水泥工业大气污染治理

第一章 水泥生产与大气污染

第一节 水泥生产工艺及大气污染物

一、水泥生产工艺

二、大气污染物种类

三、大气污染物特征与危害

第二节 各生产设施对大气环境的污染

一、各生产设施排尘状况描述

二、各生产设施所排废气特性

三、各生产设施单位产品排出的废气量

四、水泥单位产品生产全过程最大废气排放量

第三节 水泥工业大气污染物排放标准修订前后的区别

第二章 袋式除尘器

第一节 基本理论

一、袋式除尘器的工作原理

二、主要技术参数及性能指标

第二节 袋式除尘器的结构及分类

一、基本结构

二、袋式除尘器的类型及结构形式

三、袋式除尘器的命名与分类

四、几种常用的袋式除尘器

第三节 过滤材料

一、纤维原料

二、滤料的分类

三、常用滤料及其性能

四、滤料的选用

第四节 袋式除尘器的选型

一、处理废气量的计算

二、过滤风速的确定

三、过滤面积的确定

第五节 袋式除尘器的运行与维护管理

一、一般要求

二、袋式除尘系统的运行

三、袋式除尘器的维护

四、停止运行后的维护

第三章 电除尘器

第一节 基本理论

一、电除尘的基本原理

二、电除尘过程的三个阶段

三、伏安特性与收尘效率

第二节 电除尘器的分类及特点

一、电除尘器分类

二、电除尘器的特点

第三节 电除尘器的机械结构

一、壳体

二、支架基础

三、烟箱与分布板

四、电晕极系统

五、收尘极系统

六、电晕极振打

七、收尘极振打

八、人孔门与轴端密封

第四节 电除尘器的高低压供电

一、高压供电机组

二、低压供电机组

三、智能计算机控制系统

第五节 电除尘器的选型、施工、调试、运行与维护

一、电除尘器的选型

二、工程施工

三、工程调试与验收

四、日常运行与维护

第四章 重力、旋风除尘

第一节 除尘机理和除尘效率

一、除尘机理

二、除尘效率

第二节 沉降室

一、概述

二、沉降室的参数计算

第三节 旋风除尘器

一、概述

二、工作原理

三、旋风除尘器类型

四、阻力和效率

五、常用的旋风除尘器

六、影响旋风除尘器性能的主要因素

第五章 烟气调质

第一节 概述

一、烟气调质的目的

二、调质方式分类及其特性

三、热平衡计算

第二节 增湿塔

一、概述

二、增湿塔规格及布置方式7

三、喷雾系统及喷水量

四、常用的喷嘴结构与性能

第三节 冷却器

一、工作原理

二、冷却器的结构

三、间接风冷冷却器参数计算

第四节 冷风阀及管道增湿

一、冷风阀

二、管道增湿技术

第五节 典型设备的规格和性能

一、增湿塔的规格和性能

二、冷却器的规格和性能

第六章 通风机

第一节 主要性能

一、主要性能参数

二、通风机特性曲线

第二节 通风机的选型和工艺布置

一、通风机的选型计算及注意事项

二、除尘常用通风机性能和外形、安装尺寸7

三、通风机工艺布置要点7

四、风机电机的选择要点7

第三节 窑尾高温风机77

一、概述77

二、性能范围77

三、风机形式7

四、结构7

五、性能参数7

第七章 新型干法窑除尘技术

第一节 篦冷机除尘技术

一、篦冷机电除尘

二、篦冷机袋除尘

第二节 窑尾除尘技术

一、窑尾袋除尘7

二、三风机系统的窑尾电除尘

三、双风机系统的窑尾电除尘

第三节 废气处理系统的检修维护和故障处理

一、检修与维护

二、常见故障及处理方法

第八章 立窑除尘技术

第一节 概述

一、烟尘特点

二、国内拥有的立窑除尘技术

三、治理现状

第二节 立窑袋除尘技术

一、袋除尘的技术特点、不同形式及其应用

二、采用反吹风清灰(内滤式)的立窑玻纤袋除尘器(钢结构)

