1、西南科技大学本科毕业设计 Southwest university of science and technology 本科毕业设计 水泥厂通风除尘设计与计算 学 院 名 称 环境与资源学院 专 业 名 称 安全工程 学 生 姓 名 田亮 学号 20110970 指 导 教 师 魏勇 讲师 二 一五 年六月 西南科技大学本科毕业设计 1 水泥厂通风除尘设计与计算 摘要 ：在水泥生产过程中，每生产 1t水泥，大约要产生 10 多立方米的废气，这其中含有 5.510kg的粉尘颗粒，这些粉尘将对人体、工农业生产、企业经济效益带来消极影响。 我国水泥厂行业通风除尘处于起步阶段。在技术和器材方面缺乏，以
2、导致大部分工厂设备简陋。执行能力差，管理水平低。保护自身安全和健康的意识较弱，相关职业病危害着群众。资源利用率低，产品质量没有保证。世界发达国家对水泥窑的排放要求愈来愈严格，欧盟 IPPC(综合污染预防与控制 )指令 (96、 61、 EC)关于水泥制造业的最佳可用技术 (BAT)与污染物排放指南指出：采用袋除尘和电除尘技术，对应的排放控制水平为 20 一 30 mg Nm3 这份文件将成为欧洲各国制定排放标准的依据。 (如德国、荷兰 )水泥工业粉尘排放甚至要求达 10 mg Nm3，尤其近年来 “ 趋零排放 ” 已为一种主流。 本文设计对系统粉尘的类型和特点，通过计算风量和阻力等因素。在窑尾
3、设计了 4 个排风罩，利用 9 根风管连接除尘器和通风机设计出一个完整的通风除尘系统。主要应用阻力平衡法， 即以环路的阻力计算，打到支路和干路的阻力平衡来设计管路。 通过粉尘量的多少选 择排风罩。通过系统水力计算 和滤料，阻力，风量 选择合适的除尘器 。通过风量和风压的计算选择 通风机。 关键字 ：排风罩； 风管； 除尘器； 排风机 。 西南科技大学本科毕业设计 2 Design and calculation of ventilation and dust removal in cement plant Abstract: in the cement production process,
4、each production 1t cement, about to produce more than 10 cubic meters of waste gas, this Contains 5.510kg dust particles, these dust will be the human, industrial and agricultural production, enterprise economic benefits bring Negative influence. The ventilation and dust removal of cement plant indu
5、stry in China is in the initial stage. Lack of technology and equipment to guide Most of the factory equipment simple. Poor executive ability, low level of management. Protect the consciousness of self safety and health Weak, the relevant occupational diseases endanger the masses. The utilization of
6、 resources is low and the quality of the products is no guarantee. World developed countries The emissions of cement kilns are becoming stricter and stricter, EU IPPC (comprehensive pollution prevention and control) instruction (96, 61, EC) The best available technology (BAT) and pollutant discharge
7、 guide for cement manufacturing industry: the use of bag dust and electricity Basis for discharge standards. (such as Germany, Holland) cement industry dust emissions even up to 10 mg / Nm3, especiallyIn recent years, the “zero emissions“ has become a mainstream. This paper designs the type and char
8、acteristics of the dust, and through calculating the air quantity and resistance factor. Choose appropriate Take wind cover, dust remover and fan to solve the waste and dust of cement kiln tail. Main application of resistance balance method, The loop resistance calculation, hit the trunk and branch
9、resistance balance. Through dust amount of choice exhaust hood.Through the system hydraulic calculation, select the appropriate dust collector and ventilator. Keywords: exhaust hood， air duct， dust remover， exhaust fan 西南科技大学本科毕业设计 3 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 选题背景 . 1 1.2 设计依据 . 1 1.3 设计主要内容 . 2 第二章 工厂状况及粉尘
10、特点 . 3 2.1 企业概况 . 3 2.2 工艺流程 . 3 2.3 窑尾概况 . 4 2.4 水泥厂窑尾粉尘的来源 . 5 2.5 粉尘的特点 . 5 2.6 水泥厂窑尾除尘难点与措施 . 7 2.7 粉尘的危害 . 8 第三章 通风除尘系统设计与计算 .10 3.1 局部排风罩 .10 3.1.1 决定排风罩控制有害物的效果 的主要因素： .10 3.1.2 设计原则 .10 3.1.3 分类及其特点 .10 3.1.4 设计局部排风罩 .11 西南科技大学本科毕业设计 4 3.2 风管的设计 .16 3.2.1 材料和设计 .16 3.2.2 管径和单位长度摩擦阻力 .16 3.2.
