专利名称：水泥厂pm10排放的在线全方位监控方法
技术领域：
本发明属于水泥厂小于或等于10 μ m粉尘监控技术领域，具体涉及水泥厂PMlO排放的在线全方位监控方法。
背景技术：
本发明公开了水泥厂PMlO排放的在线全方位监控方法，属于水泥厂小于或等于IOym粉尘监控技术领域。水泥行业是我国重要的基础工业之一，2010年我国规模以上水泥企业的总产量超过18.8亿吨，占同期世界水泥产量的50%以上，产量连续二十余年位居世界第一。从生产工艺上来看，2007年我国较为先进的新型干法水泥所占比例达到55%，至2011年底我国新型干法水泥的比例已经接近90%。进入21世纪以来，随着资源、环境问题的日益加剧，大力发展循环经济，走可持续发展的道路在我国已经成为全社会的共识与未来发展的重要战略目标。目前我国的大型水泥企业、集团已经逐渐走出了基于经验的粗放型阶段，正在向注重高效节能的集约型阶段过渡，将进入全面发展资源循环型、环境友好型的生态型阶段、实现发展模式的根本转变。部分先进的水泥企业在快速发展中，着力转变发展方式，持续强化研发环境友好型和资源循环型技术，逐步向环保都市型工业转型。如今，在经济、社会持续发展的大背景下，我国的大型水泥企业已经由监管部门强制实施环境保护措施而发展为将水泥工业发展定位在与自然环境协调共融的绿色产业。虽然很多企业的粉尘排放早已达标，但是，目前我国水泥行业面临着排放的粉尘越来越细化，排放源越来越多，需要在稳定水泥生产的基础上建立全面监控系统的问题。粉尘与烟尘都属于颗粒物范 畴。一般在工业生产中，因产生的来源习惯分类。在学科分类上一般把车间内加工物质产生的颗粒物称为粉尘。在本发明中，将粉尘定义为因机械过程(固体物料的机械粉碎、研磨、破碎、筛分、运输等)而产生的微细粒子，能在气体中分散(悬浮)一定时间的小于或等于10 μ m固体粒子，以国际通用PMlO为表征。粉尘能够污染大气，危害人类健康。当人体吸入粉尘后，小于5 μ m的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏。一般直径在100 μ m以上的尘粒很快在空气中沉降，无咅于人体的健康。10 μ m以上的粉尘被阻留于呼吸道之外，5到10 μ m的尘粒大部分通过鼻腔、气管上呼吸道时被这些器官的纤毛和分泌粘液所阻留，经咳嗽、喷嚏等保护性反射而排出。小于5 μ m的尘粒则会深入和滞留在肺泡中。粉尘越细，在空气中停留的时间越长，被吸人的机会就越多，粉尘越细，比表面积越大，在人体内的化学活性越强，对肺的纤维化作用越明显.微细粉尘具有很强的吸附能力。很多有害气体、液体和金属元素，都能吸附在微细粉尘上而被带入肺部，从而促使急性或慢性病的发生。此外，粉尘还会沾污建筑物，使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长。并且粉尘和其他物质一样具有一定能量。由于粉尘的粒径小，表面积大，从而其表面能也增大。粉尘与空气混合，能形成可燃的混合气体，若遇明火或高温物体，极易着火，倾刻间完成燃烧过程，燃烧后的粉尘，氧化反应十分迅速，它产生的热量能很快传递给相邻粉尘，从而引起一系列连锁反应。由于粉尘是水泥厂最主要的污染源，尤其是PM2.5的排放，已经引起了整个社会的关注，虽然现在水泥厂粉尘排放情况已经大有改善，但是治理粉尘污染任重道远。水泥厂在其物料破碎、烘干、粉磨、、运输等各个环节中，几乎每到工序都伴随着粉尘的产生和排放，水泥生产的特点就是物料处理量大，粉状物料或者成品输送转运环节多，大型水泥厂有将近200个排放源。