水泥厂环保设备(新一轮环保督察袭来，水泥厂该如何接招？)

水泥厂中无论哪个生产环节都会产生大量粉尘并随废气排出，根据水泥生产工艺中“两磨一烧”的三个环节将水泥除尘系统分为原材料制备系统(含石灰石破碎、粘土烘干、生料粉磨以及煤磨系统的除尘) 、熟料烧成系统(按窑型分旋窑除尘和立窑除尘) 和水泥制成系统(水泥磨除尘和水泥包装及散装除尘)。

其中原材料制备(原料烘干除外) 和水泥粉磨过程中排出的气体一般为常温含尘气体，而原料烘干过程排出的气体一般是高温气体；立窑和旋窑窑尾、窑头(冷却机) 排出的含尘气体也是高温气体，典型的干法旋窑水泥生产工艺流程如图 1 所示。

从图 1 可以看出，水泥厂有四个主要集中除尘部位。如果对这些尘源不加以防制，会对工作人员的身体造成很多的隐患， 一般粉尘浓度在 20 mg/ m3 以上就能看到，且粉尘粒径越细对人的危害越大。

水泥厂尘源部位

1. 1 破碎、运输及储存

水泥厂的破碎机按进料不同，可分为石灰石、石膏破碎机和熟料破碎机;按施工破坏力的不同，可分为冲击型和挤压型二种， 其中冲击破碎机的产品粒度较细，进入除尘器的气体的含尘浓度远大于挤压式破碎机。

由于破碎机工作时的冲击、挤压和摩擦等机械作用会产生部分热能使粉料温度上升，但上升不会太高。

水泥厂运输原料的方式有皮带机、螺旋输送机和斗提机等. 由于在下料点处会产生扬尘，尤其是大型斗提机，会在物料进口处产生较强的扬尘。原料储存有堆场和库存的方式，按原料种类可将储料库分为生料原料库、熟料库和水泥库等。当物料从储料库库顶的放料口进入的同时会带入气体，在库仓内形成正压而使粉尘外泄。

1. 2 烘干机

水泥厂采用的烘干方法，除自然烘干外，主要有两种：一种是粉磨过程中同时进行烘干，另一种是设置单独的烘干设备。

国内水泥厂烘干设备一般有回转烘干机、立式烘干机、悬浮烘干机和流态烘干机，而使用较为普遍的是回转烘干机，烘干设备排出的废气是水泥厂主要的粉尘排放源，尤其是粘土排放系统，其它需烘干的物料还有页岩、矿渣、钢渣和煤等，烘不同的物料所产生的烟气特性有所不同。

1. 3 磨机

磨机废气排放主要用于磨机内的通风，水泥厂的磨机包括生料磨、矿 (钢) 渣磨、水泥磨和煤磨等。磨机消耗的能量大部分转化成热能使原料中的水分在粉磨过程中蒸发。

当进磨物料水分高于 2 %时，必须采用烘干兼粉磨工艺，如生料磨和煤磨，不带烘干的生料磨有钢渣磨等。绝大部分水泥厂的旋窑是以煤粉作燃料，而煤粉气体颗粒较小，且是一种易燃易爆气体。

1. 4 立窑

立窑采用的是半干法生产技术. 由于各厂的原料、配料和煅烧方式 ( 分明火、浅暗火和深暗火) 不同，使立窑烟气的含尘浓度、含湿量、废气温度等工况条件变化很大，废气的成分也较复杂。立窑窑面湿料层的厚度直接影响立窑烟气的温度和含尘浓度。

深暗火操作时，湿料层厚度达 1000 mm 以上，通过湿料层的吸热和过滤作用，烟气的温度降低(一般都低于 50 ℃) ，含尘浓度也降低( 5 g/ m3 左右)；明火操作时，废气温度达 250 ℃以上，含尘浓度超过 20 g/ m3，暗火操作则介于二者之间。

