2__水泥行业清洁生产审核案例

企业清洁生产审核案例清洁生产审核案例——水泥行业长红狮宁咨询长宁红狮清洁生产节能技术咨询有限公司目录1.绪论2.生产过程描述和主要环境意义3.典型工艺步骤及其清洁生产方案4.典型污染物和最佳可行污染物控制技术5.清洁生产操作6.行业清洁生产发展7.行业清洁生产案例长宁红狮1绪论1.1中国水泥行业概况1.2水泥工业的主要环境问题长宁红狮咨询1.1中国水泥行业概况我国中小企业普遍采用立窑生产工艺。对于大中型水泥厂，1980年以前主要以湿法旋窑生产工艺为主，随着水泥技术的进步，先进的预热器窑系统和预分解窑系统在我国得到了长足的发展。但是先进窑系统在我国水泥生产构成中比例很小，例如采用新型干法窑系统生产的水泥仅占水泥总产量的10％，而采用立窑进行生产的中小企业数量占水泥厂总数的90％而且产量也占到总产量的80％，从而导致整个行业物耗能耗大，环境污染严长宁红狮咨询咨询1.2水泥工业的主要环境问题水泥工业的主要环境问题是空气污染，主要污染物是粉尘。水泥工业污染严重的主要原因是多数水泥厂，特别是中小水泥厂缺乏有效的污染控制设施。由于目前水泥工业的技术和原料特点，导致从原料输入至水泥产出整个生产过程都粉尘的排放。尽管生产线上安装了许多收尘器，但是大量的粉尘仍然排放到大气中，导致空气的严重污染。长宁红狮咨询2.生产过程描述和主要环境意义2.1水泥生产过程简介2.2工艺流程图2.1水泥生产过程简介水泥生产过程中基本的化学反应是：首先，碳酸钙(CaCO3)在900℃分解为氧化钙(CaO，石灰)和二氧化碳(CO2)气体，这个过程被称作煅烧。而后是熔结过程，即氧化钙在高温下(通常为1400—1500℃)与硅土、氧化铝、氧化铁发生反应生成硅酸盐、铝酸盐和铁酸钙，它们共同组成了水泥熟料。熟料再与石膏和其它添加剂一起经过粉磨生成水泥。2.1水泥生产过程简介水泥生产主要有四条工艺路线一干法、半干法、半湿法和湿法。在干法工艺中，原材料经过粉磨烘干制成粉末，即生料。干生料被送入预热器窑或预分解窑中，个别时候会送入干法长窑中。在半干法工艺中，干生料与水混合生成料团，而后送入立窑、窑前炉排预热器或长窑中。在半湿法工艺中，泥浆首先过滤脱水，而后滤饼直接送入滤饼烘干机，或被压制成料球，送入炉排预热器。在湿法工艺中，原料(通常湿度较大)在水中被粉磨成可泵送的泥浆，而后直接入窑或窑前的泥浆烘干机中。长宁红狮咨询2.1水泥生产过程简介所有水泥生产工艺路线均包括以下过程：原材料的采运；原材料(能源)的贮存和制备；熟料煅烧；水泥粉磨和贮存；包装和发送。长宁红狮咨询2.1水泥生产过程简介水泥厂的主要设备是“两磨一窑”，“两磨”指生料磨和水泥磨，“一窑”指水泥窑，即立窑或回转窑。粉磨过程在水泥生产中电耗最大，同时伴随粉尘排放。窑系统则是水泥厂最主要的污染源，排放大量的粉尘、CO2和少量NOx，SOx，CO，VOC(挥发性有机物)等。窑的能量消耗(煤耗)也很大。长宁红狮咨询2.2工艺流程图长宁红狮咨询贵长宁红狮咨3典型工艺步骤及其清洁生产方案3.1原材料贮存和制备3.2熟料煅烧3.3水泥粉磨和贮存长宁红狮咨询3.1原材料贮存和制备3.1.1原材料的采运3.1.2原材料贮存3.1.3原材料破碎3.1.4原材料烘干3.1.5生料粉磨3.1.6原材料配料和混合长宁红狮咨询3.1.1原材料的采运几乎所有天然原料和能源的采运都需要开采和挖掘工序。露天采石场，需要经过开凿、爆破、挖掘、运输、破碎的过程水泥生产主要的原材料如石灰石、白垩、泥灰岩、页岩和粘土等都取自距离水泥厂较近的采石场。原料在经过初步破碎之后被送入水泥厂贮存起来，等待做进一步的制备。其它原料和燃料如煤、矾土、铁矿石等则从其它地方购入。长宁红狮咨询3.1.2原材料贮存原料中的石灰石、粘土、煤和铁粉通常在原料堆场中贮存。长宁红狮咨询3.1.2原材料贮存典型的清洁生产分析1：粉尘产生部位：矿渣、粘土、煤等原料贮存在露天的原料堆场，没有屏障阻止刮风时粉尘的飞扬。