目前，虽然有一部分文献及专利涉及水泥生产线废气检测、自动统计分析的方法等，但是仅涉及的是经过燃烧产生的烟尘，而且测量点仅有窑头、窑尾两处，而且安装的固体颗粒物测量仪成本较高，即不能完全反映水泥厂的所有粉尘排放源，也不能有效降低水泥厂生产和环保成本；而且水泥厂粉尘排放源众多，目前还没有文献及专利涉及如何在线有效测量如此众多粉尘排放源，并且根据实时测量结果进行反馈，及时控制粉尘排放以及对粉磨设备及时维护检修。本发明针对上述问题，提出的方法涉及到水泥生产的在线监测、生产管理与污染控制等多个因素，需要说明的是，本发明仅针对粉尘，在此定义为因机械过程即在水泥厂进行的机械粉碎、破碎、筛选、运输而产生的微细粒子，小于或等于10 μ m固体粒子，不包括由于煤的燃烧产生的、经过化学变化产生的烟尘，以国际通用符号PMlO为表征。本发明监控的水泥厂粉尘主要来自于以下几个方面:一，原料的装卸、破碎、运输、储存过程；二，煤粉的装卸、粉磨、输送、储存及转运过程；三，生料粉磨过程；四，熟料冷却、破碎、输送及储存过程；五，矿渣烘干过程；六，水泥粉磨、输送、包装及储存过程。本发明在此不涉及烟尘的处理。
发明内容
本发明针对水泥厂生产排放的小于或等于10 μ m粉尘即PMlO提出了具体的在线监测控制方法。本发明的特征在于，是在一个中央控制计算机控制的、由水泥厂原料制备、煤粉制备、生料粉磨、熟料制备、混合材制备、水泥制备各子系统组成的PMlO粉尘排放的在线全方位监控系统中，依 次按照以下步骤实现的:步骤(I)、PMlO排放的在线全方位监控系统初始化，按照水泥生产流程的实际情况和不同车间的管理职责与范围，为方便管理设施运行和检修，划分下述水泥生产粉尘排放源的管理子系统，并在各个所述子系统的水泥厂区域内的粉尘排放源处安装收尘器:原料制备子系统，至少包括:石灰石卸车坑、石灰石转运点、石灰石预均化地坑、石灰石均化地坑、石灰石库、铁粉转运点、铁粉库顶、砂岩地坑以及砂岩提升机，煤粉制备子系统，至少包括:煤卸车坑、煤破碎点、煤磨、煤磨喂料仓以及煤输送点，生料粉磨子系统，至少包括:生料磨、生料用粉煤灰库、生料粉入库提升机、生料均化库、生料斜槽输送点以及喂料楼，熟料制备子系统，至少包括:篦冷机、回灰处、熟料库以及熟料斜槽输送点，混合材制备子系统，至少包括:水泥配料粉煤灰库、矿渣提升机、烘干机、石膏破碎点、石膏提升机、石膏转运点、石膏库、石膏库以及石膏转运点，
水泥制备子系统，至少包括:水泥磨、水泥输送斜槽、水泥入库提升机、水泥库、水泥斜槽输送点、水泥转运点、包装楼、散装点以及散装转运点，其中上述设施有多个时，需每处均安装收尘器，并且每次将收尘器清灰后，需要回灰入库进行循环利用，在下述粉尘排放点安装烟尘采样仪:生料磨、废气处理处、篦冷机、煤磨、水泥磨、包装机与装车收尘点，其中水泥厂 生料磨、水泥磨、包装机与装车收尘点不止一台设备，需要每台设备均安装烟尘采样仪，在各收尘器的进口和出口处，安装风速仪，测量进口粉尘风速S°，出口粉尘风速S，单位以“Nm3/h”计，在各收尘器的进口和出口处利用烟尘采样仪，测量烟尘浓度，进口的粉尘浓度为C0,出口的粉尘浓度为C表示，单位以“mg/Nm3”计，设定:各收尘器出口处的粉尘量及其阈值，出口处的粉尘量PM.= SC进口处的粉尘量PM°=S°C°生料磨处收尘器出口的粉尘量PM’ 〈30，单位“mg/Nm3”，下同，废气处理处收尘器出口的粉尘量PM.wa〈35，篦冷机处收尘器出口的粉尘量PM._le/45，煤磨处收尘器出口的粉尘量PM.eMl〈30，水泥磨处收尘器出口的粉尘量PM.cement〈30，包装机处收尘器出口的粉尘量PM‘paek〈30，装车收尘点出口的粉尘量用PM.。 