三、喷吹脉冲（外滤式）袋除尘器7

四、圆筒形立窑袋式除尘器

五、反吹风清灰砖混结构袋式除尘器

六、集中除尘的应用

第三节 立窑电除尘技术

一、概述

二、研讨

第四节 对有关问题的建议

一、避免袋除尘器结露的工艺措施

二、关于回灰处理

三、关于立窑烟囱

四、初次投资与综合效益

五、除尘器的选用原则

第九章 煤磨及烘干机除尘技术

第一节 煤磨除尘技术

一、概述

二、MDC防爆袋除尘器

三、FGM（M）高浓度、防爆型煤粉袋除尘器7

四、脉冲喷吹型煤磨防爆袋除尘器

五、通用的防燃防爆措施

第二节 烘干机除尘

一、烘干机含尘烟气的性质

二、烘干机反吹风专用袋除尘器

三、烘干机脉喷袋除尘器

四、应用及注意事项

第十章 通风设备除尘技术

第一节 磨机除尘7

一、生料磨除尘7

二、水泥磨除尘

三、对处理细而黏且高浓度的粉尘除尘器的选择

四、先进设计案例

第二节 破碎及扬尘点的治理

一、破碎机除尘

二、储存、包装和输送除尘7

三、通风除尘系统

第十一章 袋、电除尘器的改造技术

第一节 概述

一、改造的前提

二、改造的原则

三、改造的四种方式

第二节 袋除尘器的改造——袋改（为）袋7

一、基本要求7

二、技术手段7

三、实例

第三节 电除尘器的改造——电改(为)电

一、改造途径

二、“留壳改仁”的改造内容

三、改造效果7

第四节 电除尘器的改造——电改(为)袋7

一、原窑尾除尘系统存在的问题7

二、改造方案的确定7

三、改造内容7

四、技术优势7

五、改造过程7

六、改造后的效果7

第五节 电除尘器的改造——电改(为)“电袋”7

一、概述7

二、“电袋”除尘器的由来7

三、“电袋”除尘器需解决的主要技术问题7

四、具体改造内容7

五、“电袋”除尘器的调试和投运

六、结论

第十二章 水泥厂有害气体的防治

第一节 气态污染物控制技术

一、气体吸收

二、气体吸附

三、气体催化净化

第二节 二氧化硫污染治理技术

一、采用窑磨一体机运行和袋式除尘器

二、二次减排二氧化硫技术

第三节 氮氧化物及氟化物的污染防治

一、氮氧化物的治理

二、氟化物污染的防治

第四节 其他气态污染物治理技术

一、治理技术

二、恶臭的特征和治理

第五节 二氧化碳减排

一、水泥生产减排二氧化碳的途径

二、利用清洁发展机制(CDM)

第十三章 清洁生产

第一节 概述

一、清洁生产的由来

二、水泥工业清洁生产的必要性

三、清洁生产在水泥工业中的作用和意义

四、水泥工业清洁生产的特点

五、国外清洁生产简介

第二节 水泥厂清洁生产审核

一、清洁生产审核的原则、类型和范围

二、清洁生产审核的内容

三、清洁生产审核的实施

第三节 水泥厂清洁生产机会识别

一、识别清洁生产机会的必要性

二、识别清洁生产机会的方法

三、识别清洁生产机会的示例及效果介绍7

第四节 水泥工业清洁生产实施途径

一、原、燃料替代

二、生产工艺的优化

三、水泥新产品的开发

四、生产设备的改造革新

五、生产过程控制的更新

六、废弃物利用

七、技术与装备的创新

八、生态化创新

九、企业管理的改善

十、提高员工素质

第五节 持续清洁生产与企业清洁生产等级的评价

一、持续清洁生产

二、企业清洁生产等级的评价

第六节 植树绿化、改善生态环境

一、矿山绿化与植被恢复

二、厂区绿化

第十四章 水泥工业的光明前景

第一节 循环经济

一、概述

二、水泥工业在循环经济中的典型案例

三、水泥工业的生态设计

第二节 水泥工业的“四零一负”

一、“四零一负”的提出及其主要内容

二、十年来“四零一负”的进展

三、对“四零一负”的展望

附录《水泥企业大气污染物排放标准》(GB 4915—2004)摘录

参考文献 2100433B

在治理技术措施中，重点围绕对大气污染物的重中之重——粉尘的治理展开，分别介绍了袋除尘，电除尘，重力、旋风除尘，烟气调质及通风机的基本原理、基本结构和设计、选型及运行、维护等方面的内容；同时针对新型干法窑、机立窑、煤磨及烘干机、通风设备的除尘（包括分散扬尘点的治理）进行专题叙述，引用了国内先进的研究与应用成果；对于袋除尘、电除尘器的改造技术做了推荐。本书还对有害气体的防治（包括对二氧化碳的减排等）进行了分析与探讨。