11、3 合流三通局部阻力系数 .17 3.2.4 局部阻力与摩擦阻力 .19 3.2.5 对并联管路进行阻力 平衡 .24 3.2.6 系统总阻力计算 .25 第四章 除尘器和通风机选择 .27 4.1 除尘器类型 .27 4.2 除尘器选择 .27 4.2.1 处理气体量 .28 4.2.2 过滤风速的选取 .29 4.2.3 过滤面积计算 .30 4.2.4 滤袋数量 .31 4.2.5 滤料选择 .31 4.2.6 阻力计算 .32 4.2.7 除尘器选取 .32 4.3 通风机的分类 .33 4.3.1 按风压分 .33 4.3.2 按用途分 .33 西南科技大学本科毕业设计 5 4.3.
12、3 按原理分 .34 4.4 风机的选型原则 .34 4.5 风机计算 .35 4.5.1 风量计算 .35 4.5.2 风机风压计算 .35 总结 .36 致谢 .37 参考文献 .38 附录 1 窑尾 CAD简图 附录 2 除尘器 CAD简图 附录 3 通风机 CAD简图 西南科技大学本科毕业设计 1 第一章 绪论 1.1 选题背景 在水泥生产过程中，需要经过矿山开采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及成品包装等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉尘外溢，其中烘干及煅烧发生的粉尘排放最为严重，约占水泥厂粉尘总排放量的70%以上，而很多水泥厂在建厂之初根本就没有考虑
13、其窑炉或烘干机的除尘工艺，建成投产后甚至连一个简易的沉降室都没有，有少数厂虽然安装了除尘设施，却形同虚设，要么就是疏于管理而不能正常运行，要么就是白天运行晚上关闭，要么干脆就是一套应付检查的摆设而已，粉尘大多处于直接排放状态。 水泥是世界上建筑材料中应用最为广泛的原料之一，水泥工业也是世界上能耗最高物、耗最高、污染物排放量最大的行业之一。水泥工业按污染特征分，属二类重污染企业。粉尘排放量约为其产量的 2% 3%,全国的排放总量超过千万吨 .人体长期接触水泥粉尘易引起各种 疾病 ;水泥粉尘会造成土地碱化 ,严重污染环境 .水泥生产工艺过程中 ,无论是破碎、烘干还是粉磨、煅烧都会产生大量的粉尘 ,
14、由于各道工序都是干燥作业 ,因此形成了扬尘点多、面大、范围广的特点 .而水泥窑尾窑头废气量约占整个水泥生产线废气量的 60%,其中窑尾废气约占整个水泥生产线废气量的 36%.由于窑尾废气温度高、烟气量大 ,比较难治理。 工业通风与除尘是整个工业生产中的重要课题，是反映企业工业化水平的主要因素，其设计合理与否对企业职业卫生、安全生产及经济效益等具有长期而重要的影响。因此，希望通过设计能够解决此类问题。 通风 除尘对工厂产品质量、提高品率；保护环境、防止粉尘爆炸；维护设备、保证正常生产等诸多方面均起着极为重要的作用，因此 ,设计水泥厂窑尾除尘系统 ,对减少职业危害 ,保护环境 ,具有重要的现实意义
15、 . 1.2 设计依据 1、中华人民共和国安全生产法（中华人民共和国主席令第 70 号， 2002 年 11 月 1 日实施）（ 2014 修订） 2、 中国人民共和国环境保护法 全国人大常委会 2014 年 4 月 24 日 西南科技大学本科毕业设计 2 3、 中国人民共和国职业病防治法 中华人民共和国主席 胡锦涛 2011 年 12 月 31 日 4、 环境空气质量标准（ GB 3095-2012） 5、 环境空气质量指数（ AQI）技术规定 （ HJ 633-2012) 6、 水泥工业大气污染物排放标准（ GB4915-2004） 7、 环境保护部政府信息公开工作 2014 年度报告 8
16、、 企业绿色采购指南 环境保护部 2014 年 12 月 22 日 9、 大气污染防治技术及工程应用 机械工业出版社 2003 年 7 月 1 日 10、 工业企业设计卫生标准 GBZ1-2010 11、 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003 12、 大气污染物综合排放标准 GB16297-2011 13、 工业企业噪声控制设计规范 GBJ8785 14、生产性粉尘作业危害程度分级 GB5817 15、 中华人名共和国国家职业卫生标准 GBZ1-2010 16、 通风管道施工技术规程 JB 2002 17、 风机盘管机组 JB 4283 18、 水泥厂的环境影响评价报告书 1.