〈30，步骤(2)、所述中控计算机按周期T，T=I小时，测量PMtl和PM.，当各项PM.没有达标时，则提示，进行更换设备密封圈，胶带输送机输送的物料需要降低各种物料的落差，在各下料口外安装吸尘罩，加强密闭，熟料从篦冷机处转运时，对临时露天堆放的场所进行覆盖，检查增湿塔避免漏风，减少粉尘外排，并检查超过阈值的除尘点的除尘效率，直到清除故障，各项PM.达标为止；步骤(3)、根据静电除尘器和布袋除尘器的不同除尘效率、粉尘特性(粉尘粒径分布、粉尘的真密度和堆积密度、粉尘的黏附性、粉尘的比电阻等)、烟气性质(烟气的温度和压力、烟气的成分和湿度、烟气的流速和含尘浓度等)、结构因素(电极几何因素、气流均布装置、振打方式)、操作条件等，分别设定静电除尘器和布袋除尘器收尘效率n的阈值，中控计算机设定:静电除尘器的收尘效率ne彡99.00%,布袋除尘器的收尘效率nb彡99.60%，当按下式计算收尘效率η时，n = (PM° - PM')/PM0若未达标，则操作以下步骤:步骤(3.1)、对于静电除尘器，若ne< 92%，则发出检查指令，停止静电除尘器的工作进行检修，检查入口管道是否漏风，检查烟道、伸缩门、烟道阀门、绝缘套管处是否有冷凝水，并密封上述漏风点，直到消除故障为止，若92% < ne< 99%，则发出检查指令，检查壳体的连接处是否密封合格，并且检查入口管道是否漏风，直到消除故障为止，步骤(3.2)、对于布袋收尘器:若nb < 99.60%，则发出检查指令，在不停机的情况下逐台更换布袋，为并且适当调整清灰间隔，减少清灰次数，直到消除故障为止。本发明的效果是:(1)本发明针对水泥厂粉尘排放源众多等问题，帮助水泥厂从粗放式管理转变为精细化的在线记录作业，精确计量水泥厂生产中排放粉尘的情况，在水泥厂原有设施和中控计算机上建立了粉尘排放的溯源制度，设有粉尘排放监控与控制利用的存储模块，方便企业管理，帮助决策，克服了目前水泥厂因粉尘源众多而无法全面监控治理粉尘排放、只注重生产环节而忽视包括装卸、运输在内各环节所产生的PMlO的缺点，实现了全方位监控。。(2)本发明根据水泥生产工艺流程排放粉尘PMlO的特点、各设备的工作性能，对一般粉尘排放源和重点粉尘排放源做了区分，设有自动提示功能，当出现粉尘排放过高时，会自动提示，根据实时测量结果进行反馈，及时控制生料磨、水泥磨、煤磨、各种物料的储存和转运点等处的粉尘排放，以及对粉磨设备和除尘器进行分层次维护检修，根据水泥厂实际生产情况和各个粉尘源排放特点，不需要在每个监控点设置粉尘监测装置，而是进行分级监测控制，具有环保、节约成本等优点。(3)本发明提出的控制方法，适用于目前水泥厂主流的静电收尘器和布袋收尘器两种除尘装置，对水泥生产中排放粉尘进行严格管理，在不增加企业成本负担的前提下有效利用粉尘，提高资源利用综合效率，并且不干扰水泥生产系统的正常运行，符合发展循环经济、建设节约型社会的要求。
图1为本发明的水泥厂PMlO排放的在线全方位监控系统程序图。
具体实施例方式下面根据说明书附图的图1，以及实施例对该发明进一步做出说明。如图1所示，构建一个受所述中控计算机控制的水泥厂PMlO排放的在线全方位监控系统，按照水泥生产流程的实际情况和不同车间的管理职责与范围，为方便管理设施运行和检修，划分下述水泥生产粉尘排放源的管理子系统:包括原料制备、煤粉制备、生料粉磨、熟料制备、混合材制备、水泥制备，具体如下所述。