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摘 要

近几年，国内各大城市雾霾现象愈发严重，最主要的影响因素就是工业工厂的废气排放。降低废气中粉尘含量，对雾霾天气的控制有着巨大的作用。因此对于收尘器的要求就越来越高，传统的电收尘袋收尘都存在着一些弊端，现若采用耐高温陶瓷膜分离技术，则能将排放的粉尘含量降低至0.24mg/Kg。

本文即对伊拉克Al-Rafedain水泥厂的窑尾旁路放风系统及其高温废气处理做一个设计，其中包括了水泥厂的物料平衡计算，热工计算，旁路放风风量计算以及最后两种收尘设备（传统掺杂冷风袋收尘和耐高温陶瓷膜收尘）进行设计和设备选择。

关键词：旁路放风、高温废气、耐高温陶瓷膜、水泥厂设计

The Iraqi Al-Rafedain cement plant kiln tail side vent system and its high temperature exhaust gas treatment

Abstract

In recent years, the domestic each big city haze phenomenon increasingly serious, the main influence factor is the emissions of the industrial factory. Reduce the dust content in the exhaust gas, plays an important role to control the haze weather. So for the requirements of the collector getting higher and higher, the traditional electric dust bag dust have some drawbacks, now if the separation technology of high-temperature ceramic membrane, the dust content of the discharged can be reduced to 0.24mg/Kg.

This paper is a design for Iraq Al-Rafedain cement plant kiln bypass system and its high temperature exhaust gas treatment. Including, the calculation of material balance in cement plant, thermodynamic calculation, calculation of bypass air and finally two kinds of dust collecting equipment (traditional doped air bag dust and dust high temperature ceramic membrane) for the design and selection of equipment.

Keywords: bypass, high-temperature exhaust gas, high temperature resistant ceramic membrane, cement plant design

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 设计概论 1

1.1 项目意义 1

1.2 建设规模 2

1.3 地理位置 2

1.4 气象资料 2

第二章 燃料及配料计算 3

2.1 水泥工业原燃料质量要求 3

2.1.1石灰质原料 3

2.1.2硅铝质原料 3

2.1.3 铁质校正原料 4

2.2 本项目原料概述 4

2.2.1 石灰石 4

2.2.2 硅铝质原料 5

2.2.3 铁质校正原料 5

2.3.1 OPC水泥 6

2.3.2 SRC水泥 8

2.3.3 检验有害成分分析 9

第三章 物料平衡及热量平衡计算 11

3.1 燃料燃烧计算 11

3.1.2 空气需要量的计算 11

3.2 物料平衡及热平衡计算原始资料及计算基准 12

3.2.2 平衡范围和基准 13

3.3 物料平衡计算过程 14

3.3.1 收入项目 14

3.3.2 支出项目 17

3.4热量平衡计算 20

3.4.1 热量平衡图 20

3.4.2 已知的一系列比热 21

3.4.3 收入项目 21

3.4.4 支出项目 22

3.5 物料平衡表和热量平衡表 24

3.5.1物料平衡 24

3.5.2 热量平衡 25

第四章 旁路系统工艺计算 27

4.1设置旁路放风的原因 27

4.2 旁路放风量的计算 27

4.2.1 旁路放风比例计算 27

4.2.2 袋收尘的旁路放风量 31

4.2.3 高温陶瓷膜过滤装置放风量计算 33

4.2.4 两种方案比较 33

4.2.5 设备型号选择 33

结语 36

参考文献 37

致谢 38

第一章 设计概论

1.1 项目意义

冶金、机械、化工、电力等行业的各种工业炉窑所排放出来的废气不仅温度高,而且含有大量的粉尘和有害气体,是造成环境污染的主要因素之一。高温条件下,由于废气黏滞力有较大变化,湿度大幅下降,细颗粒凝聚现象大为降低,所以对微粒的分离有较高难度。布袋式除尘器不能承受废气的高温,湿式除尘使其热能不能得到综合利用;静电除尘存在一次性投资高,占地面积大和绝缘等方面的问题。目前,我国高温含尘废气的处理方法大多是通过水冷凝,将高温废气降至200 ℃左右,再用布袋除尘器除尘,这不仅增加了冷凝设备的投资和运行费用,也使大量的热能流失。因此,新的高温废气除尘技术是亟需开发的重要课题。

水泥工业是我国工业排尘的主要来源,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,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，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。

从20 世纪70 年代以来,世界先进国家一直不断研究各种材质和结构的多孔陶瓷过滤器,用来进行高温过滤除尘，已取得了良好效果。多孔陶瓷的主要物理性能指标是孔隙率、渗透率、弯曲强度。研究表明,与其他类型的除尘器相比,多孔陶瓷过滤器的除尘效率高,可达99 %以上,能除去5μm以上的尘粒,且结构简单,最重要的是耐高温,工作温度可达800 ℃以上,并且在氧化、还原等高温环境下具有良好的抗腐蚀性,因此多孔陶瓷过滤器在高温除尘方面可起重要作用。

基于筛分机理的陶瓷膜过滤器在过滤富含固体颗粒的气体过程中, 主要的捕捉机制是直接拦截大于敞口孔径的颗粒, 而较大颗粒则通过惯性碰撞截留下来. 澳大利亚的Jo 等用二氧化钛膜和飞灰膜进行高温气体中飞灰分离试验发现, 进料灰尘中颗粒尺寸在0. 2μm( 二氧化钛膜的可几孔尺寸) 以下的比例小于0. 1%, 几乎可以忽略, 大量体积的灰颗粒比二氧化钛膜的孔尺寸要大, 被直接拦截而收集. 据观测, 实际上没有颗粒渗透到膜内, 因此膜像一个挡板过滤器. 虽然进料颗粒中小于2.5μm( 飞灰膜的中等孔尺寸) 的比例约为10. 6% , 仍然没有颗粒渗透到膜内. 大量细颗粒可在接近孔入口处通过惯性碰撞被收集, 也可在滤饼的孔道内通行或在滤材表面扩散时被挡住. 上述两种膜, 飞灰膜的过滤效率为99. 91%, 陶瓷膜的过滤效率高达99. 99% .

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