1.5 干法旋窑

干法旋窑生产工艺中，生料由窑尾悬浮预热器下料口喂入后，逐级与窑内的热气流进行充分热交换并实现气体粉尘与固体颗粒的分离，完成预热、分解和烧成后而产生的烟气则由窑尾预热器出风口排出，而烧成的熟料则由窑头经冷却后排出，因此干法旋窑窑尾排出的烟气非常复杂，既含有生料带入的飞灰，又含有经过一系列物理化学反应而形成的大量烟尘气体。

干法旋窑窑头冷却机的作用是由高压鼓风机鼓入强烈的冷空气，使高温熟料得到急剧冷却，而冷空气与熟料进行热交换后，一部分作为二次空气进入旋窑，多余的废气可利用其部分或全部作为其他用途的热源,或经收尘后排入大气。

2、水泥厂粉尘特点

2.1 烘干物料产生的烟气

烘不同物料所产生的烟气的特性有所不同，但一般含尘浓度比较高，含湿量大且波动范围大，露点温度高，正常情况下废气温度较低，废气中粉尘粒径范围宽且有一定的腐蚀性。

2. 2 粉磨产生的废气

生料磨废气中的含湿量因各厂工艺不同区别较大，水泥磨入磨物料都是干料，其排风含湿量低，一般无结露危险，粉尘粒径较小。随着水泥工艺技术的进步，效选粉机的使用会使水泥磨排出的灰尘浓度越来越高，有时会超出 1000 g/ m3。

2. 3 立窑的烟气

立窑烟气的治理难度不是其烟气量大(比旋窑窑尾废气量小得多)，也不是其粉尘浓度高(立式磨和 O2Sepa 选粉机的排放浓度几十倍甚或上百倍于它)，而是其烟气的“湿、蚀、变”的特殊工况。

“湿”指烟气含湿量大，露点温度高，酸露点温度更高“；蚀”指含腐蚀性烟气，尤其是添加复合矿化剂后氟酸的腐蚀尤为强烈“；变”指废气量、含尘量、温度、湿度和粉尘比电阻值等参数随工艺操作条件的频繁变化，而波动范围较大。

干法旋窑窑头(冷却机) 的烟气主要为冷却熟料的废气，具有颗粒粗且干燥，温度高且波动大，粉尘浓度一般较小的特点。干法旋窑窑尾烟气的特点是：烟气量大，温度高，粉尘浓度高，粉尘细而粘、比电阻值高且含有酸碱氧化物等腐蚀性烟气。窑单体操作与窑磨联合操作相互转换时，进入除尘器烟尘的工况变化较大。

表 2 列出了各类尘源部位排出的粉尘的特性指标，从表 2 可以看出 ,水泥厂对大气的污染主要来自烧成系统的窑头、窑尾，其主要污染物为高温含尘气体，如治理不好，对几公里甚至几十公里范围的环境污染都很大。

3、水泥厂除尘难点与对策

3.1 原材料的除尘

原材料的破碎、输送与储存过程中的扬尘点，原在过滤风速上选择冲击式小于积压式破碎机，因为冲击式破碎机的微细粉尘易造成布袋除尘器穿袋；皮带输送机属敞开式输送方式，可采用单机式脉冲布袋除尘器直接收尘后排至皮带上。

螺旋式及斗提式输送机属密闭式输送方式，可在进料口处设置抽风罩并进行脉冲布袋除尘；对储料库可不设灰斗，滤袋上的粉尘经脉冲喷吹后自然落回库内；破碎部位除尘器壳体可不用保温。

针对粘土烘干系统除尘，需要进行高温抗结露，主体防腐、保湿、温度自动控测和调节；而对于烘干机滤料的选取首先要考虑采用高温滤料，采用L FEF 系列布袋除尘器较好。

3. 2 煤粉的除尘

由于含煤粉气体易燃易爆，成堆的煤粉在一定条件下也会自燃，所以煤磨系统除尘设备必须考虑防燃防爆、安全卸压问题，如在除尘器上设防爆阀。同时煤磨用布袋除尘器必须采用抗静电滤料(如纤维防静电混纺织物)，防止由于静电引起燃烧、爆炸事故。