本书的内容较为全面、适用，既有必要的理论分析，又注重实际应用，叙述深入浅出，通俗易懂。

读者对象

本书可供水泥生产企业的技术人员、管理人员和操作人员阅读，也可供从事环境保护的科研、设计人员和工程技术人员参考，并可作为大专院校相关专业师生的参考书。

前　言

水泥在生产过程中对环境会产生气、水及噪声等污染，其中主要的还是对大气排放的粉尘及有害气体的污染。我国水泥工业经过多年的发展，产量连续多年位居世界第一，在结构性调整和减少烟尘排放方面取得了重要进展。不少新型干法生产线的粉尘治理已接近国际先进水平，部分先进立窑也基本做到了无烟无尘。但是当前我国水泥工业的结构性矛盾仍十分突出，从总体上看，环境污染依然比较严重。

截至目前，水泥工业的粉尘排放量仍占全国工业行业粉尘排放总量的40%左右，有害气体的治理仅刚刚起步，治理任务紧迫而又艰巨。我国政府对防治水泥工业污染日益重视，并先后于1985年、1996年及2004年与时俱进地制定和修订了水泥工业对大气污染物的排放标准。

新的《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915—2004）已于2005年1月1日起实施。为配合新国家标准的执行，作者借《水泥生产技术丛书》编写的机缘，撰写了本书，谨供有关人员阅读参考。本书较为系统地介绍了水泥工业对大气污染的特点、性质、危害及先进的治理措施，同时对有关方向性、前瞻性方面的内容进行了阐述。书中有必要的理论分析，但更侧重实际应用技术，在叙述上尽量避免烦琐难懂的计算公式，力求通俗、适用。

本书的重点是对粉尘污染的治理，共占有10个章节。其中第二～六章为除尘基础篇，第七～十章为专题应用篇，第十一章推荐了袋除尘、电除尘器的改造技术。本书在编写过程中得到了中国硅酸盐学会环境保护分会及其挂靠单位——合肥水泥研究设计院环保所的大力支持，可以说本书是业内同行多年心血和劳动的成果汇集。这里，作者首先要感谢合肥水泥研究设计院毛志伟、袁文献、王琦、侯大刚、卢声超、唐国山、高进、曹伟、何宏涛、胡克强等同志提供的技术支持；感谢焦通对书稿的制作做了大量的工作。

作者同时十分感谢业内同行刘怀平等同志提供的最新成果，十分感谢著名专家高长明、蒋洋等先生提供的先进理念。作者特别要提及的是，本书的撰写完成离不开李俭之教授的支持和陈益民教授、顾惠元主任、赵介山教授的精心组织，在此也向他们表示真诚的感谢！

由于本人水平及掌握的资料有限，加之时间仓促，书中疏漏和不足在所难免，恳请读者批评指正。

作者

2006年12月

水泥为粉末状水硬性材料，在运输与储存过程中要求水泥储运系统能满足密封与防水、防潮的要求。水泥有袋装与散装两种储运形式。袋装水泥的装卸、运输、储存等较为简便，但用人力的环节较多，劳动强度较大，使用水泥时还需用人力拆包或用拆包机拆包。大中型水利水电工程施工，使用水泥数量较大，为改善劳动条件，减轻粉尘污染，提提高水泥储运的机械化强度，多使用散装水泥。

水泥按用途及性能分为：

（1）通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

（2）特种水泥：具有特殊性能或用途的水泥，如G级油井水泥、快硬硅酸盐水泥、道路硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等等。

