达
10000 多家，占全国水泥总产量的 80%以上，为我国水泥工业和国民经济发展作出
了巨大的贡献，但立窑水泥生产仍存在着污染严重的问题，尤其是机械立窑煅烧，
浓烟滚滚，粉尘弥漫，是水泥厂的主要污染源。它不仅有大量粉尘，有毒、有腐
蚀性的气体，对周围破坏 。据调查，在水泥厂立窑中采用除尘措施的还不到 3%，
水泥企业一直是达标排放的老大难单位，企业面临的是社会效益、经济效益与收
尘系统投资大，运行费用高，管理维护难，效果不理想之间的艰难选择。立窑废
气具有以下特点：（1）烟气量大，Φ3m×11m 机立窑烟气量为 5×104~6×10 4m³/h；
（2）烟气温度大，一般为 50~200℃；（3）湿度大，水气含量 10%~15%；（4）粉
尘排放浓度大。一般为 5~10g/m³;(5)含腐蚀性大的 SO2、HF 等，由于立窑操作条
件波动大，使烟气温度、湿度、含尘量、烟气成分都发生很大变化，因此给收尘
设备带来困难，给烟气的处理增加了难度。因此现在机立窑上代用的除尘设备，
如降尘室、旋风除尘器、波纤袋除尘器、高压静电除尘器等，或因技术性能不能
选择，或因投资运行费用过高，或因与立窑煅烧工业相违背等原因，是效果均不
理想，无法保证对烟气的稳定处理，而且温度高、高湿度、高腐蚀性气体对设备
的腐蚀性问题一直未能处理好。鉴于上述除尘设备存在的弊端，本人提出进一步
研究开发高效低耗的立窑水除尘系统技术，水除尘就是烟气经水喷雾或喷淋后，
烟气的尘粒与水雾粒接触，碰撞，使尘粒加湿、凝聚、增重，还由于烟气中较高
温度的水蒸气遇水雾后迅速降温冷凝，形成的尘粒为结核，在核外包裹上一层水
膜，由于布朗运动，尘粒、水雾滴凝聚、碰撞，结果导致颗粒沉降，达到除尘目
的[1]。
研究水除尘具有深远的意义：（1）水除尘不仅可以达到国家排放标准 150mg/m³;
（2）收集粉尘可以回收利用，水可以循环利用；（3）烟气中有害成分被吸收，是
其它除尘器不具备的；（4）水除尘效益投资省，运行费用低，便于操作、维护；（5）
对烟气性质波动有最大的适应性，本系统的开发应用，必将对水泥工业技术进步
起到主要的作用，具有很好的社会效益和经济效益。本项目能使水泥厂解决了多
年来一直没有解决的烟气排放老大难问题，不仅解决了含尘烟气达标排放问题，
而且每年减少环保部门的罚款，实现灰水回收利用，使用两年可回收投资，全国
10000 家水泥厂若采用电收尘器一次性投资为 70 万元，采用本技术为 25 万元，
节约 45 亿元，且静电收尘一年的运行费用为 50 万元，本项目运行费用为 5万元，
节约费用 45 亿元，且可以对烟气中的有害气体进行吸收，减少有害气体排放，保
护生态环境。对水泥厂产生结构优化升级和作业技术跨越起着较大的促进作用，
推广应用前景十分看好，必将产生很好的社会效益和经济效益。
§1.2 国内外在该领域的发展概况
目前国内外常用的几种立窑除尘装置有：尘降室、玻纤袋除尘器、高压静电
新型水泥立窑水除尘器系统的研究
2
除尘、简易水除尘器等，现分述如下[2]：
§1.2.1 降尘室：降尘室是利用粉尘颗粒的重力作用而使粉尘与气体分离的除尘装
置。该设备对 50μm以上的颗粒除尘较有效，一般只能做粗除尘，除尘效率仅 50%，
占地面积大，达不到国家排放标准。
§1.2.2 玻纤袋除尘器：含尘气体进入玻袋气室过滤，达到除尘目的，开始使用收尘
效率可达 98%。但这种除尘器一次投资大，设备价格约为 70 万元，系统投资在 100
万元。运行中因为烟气温度波温度温度动较大，易结露造成糊袋，温度过高易烧
袋，影响使用效果和寿命。年运行费用高，每年运行费用在 90 万元，平均每吨水