一，原料制备子系统，包含原料的装卸、破碎、运输、储存过程；二，煤粉制备子系统，包含煤粉的输送、粉磨、储存及转运过程；三，生料粉磨子系统，包含生料的粉磨、储存及转运过程；四，熟料制备子系统，包含熟料的冷却、破碎、输送及储存过程；五，混合材制备子系统，包含矿渣烘干过程；六，水泥制备子系统，包含水泥粉磨、输送、包装及储存过程。步骤(1)、PMlO排放的在线全方位监控系统初始化，按照水泥生产流程的实际情况和不同车间的管理职责与范围，为方便管理设施运行和检修，划分下述水泥生产粉尘排放源的管理子系统，并在各个所述子系统的水泥厂区域内的粉尘排放源处安装收尘器:原料制备子系统，至少包括:石灰石卸车坑、石灰石转运点、石灰石预均化地坑、石灰石均化地坑、石灰石库、铁粉转运点、铁粉库顶、砂岩地坑以及砂岩提升机，煤粉制备子系统，至少包括:煤卸车坑、煤破碎点、煤磨、煤磨喂料仓以及煤输送点，生料粉磨子系统，至少包括:生料磨、生料用粉煤灰库、生料粉入库提升机、生料均化库、生料斜槽输送点以及喂料楼，熟料制备子系统，至少包括:篦冷机、回灰处、熟料库以及熟料斜槽输送点，混合材制备子系统，至少包括:水泥配料粉煤灰库、矿渣提升机、烘干机、石膏破碎点、石膏提升机、石膏转运点、石膏库、石膏库以及石膏转运点，水泥制备子系统，至少包括:水泥磨、水泥输送斜槽、水泥入库提升机、水泥库、水泥斜槽输送点、水泥转运点、包装楼、散装点以及散装转运点，其中上述设施有多个时，需每处均安装收尘器，并且每次将收尘器清灰后，需要回灰入库进行循环利用，在下述粉尘排放点安装烟尘采样仪:生料磨、废气处理处、篦冷机、煤磨、水泥磨、包装机与装车收尘点，其中水泥厂生料磨、水泥磨、包装机与装车收尘点不止一台设备，需要每台设备均安装烟尘采样仪，在各收尘器的进口和出口处，安装风速仪，测量进口粉尘风速S°，出口粉尘风速S，单位以“Nm3/h”计， 在各收尘器的进口和出口处利用烟尘采样仪，测量烟尘浓度，进口的粉尘浓度为C0,出口的粉尘浓度为C表 示，单位以“mg/Nm3”计，设定:各收尘器出口处的粉尘量及其阈值，出口处的粉尘量PM.=SC进口处的粉尘量PM°=S°C°生料磨处收尘器出口的粉尘量PM’ 〈30，单位“mg/Nm3”，下同，废气处理处收尘器出口的粉尘量PM.wa〈35，篦冷机处收尘器出口的粉尘量PM._ler〈45，煤磨处收尘器出口的粉尘量PM.raal〈30，水泥磨处收尘器出口的粉尘量PM.cement〈30，包装机处收尘器出口的粉尘量PM‘paek〈30，装车收尘点出口的粉尘量用PM.。 〈30。步骤(2)、所述中控计算机按周期T测量PM°和PM.，检查各项PM.是否达标。经过一个周期T，T=I小时，由中控计算机记录并调出各项监测值，其中，在某年某月某日某阶段的水泥厂主要粉尘排放源排放监测值如表I所示。表I水泥厂主要粉尘排放源排放监测表
权利要求
1.水泥厂PMio排放的在线全方位监控方法，其特征在于，是在一个中央控制计算机控制的、由水泥厂原料制备、煤粉制备、生料粉磨、熟料制备、混合材制备、水泥制备各子系统组成的PMlO粉尘排放的在线全方位监控系统中，依次按照以下步骤实现的: 步骤(I)、PMlO排放的在线全方位监控系统初始化，在各个所述子系统的水泥厂区域内的粉尘排放源处安装收尘器: 原料制备子系统，至少包括:石灰石卸车坑、石灰石转运点、石灰石预均化地坑、石灰石均化地坑、石灰石库、铁粉转运点、铁粉库顶、砂岩地坑以及砂岩提升机， 煤粉制备子系统，至少包括:煤卸车坑、煤破碎点、煤磨、煤磨喂料仓以及煤输送点， 生料粉磨子系统，至少包括:生料磨、生料用粉煤灰库、生料粉入库提升机、生料均化库、生料斜槽输送点以及喂料楼， 熟料制备子系统，至少包括:篦冷机、回灰处、熟料库以及熟料斜槽输送点， 