原因分析：下雨或刮风时，原料细粉容易被冲走或刮走；地表裸露，道路为土路，易起尘，不易清扫。清洁生产方案：采用露天原料堆场贮存或原料晒干时，设置屏障减少流失造成损失。地面绿化，道路和堆场铺设水泥。长宁红狮咨询3.1.3原材料破碎生料制备包括以下几个步骤：破碎；烘干；粉磨；配比和混合。长宁红狮咨询3.1.3原材料破碎破碎过程的目的是减小石料(其尺寸可能会超过l米)的大小。破碎过程可在采石场附近进行，通常分为一级、二级(可能需三级)破碎。破碎的级数(以及因此获得的最小粒度)受原料含水量的限制。石料的特性同时对所用的破碎机类型的也有影响。颚式破碎机、回转破碎机、冲击破碎机、辊式破碎机等类型的破碎机都有其特殊的用途，这取决于石料的硬度、湿度等。破碎后，进入球磨机的石料直径应小于25mm。长宁红狮咨询简要清洁生产分析1粉尘产生部位：破碎机的进料口和出料口。原因分析：当石灰石送入破碎机时有粉尘产生，未安装合适的收尘器。清洁生产方案：应在破碎机的进料口和出料口安装适合的收尘器，如袋式收尘器或旋风收尘器等，改善工人的操作环境。长宁红狮咨询简要清洁生产分析2粉尘产生部位：皮带输送机和斗式提升机上尘的泄漏与飞扬。原因分析：输送带没有顶盖和防溢侧板：斗式输送机上下料时激起粉尘。清洁生产方案：在输送带上安装顶盖和防溢侧板。长宁红狮咨询3.1.4原材料烘干烘干过程在各类水泥生产工艺中都要应用(不止湿法工艺，在干法工艺如回转窑中也有烘干过程)，以去除原料中的水分。烘干过程由以下气体来完成：窑尾热气；熟料冷却器排出的热尾气；热风炉所产生的热气。长宁红狮咨询3.1.4原材料烘干烘干操作可与其他操作相结合：破碎和烘干相结合，特别是高湿度喂料的烘干过程；粉磨之前的烘干过程；粉磨和烘干相结合；湿粉磨之后的烘干过程。烘干是干法工艺原料制备所必需的一个步骤。在其他类型工艺中，它也可显著改善高湿度原料的破碎和粉磨操作。长宁红狮简要清洁生产分析1能效低的部位：用于烘干粘土的回转烘干机的煤耗较高。原因分析：回转烘干机的绝缘性能不好，且工作不连续。清洁生产方案：保证回转烘干机的绝缘性能良好，保证烘干机工作的连续性。长宁红狮咨询3.1.5生料粉磨生料粉磨对于保证水泥窑系统进料的均质性，进而保证原材料的彻底化学反应是必需的。在实际生产中，输入磨机进行粉磨作业的功转变为有效粉碎功非常少，一般仅1-3％，最多不超过15％。而水泥生产中，每生产1吨水泥需粉磨各种物料达3吨，使粉磨电耗占生产总电耗的60-70％。因此，改进粉磨作业，提高粉磨效率，提高有效功的利用是非常重要的。贵州勇达咨询影响粉磨作业的因素包括：物料的易磨性；物料的粒度与产品细度；粉磨作业系统与设备性能。长宁红狮一般来讲，控制入磨粒度可以提高物料粉磨效果，提高产量，降低单位产品电耗。对于生料粉磨，当粉磨由一般的石灰石、粘土所配的普通硅酸盐水泥生料时，粉磨细度可控制在200um筛余小于1.0-1.5％，80um筛余应控制为小于等于10％。为了实现水泥新标准，200um筛余直控制为小于等于0.2%，80um筛余宜控制为小于等于5％。磨机的选型在很大程度上决定于原料的特性。粉磨系统有开路和闭路两种。开路系统流程简单、设备少、投资省、操作维护方便，但物料必须全部达到产品细度后才能出磨，有时出现过粉磨现象。而闭路系统可减少过粉磨现象，可以调整产品细度，并且闭路系统一般比开路系统（同规格磨机）可提高产量15-50％，降低电耗日8-30％，缺点是流程相对复杂、设备投资大、操作维护较复杂。生料粉磨中，应用最广泛的是钢球磨机系统，近年来立式磨发展较快。长宁红狮咨询简要清洁生产分析1粉尘产生部位：立磨车间存在无组织粉尘排放和粉尘堆积。原因分析：立式磨的布袋收尘器操作不当、维护较差，效果很查。清洁生产方案：对布袋收尘器进行检查并进行必要的维修，更换部件或布袋。贵州勇达咨询简要清洁生产分析2粉尘产生部位：生料磨的进料口和出料口。