泥增加成本 10 元，企业难以承受。
§1.2.3 高压静电除尘：是利用电场作用使含尘气体中的粉尘与气体分离。由除尘器
除尘效率可达 90%。但由于立窑工况复杂，当烟气温度过低村会造成极板结露和
腐蚀，必须控制温度在 100～180℃，必须采用明火操作，从而降低熟料品质差。
对于Φ3m×10m 的立窑处理风量（5～6）×104m3/h，一次性投资约为 80 万元，
电机功率为 60kw,运行费用每年约为 50 万元。
§1.2.4 简易水除尘器：目前国内外有的水除尘器主要有喷淋式水除尘、喷雾式除尘
器，喷淋式是直接在烟气管道中喷水，和粉尘相遇而收集灰尘，这种方法用水量
大，泥浆外排，造成二次污染，使用效果不好。喷雾式即经清洁水经一定压力通
过多组喷嘴以雾状喷出，使气体进入清灰箱内沉淀回收。这两种水除尘器由于没
有自动驾驶仪控制系统，无法满足水泥煅烧工艺变化的要求，同时该除尘器还达
不到国家环保标准，除尘效率约为 90%，排尘浓度 300～400mg/m3。
根据上述分析，前三种长期使用效果均不理想，第四种水除尘由于能满足工
况条件，是暗火煅烧，保证水泥产量和质量，降低热耗，生料预加水成球，污水
可以回收利用，还具有脱硫、脱氟作用，从而大大减少了有害气体的排放量，水
除尘设备投资省，运行费用低，便于操作。所以有必要进一步研究开发除尘效率
高的，实现自动控制的水除尘装置，克服现有水除尘器的弊病，一定大有可为。
§1.3 课题所要研究的内容和实施方案
§1.3.1 课题研究的主要内容
1）研究水泥厂立窑水除尘系统的总体工艺布置及工艺流程
2）将现有的水除尘器从单一水喷淋装置改进为旋风、水膜、水雾于一体的复
合水除尘器，以提高收尘效率。
3）对水用量实现自动控制，保证污水充分回收利用，又能适应立窑煅烧的工
况要求。
4）在动态灰水分离器处输送沉淀的粉尘使用板链式刮板输送机，将粉尘回收
利用。
5）申报专利，获实用新型专利一项，发表论文一篇。
§1.3.2 实施方案
第一章 绪论
3
1）调整研究，收集资料
2）进行科技查新，获得本项目的科技查新报告。
3）进行工艺方案论证，总体设计，创新设计。
4）申报国家专利，获得专利一项。
5）联系厂家实施。
§1.4 主要关键技术和创新
1）总体工艺方案确定
2）集旋风、水膜、水雾于一体的复合水除尘的结构设计。
3）保证污水回收利用，并实现自动控制。
4）进行工业化试验，联系水泥厂试用总结推广。
5）根据查新报告，本课题的关键技术在国内未见相关的文献报道，具有创新
性，达到国内领先水平。
小结
本章主要阐述了课题的来由及现状，介绍了建立新型水泥立窑水除尘系统
的意义和在该领域国内外的发展概况，对本文所要建立的水除尘系统的任务给
出了基本的要求。
摘要：

新型水泥立窑水除尘器系统的研究摘要现在我国有立窑水泥厂达10000多家，占全国水泥总产量的80%且水泥工业方兴未艾，蓬勃发展，但立窑含尘气体排放问题一直是立窑水泥厂发展中的老大难问题。一方面经济效益不断提高，一方面浓烟滚滚，粉尘弥漫，环保问题得不到很好的解决，目前现有的除尘装备，电收尘，袋式收尘虽然达标排放，但一次性投资太大，且运行费用太高，在使用过程中因为烟气的湿度大，温度高，运行不可靠，维护费用太大，导致水泥厂负担太重，现有的水除尘因为比较简单，采用单一的水喷淋形式收尘，收尘效率不高，不能实现达标排放。本课题要研究一种新型立窑水除尘设备作为未来立窑水泥厂的更新换代产品，设计出集旋风、水雾、...

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