混合材制备子系统，至少包括:水泥配料粉煤灰库、矿渣提升机、烘干机、石膏破碎点、石膏提升机、石膏转运点、石膏库、石膏库以及石膏转运点， 水泥制备子系统，至少包括:水泥磨、水泥输送斜槽、水泥入库提升机、水泥库、水泥斜槽输送点、水泥转运点、包装楼、散装点以及散装转运点， 在下述粉尘排放点安装烟尘采样仪:生料磨、废气处理处、篦冷机、煤磨、水泥磨、包装机与装车收尘点， 在各收尘器的进口和出口处，安装风速仪，测量进口粉尘风速s°，出口粉尘风速S，单位以 “Nm3/h” 计， 在各收尘器的进口和出口处利用烟尘采样仪，测量烟尘浓度，进口的粉尘浓度为C°，出口的粉尘浓度为C表示，单位以“mg/Nm3”计， 设定:各收尘器出口处的粉尘量及其阈值， 出口处的粉尘量PM.=SC 进口处的粉尘量PM°=S°C° 生料磨处收尘器出口的粉尘量PM‘ 〈30，单位“mg/Nm3”，下同， 废气处理处收尘器出口的粉尘量PM.wa〈35， 篦冷机处收尘器出口的粉尘量PM._le/45， 煤磨处收尘器出口的粉尘量ΡΜ.εΜ 〈30， 水泥磨处收尘器出口的粉尘量PM. 〈30， 包装机处收尘器出口的粉尘量PM‘paek〈30， 装车收尘点出口的粉尘量用PM‘ea/30 ； 步骤(2)、所述中控计算机按周期T，T=1小时，测量ΡΜ°和PM.，当各项PM.没有达标时，则提示，进行更换设备密封圈，胶带输送机输送的物料需要降低各种物料的落差，在各下料口外安装吸尘罩，加强密闭，熟料从篦冷机处转运时，对临时露天堆放的场所进行覆盖，检查增湿塔避免漏风，减少粉尘外排，并检查超过阈值的除尘点的除尘效率，直到清除故障，各项PM.达标为止； 步骤(3)、中控计算机设定: 静电除尘器的收尘效率He≥99.00%, 布袋除尘器的收尘效率Hb > 99.60%，当按下式计算收尘效率n时， n = (PM0 — PM')/PM0 若未达标，则操作以下步骤: 步骤(3.1)、对于静电除尘器， 若η e < 92%，则发出检查指令，停止静电除尘器的工作进行检修，检查入口管道是否漏风，检查烟道、伸缩门、烟道阀门、绝缘套管处是否有冷凝水，并密封上述漏风点，直到消除故障为止， 若92% ^ ne< 99%，则发出检查指令，检查壳体的连接处是否密封合格，并且检查入口管道是否漏风，直到消除故障为止， 步骤(3.2)、对于布袋收尘器: 若nb< 99.60%，则发出检查指令，在不停机的情况下逐台更换布袋，为并且适当调整清灰间隔，减少清灰 次数，直到消除故障为止。
全文摘要
水泥厂PM10排放的在线全方位监控方法属于水泥厂PM10监控技术领域，其特征在于，是在一个中央控制计算机控制的、由水泥厂原料制备、煤粉制备、生料粉磨、熟料制备、混合材制备、水泥制备各子系统组成的PM10排放的在线全方位监控系统中实现的，包括全方位地安装收尘器、风速仪和粉尘采样仪，设定各环节收尘器出口处粉尘量及阈值；计算相应出口粉尘量；计算各类除尘器收尘效率，并判定其是否符合设定的阈值；若未达标，便发出对相应位置处进行故障消除指令，循环往复一直到各处的收尘效率达标为止。本发明克服了目前水泥厂因粉尘源众多而无法全面监控治理粉尘排放、只注重生产环节而忽视包括装卸、运输在内各环节所产生的PM10的缺点，实现了全方位监控。
文档编号C04B7/36GK103183484SQ20131011023
公开日2013年7月3日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者崔素萍, 李琛, 孟宪策, 王宏涛, 聂祚仁, 龚先政, 刘宇 申请人:北京工业大学