原因分析：入磨原料送入生料磨时有粉尘产生。清洁生产方案：确保生料磨进料口和出料口的封闭状况良好。长宁红狮咨询3.1.6原材料配料和混合水泥生产中配料方案的设计和实施相当关键。应根据水泥品种和质量的要求、原燃料的特性和生产条件结合起来，设计合理的配料方案。为保证配料的正确性，应用精度较高的计量设备并微机控制。因为在窑内形成熟料的过程是一个固相的化学反应，这就要求喂入窑内的生料必须均质(化学成分和细度)。对于石灰质原料和燃料煤，由于其成分波动大，一般需要预均化。预均化是在堆料和取料过程中在堆场或库内实现的。在干法工艺中，研磨和烘干过的原材料经输送机、升降机或气力输送泵打入料仓中。在一个或多个料仓中的原料通过空气和机械的搅拌达到均质。在湿法工艺中，含水量在28-40％的生料通常用泵打入储存池，加以搅拌以防止沉降，并有助于均化。长宁红狮咨询简要清洁生产分析l粉尘产生部位：生料库底的皮带秤卸料仓的落板口处有粉尘泄漏和无组织排放。原因分析：从落板口到皮带输送机的落差很大，同时落板口未进行很好的维护。清洁生产方案：降低落差，对落板口进行维护，或使用软着落板，防止粉尘泄漏和无组织排放。长宁红狮咨询简要清洁生产分析2粉尘产生部位：采用机械倒库法，生料均化效果不好，从而严重影响窑的工艺操作。原因分析：机械倒库法本身的缺陷。清洁生产方案：采用气力均化法进行生料混合。长宁红狮咨询3.2熟料煅烧熟料煅烧过程是水泥生产各阶段中对水泥质量、生产成本及粉尘排放影响很大的一个阶段。在熟料煅烧过程中，生料（在湿法工艺中为生料浆）被送入水泥窑系统中经历干燥脱水、预热、分解、煅烧、烧结、冷却的过程，生成水泥熟料。而后将熟料在空气中冷却、储存。长宁红狮咨询3.2熟料煅烧3.2.1立窑3.2.2长窑3.2.3预热器窑系统3.2.4预分解窑系统3.2.5熟料冷却器贵州勇达咨询3.2.1立窑立窑是一直径2-3米、高8-10米的竖式固定床煅烧设备，内衬耐火材料。含煤的生料球由窑顶喂入，空气从窑下部用高压风机鼓入，窑内物料借自重自上而下移动，料球在窑内经预热、分解、烧成和冷却等一系列物理、化学变化，形成熟料，从窑底卸出。废气经窑罩、烟囱排出。立窑产量在300吨／天熟料以下，这个产量仅对小型水泥厂来说是经济的。在我国，主要使用的立窑型有三种，它们是普通立窑、机械化立窑和先进立窑。其中，普通立窑已近淘汰。贵州勇达咨询简要清洁生产分析1粉尘产生和能效低的部位：大量废气从炉门中排出，导致粉尘排放量增大，同时生产的熟料烧成不均匀。原因分析：生料不够均匀，料球的性能不良。立窑操作方面的原因有：立窑的操作人员缺乏培训，不了解如何正确操作立窑；立窑的操作人员习惯将立窑的炉门敞开；布料器未能使料球在窑面均匀分布。清洁生产方案：采取措施提高生料的均匀度，优化成球及立窑操作过程。包括：对操作工人进行培训，使之了解正确的操作规范，保证现场配有操作手册；采用计算机控制系统；采用闭门操作；更新喂料器。贵州勇达咨询简要清洁生产分析2粉尘产生部位：窑烟囱的粉尘排放超过排放标准。原因分析：立窑仅配有沉降室，不足以有效收尘。清洁生产方案：增设布袋收尘器或电收尘器。贵州勇达咨询3.2.2长窑目前，回转窑在现代化水泥厂中广泛采用。长窑是早期回转窑的一种，设计时力求与原料预热(如生料的烘干和脱水)、煅烧、熟料生成过程中由窑上部（低温区）到下部（高温区）的一系列连续反应相适应（回转窑的现代化设计更多地将重点放在预热系统，窑的功能仅被限定为煅烧和生成熟料）。长窑可使用泥浆、碎滤饼、料球、干生料等原料，并适用于所有的工艺类型。最大的长窑的长径比达38，长度有200米之多。在欧洲和美国，如此巨型的窑若使用湿法工艺的话，其产量可达3600吨／天。这种长窑工艺热能消耗量大，导致排气量也很大。贵州勇达咨询简要清洁生产分析l能效低的部位：干法长窑能耗大原因分析：长窑本身固有的缺点，未能将高温废热气所含热能进行回收。清洁生产方案：工艺改造(2．7．2节)；或对目前系统