3. 3 生料粉的除尘

生料磨除尘的难点是原材料中的水气致使除尘设备结露，尤其在冬季，其关键是保温和抗结露，必要时可在磨机出口处装一小型热风炉 ,使废气温度高于 70 ℃。

同时冷空气的漏入也会使磨内烟气温度接近露点温度而引起普通生料磨除尘器结露，时间一长滤袋就会板结，使清灰效果恶化，故应采取措施以保证漏风率低于 2 %，不带烘干的生料磨可采用常温脉冲布袋除尘器。

3. 4 水泥粉的除尘

建设较早的水泥厂的水泥磨主要采用“反吹风清灰”的布袋除尘器，除尘过程中经常出现磨内风速过低(由于与除尘废气配套的排风机处理风量不够) 及磨头冒灰，并且操作环境恶劣，粉磨系统无法达到最佳状态. 另外，含有水泥粉尘的气体，其露点在 35～50 ℃之间，采用这类布袋除尘器时易出现水泥结露，使滤袋易板结，清洗工作量大。

因此以往对除尘器进风管道和壳体加保温层(厚 100～150 mm)，并在磨尾、除尘器卸灰处配锁风装置以免冷风进入除尘器。当前水泥磨主要采用“气箱脉冲布袋除尘器”，这种除尘器因采用压缩空气清灰 ,清灰力度较大。

采用“气箱脉冲布袋除尘器”的同时，还要选择能够处理高浓度含尘气体的滤料，如薄膜覆合聚酯针刺毡具有独特的交叉微孔特性，可实现近于零排放，并且阻力低而稳定，过滤速度快( 1. 5 m/ min)，对吸湿性强、易粘结硬化的粉尘具有良好的剥离性，薄膜覆合聚酯针刺毡的正常使用寿命可达 3～8 年，可保证废气的粉尘排放浓度低于 20 g/ m3。

3. 5 立窑烟气的除尘

过去对立窑烟尘污染的治理比较重视，采用沉降室、湿法除尘和电除尘等多种除尘方式，由于设备简陋，除尘效率低，烟尘排放浓度严重超标。

现今国内采用脉冲布袋除尘器取得了很好的效果。根据立窑烟气性质 ,滤料选择仍是关键。首先要考虑满足高温及耐腐蚀的要求；其次考虑滤料的力学性能、耐磨折性和经济性。而通过特殊处理的玻纤滤料可满足上述要求。

目前，国内已有 2000 多台玻纤布袋除尘器成功地运用于立窑烟尘污染的治理。另外，将传统的玻纤袋式除尘器的钢结构外壳设计成砖混结构，可以使因立窑烟气腐蚀除尘器壳体而使除尘器失效的问题得以解决。

3. 6 旋窑窑头及窑尾烟气的除尘

水泥企业按过去老的环保标准，在旋窑的窑头、窑尾基本上都安装了电除尘器，其优势在于不需另设增湿调质装置，流程简单，投资低。

九十年代末，布袋除尘器以其连续、稳定和高效的优点用于旋窑窑头、窑尾的企业越来越多。尤其是执行了新的国家标准后，不少窑头、窑尾的电除尘器不能达标，需改造为布袋除尘器或电、布袋除尘器. 由于窑头熟料冷却机余风中熟料粉尘的磨蚀性强，所以各种布袋除尘器都不能采用覆膜滤料，否则表面披覆的膜会很快失去。

对于窑头熟料烟气，一方面需强制风冷或喷水降温后再送入除尘器，以免滤袋被高温烧坏；另一方面还要改善滤料，如采用经过硅油处理的中纤玻纤滤袋(可耐 280 ℃)。

目前 ,国内干法旋窑窑尾有不少带余热发电锅炉，烟气温度一般为 200～240 ℃，露点为 35 ℃左右，可直接使用“玻纤脉冲布袋除尘器”, 过滤风速经济值为 0. 8～1. 0 m/ min。烟气不需冷却但要做保温措施. 因为在通风不良的烟气滞留区，除尘器外部的局部仍可能低于露点。

4、小结

综上所述，布袋除尘器作为一种高效除尘设备已被广泛应用于水泥企业的各个生产环节。随着水泥生产工艺技术的不断进步，布袋除尘器已不仅仅是环保设备，而且是必不可少的生产设备了。