水泥廠窯尾設計的課題背景和意義綜述1.1背景水泥是建筑行業的必須品，我國水泥需求量每年都在持續上升，水泥產量也在保持著增長趨勢，雖然生產幅度上有所減少，但經濟效益方面與同時期其他行業的經濟效益相比，水泥行業的增長呈現回旋上升趨勢。在上一年里，我國水泥產量達23.8億噸[1]。水泥生產技術隨著產量與需求量的增加，不斷研發新型技術，以滿足日益增加的需求量，同時也要探尋節能減耗的生產技術，因此新型干法水泥首當其沖成為水泥行業的首要選擇。在使用新型干法水泥生產當中，回轉窯是使用最多的水泥窯，回轉窯生產線窯尾系統排放的二氧化硫、二氧化氮、和煙氣含碳物等成為主要污染物，導致水泥廠污染排放成為環境污染的大問題。我國提倡綠色可持續健康發展，顯然水泥廠的煙氣污染物等排放不符合綠色健康可持續發展理念，在相關發展理念的號召下，水泥廠建設需要考慮節能減排的生產手段[2]。新型干法預分解回轉窯生產水泥熟料生產線中的回轉窯窯頭和窯尾是水泥生產工藝中最大的煙塵污染來源，約占整條生產線污染的60%多，窯尾系統更是超過36%[3]。目前大量水泥廠在窯尾采用袋收塵器，煙氣余熱利用的工藝技術，對水泥廠窯尾系統的污染物排放進行技術改進。1.2意義在水泥廠窯尾設計中，不僅僅有水泥廠窯尾廢氣處理系統的設計，其中還包括廠區結構布置，生產線設備選型、車間工藝布置以及生產工藝流程等設計問題，充分考慮技術、經濟、實用、安全的設計理念[6]。綠色安全建設理念是設計人員必須考慮的因素，因為水泥廠生產線在生產水泥的同時，也會產生粉塵、煙氣排放兩個重要的問題。對水泥熟料窯尾設計具有兩個重點意義。一是對粉塵的防治，水泥生產線在生產水泥時，原料破碎、生料粉磨、熟料煅燒粉磨等環節均有粉塵產生，與此同時粉塵也在隨之產生，一些粉塵粒徑較小則隨風飄揚在空中，跟隨空氣被人吸進肺部，直接影響人們的呼吸健康；另一些粒徑較大的粉塵則沉積下來，對環境造成污染[7]。目前我國水泥工業粉塵污染物排放標準執行GB4915—2013，規定了PM排放限值為30mg/m3，氮氧化物的排放量規定在400mg/m3，硫氧化物的排放標準為200mg/m3[9]，見表1-1[8].針對這些標準，在水泥廠的建設中采用合理的操作設備，先進的脫硫脫硝除塵技術，使得水泥廠達到合理生產標準。表1.1水泥窯及窯尾余熱利用系統污染物排放標準單位：mg/m3排放環節污染物排放源頭污染物SiO2NO2水泥生產線水泥回轉窯以及回轉窯尾煙氣排放口30200400二是窯尾煙氣含氮含硫物質的處理，涉及到水泥廠粉塵及煙塵污染物排放問題[10]，和水泥廠能否順利進行生產以及使用燃料等相關問題。窯尾熱煙氣中含有大量的CO2氣體，這些大氣直接排放會造成溫室效應，如若能夠將氣體中的CO2捕集，加工處理，解決熱源資源問題，也對廢氣做到有效處理。本課題所研究的水泥廠位于廣東省佛山市屬于南方地區，使用的燃料以煤礦為主，我國南方的煤炭資源含硫量相對較高，其中多參雜了高硫煤，使用高硫煤做燃料，窯尾煙氣中就含有二氧化硫，排放至大氣對環境造成酸雨等危害[5]。綜上所述，水泥廠在生產水泥的過程中，粉塵煙氣是水泥產業必須面臨的問題，也是必須要去解決的問題，二十一世紀的我們，對生活環境要求越來越高，對水泥廠等大型工業的排放問題也增加了關注度。目前國內大多水泥廠采用新型干法水泥回轉窯生產水泥，生產技術特點是在生產線的懸浮預熱器與回轉窯連接處設置一個預分解爐設備，利用窯尾熱煙氣作為烘干生料熱源，在回轉窯窯尾部分的上升回旋煙道上添加一個燃料入口裝置，讓燃料的燃燒放熱過程和部分生原料中的碳酸鹽分解任務在分解爐中進行，提高生料入窯分解率，這樣以來，分解爐就幫助回轉窯分擔了部分生料分解的任務，而且大部分的燃料也由分解爐進入，僅小部分燃料進入回轉窯，使得回轉窯的熱工作負荷得到有效緩解，有效延長窯的使用壽命，同時在窯尾部分采用五級懸浮預熱器，出分解爐生料未分解部分在預熱器內再次分解，通過利用從回轉窯排氣口排出來的熱氣體與經過粉碎的生料混合均勻，使得氣體與入窯生料的接觸面積得到有效增加，并且還減少窯內生料分解工作，降低回轉窯的熱耗量。在窯尾部分的預熱器與分解爐后以及尾部高溫鼓風機的熱煙氣出口添加一