17、3 设计主要内容 1、 水泥厂产尘系统的危害及除尘的必要性。 2、 根据产尘系统进行通风除尘系统设计。 3、 排风罩设计及其风量计算。 4、 系统通风量的计算。 5、 管道设计与阻力的计算。 6、 除尘器的选择。 7、 排风机的选择。 西南科技大学本科毕业设计 3 第二章 工厂 状况及粉尘特点 2.1 企业概况 四川金沙水泥股份有限公司是由原四川省渡口水泥厂改制而成的国家控股大二型企业，位于西南明珠攀枝花市西区，介于东经 1012643 1014008和北纬262245 264043之间。境域东起凉风坳，和东区银江镇相接；南及金沙江，与仁和区太平乡隔江相望；西至鸡冠石山，同云南省华坪县相依；北
18、临老公山，与仁和区同德、布德镇相邻。拥有资产总额达 4.8 亿元，年水泥生产能力 80 万吨。 拥有员工 1280 人。 主要产品有： 32.5R级、 42.5R级、 52.5R级普通硅酸盐水泥， 32.5R级复合水泥、火山灰质硅酸盐水泥，砌筑水泥、 525#中热水泥， 525#道路水泥等多个品种，并可根据需要开发生产其他品种水泥。 其主导产品 “攀枝花 ”牌 42.5R级普通硅酸盐水泥。 2.2 工艺流程 1、 破碎及预均化 （ 1） 破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石 是生产水泥用
19、量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。 破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。 （ 2） 原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。 2、 生料制备 水泥生产过程中，每生产 1 吨硅酸盐水泥至少要粉磨 3 吨物料（包括
20、各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的 60%以上，其中生料粉磨占 30%以上，煤磨占约 3%，水泥粉磨约占西南科技大学本科毕业设计 4 40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。 3、 生料均化 新型干法水泥生产过程中，稳定 入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。 4、 预热分解 把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内
21、在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。 5、水泥熟料的烧成 生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。 在回转窑中碳酸盐进一步 的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的矿物。随着物料温度升高近时，矿物会变成液相，溶解于液相中的 和 进行反应生成大量 （熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。 6、水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水 化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。 7、水泥包装 2.3 窑尾概况 水泥回转窑是煅烧水泥熟料的主要设备，已被广泛用于水泥、冶金、化工等行业。该设备由筒体、支承装置、带挡轮支承装置、传动装置、活动窑头、窑尾密封装置、燃烧装置等部件组成，该回转窑具有结构简单，运转可靠，生产过程容易控制等特点。