水泥按其主要水硬性物质名称分为：

（1）硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥（Portland cement）；

（2）铝酸盐水泥；

（3）硫铝酸盐水泥；

（4）铁铝酸盐水泥；

（5）氟铝酸盐水泥；

（6）磷酸盐水泥；

（7） 以火山灰或潜在水硬性材料及其他活性材料为主要组分的水泥。

水泥按主要技术特性分为：

（1） 快硬性（水硬性）：分为快硬和特快硬两类；

（2）水化热：分为中热和低热两类；

（3） 抗硫酸盐性：分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类；

（4） 膨胀性：分为膨胀和自应力两类；

（5） 耐高温性：铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。

水泥命名的原则：

水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行，并力求简明准确，名称过长时，允许有简称。

通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称或其他适当名称命名。

专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不同型号。

特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型号或混合材料名称。

以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥是以主要组成成分的名称冠以活性材料的名称进行命名，也可再冠以特性名称，如石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥等。

水泥类型的定义

（1）水泥：加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料既能在空气中硬化又能在水中硬化的粉末状水硬性胶凝材料。

（2）硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II，即国外通称的波特兰水泥。

（3）普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%～20%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号：P.O。

（4）矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%～70%粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P.S。

（5）火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%～40%火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥，代号：P.P。

（6）粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%～40%粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号：P.F。

（7）复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、20%～50%两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P.C。

（8）中热硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。

（9）低热矿渣硅酸盐水泥：以适当成分的硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。

（10）快硬硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成早强度高的以3天抗压强度表示标号的水泥。

（11）抗硫酸盐硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏磨细制成的抗硫酸盐腐蚀性能良好的水泥。

（12）白色硅酸盐水泥：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的白色水泥。

（13）道路硅酸盐水泥：由道路硅酸盐水泥熟料，0%～10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，（简称道路水泥）。

（14）砌筑水泥：由活性混合材料，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成主要用于砌筑砂浆的低标号水泥。

（15）油井水泥：由适当矿物组成的硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料等磨细制成的适用于一定井温条件下油、气井固井工程用的水泥。

（16）石膏矿渣水泥：以粒化高炉矿渣为主要组分材料，加入适量石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成的水泥。

众所周知，水泥工业历经1个世纪发展到今天，无论是生产工艺还是技术装备均已发生了巨大变化。尤其是近些年来新型干法水泥以其十分优越的先进性得到迅速发展，已经成为水泥工业先进生产力的代表。然而，纵观我国已建成的新型干法水泥生产线，水泥库这部分绝大多数仍按照传统方式用混凝土建造。虽然在库容上有所突破，但是这种传统水泥库投资成本大、占地面积多、建设速度慢、综合效益低、节能减排差等弊端始终没有从根本上得到改观和克服，与其先进的生产工艺和装备水平不相适应，甚至形成了巨大的反差。近几年来，不少有识之士开始在这一领域进行探索，并取得了突破性进展，多种新型的水泥库开始在一些地方出现。

近年来推出的全新理念的大型钢板水泥库，是替代传统混凝土水泥库的全新设施，2005年获得国家专利。同传统混凝土水泥库相比，无论是在综合经济效益方面还是先进性方面，都具有突出优势和优点，是与新型干法水泥生产线配套最理想的新型水泥库之一。这种新型的钢板水泥库同传统混凝土水泥库相比，经济效益和社会效益十分突出。一是投资省，这是它的最大特点，吨水泥投资比传统混凝土水泥库可降低50%，单库储量可达到2万～20万吨。二是这种新型钢板水泥库建设周期短，同传统混凝土的建设周期相比，可节约工期一半。三是新型钢板水泥库具有建设用地少的显著特点，同传统混凝土水泥库相比可节约2/3的土地，这对国家提倡的节约集约用地政策的落实具有实际意义，也为建设方省下大笔资金。

同时这种新型钢板水泥库适应任何不同的地质条件，不受地质条件的制约，不需要地质基础处理所耗的大量资金，也为建设者选址提供便利条件。四是这种新型钢板水泥库节能减排优势突出。由于这种水泥库库容大，辅助设施少，可大大降低消耗，从而降低使用成本。同时由于新型钢板水泥库只有一个进料口，因而一个除尘器便可确保无尘排放。五是更为值得关注的，新型钢板水泥库储存安全可靠。由于这种库内的空间是一种完全封闭的状态，除去进料带人的空气，没有库外气体进入的条件，料满后库内形成一个大断面的料柱，一般直径和高度均在20米以上，库壁与大气隔绝，只有进料带入的气体形成正压，而正压作用迫使气料迅速分离而形成高密度的料柱，消除了潮解条件，使库存水泥在较长的时间内存放，能确保理化指标基本不变。