天津理工大學
題目：專業：安全工程
班級：姓名：
學號：指導教師：
2023年 11月 14日
成績評定與評語
1.研究現狀
1.1水泥生產研究現狀
水泥的生產工藝簡單講便是兩磨一燒，即原料要經過採掘、破碎、磨細和混勻製成生料，生料經1450℃的高溫燒成熟料，熟料再經破碎，與石膏或其他混合材一起磨細成為水泥。由於生料製備有乾濕之別，所以將生產方法分為濕法，半乾法或半濕法，乾法3種。
（注：我國水泥行業伴隨著國民經濟的持續增長,出現了乙個以新型乾法水泥為代表的高速增長的勢頭,引起了國內外同行的關注[1]，現在將懸浮預熱和預分解窯統稱為新型乾法窯，或新型乾法生產線，新型乾法生產是今後的發展方向。）
1.1.1新型乾法
新型乾法水泥, 是以懸浮預熱和預分解技術為核心,把現代科學技術和工業生產的最新成就以及it技術等廣泛應用於水泥乾法生產全過程,使水泥生產具有高效、優質、節約資源、清潔生產、符合環境保護和大型化、自動化、科學管理特徵的現代化水泥生產方法[2]。
1.生產系統及生產流程圖
新型乾法水泥熟料生產工藝包括4個主要系統和兩大生產輔助系統，其生產流程如圖1所示。
（1） 生料製備系統
主包括原料調配、原料粉磨兩大工序。生產矽酸鹽水泥的主要成分是石灰質原料和黏土質原料，有時還要根據原料品質和水泥品種，摻加校正原料以補充某些成分的不足[3]。
（2） 生料均化系統
生料均化庫的任務是消除出磨生料具有的週期成分波動，使生料質量達到入窯生料的要求，完成整個生料均化系統的全部任務，從而穩定窯的熱工制度, 提高窯的熟料產量和質量[4]。
（3） 生料預熱與分解系統
該系統主要由旋風筒預熱器、管道、分解爐部分組成. 旋風筒預熱器的主要功能是充分利用迴轉窯和分解爐排出的廢氣餘熱加熱生料，使生料預熱及部分碳酸鹽分解。
（4） 熟料燒成及冷卻系統
該系統由熟料燒成及熟料冷卻兩大工序組成。熟料燒成過程是在水泥迴轉窯內的燒成帶的，是整個熟料生產過程的關鍵所在。熟料冷卻系統的主要裝置是冷卻機，其作用是將迴轉窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送機、貯存庫以及水泥磨所能承受的溫度，同時把高溫熟料顯熱**進燒成系統，提高整個燒成系統的熱效率[5]。
（5） 煤粉製備輔助系統
煤是水泥生產中高溫煅燒熟料的必用燃料。煤的燃燒反應能力與其揮發分含量成正比，碳粒燃燒速率則與顆粒徑的平方成反比。因此，要達到足夠的燃燒反應能力，煤質和顆粒細度是兩個重要條件，對煤進行粉磨的目的就是為滿足於煤粉燃燒提供其所要求的粒度。
（6） 廢氣處理輔助系統
在整個水泥熟料生產工藝過程中，由於物料在破碎、儲存、轉運、配料、粉碎、均化、燒成、散裝等各個環節中將產生大量的冷、熱廢氣。如不處理，將對環境產生粉塵和化學汙染(主要是粉塵汙染)。現代乾法水泥廠在生產的各個環節上都依據國家環保的標準要求, 進行廢氣處理。
圖1新型乾法水泥熟料生產工藝流程圖
2.新型乾法的發展方向
李偉等[6]的研究表明，水泥熟料生產過程自動化系統,在結構上由過程控制系統( pc s)、生產執行系統(m es)和工業多**監視系統3部分組成,完全適應新型乾法水泥生產企業的自動化、資訊化的要求。在功能設計上,綜合考慮生產執行模式、工藝監控風險、裝置操作習慣、檢修維護規程以及工程投資等多方面因素, 將功能設計得更加科學、合理, 使整個生產過程的監控更加簡單、實用、有效，是目前水泥生產行業中生產工藝的又一大進步。
1.2水泥粉塵的主要塵源及其預防
1.2.1水泥立窯
作為水泥生產的核心，立窯逸出粉塵的多少是排出粉塵濃度能否達國標規定指標的關鍵。由於立窯煙氣的含塵濃度、溫度、濕度等波動大，且含腐蝕性氣體，其溫度可達50-250℃，**為40-45℃，因此立窯除塵一直是個難題。近年來隨著微機控制、閉門操作、預加水成球等技術的應用，立窯廢氣的含塵濃度有了很大的下降，若加強管理，除塵是可以解決的。
立窯產生的粉塵，通常設計採用沉降室收集[7]，但沉降室總除塵效率與進氣粉塵濃度和粉塵的粒徑分級組成有關。進氣粉塵濃度高，大粒子佔的比例也較大，沉降室除塵效率也高，相反則差些，必須經過二級除塵。二級除塵可選用高壓靜電除塵，其除塵效率可達99%，但其初投資較高，要求的管理水平也高。
採用衝擊—噴霧聯合除塵器，其除塵效率可達96%[8],也可達到要求。它的構造簡單，初投資低，維護管理適中，是一種易接受的方案。
1.2.2粉磨系統
由於生產水泥是生料製備和水泥製成都需要粉磨，若粉磨細度、產量、通風量與氣流速匹配不當，工人操作失誤或輸送裝置密封不良，粉塵都會外洩，磨尾廢氣中的粉塵濃度一般為50-150g/nm3，有時可高達200 g/nm3以上。磨機的工藝應選擇連續磨機磨物料。有條件的窯廠應把開路磨改為閉路磨，新建的窯廠應盡可能選擇閉路粉磨。
由於生料磨、水泥磨工序排放的原始粉塵濃度很高，所以多選用二級除塵裝置，其總效率可達99.85%。其一級除塵通常採用旋風式收塵器，收塵效率應達85%-90%，不能低於80%[9 ]，且必須重視收塵器排料口的密封，這對其收塵效率影響巨大，一般均用迴轉式窯封卸料器，並應及時檢修更換。
二級收塵通常用袋收塵，選擇袋收塵器時，應注意適當降低布袋張力，以提高袋收塵器的運轉使用壽命和收塵效率。另外,當磨機中所出氣體的含塵濃度過高（大於60 g/nm3），濾袋的負荷也會增加,這就要對清灰引數做出相應的調整，否則濾袋易破損冒灰。同時，應注意入磨物料水分的控制，以防止結彎並堵塞收塵器，特別是生料磨各種原料水分和原煤入磨水分的影響，嚴重時會使收塵器無法正常運轉。
對生料磨系統，煙氣溼含量高，其**為36-46℃，溫度為45-60℃，二者相差不大，因此僅對除塵器保溫是不夠的，除此之外還應在磨機和外排風管上裝熱風爐，以提高混合煙氣的溫度，同時還要注意漏風,防止風溫降低過快而形成結露。
1.2.3烘乾機
烘乾機是立窯水泥廠的主要塵源之一。生產水泥用的粘土、礦渣、煤粉等物料在烘乾過程中隨迴轉筒的運動不斷顛簸，微細顆粒隨著烘乾機的熱廢氣流外逸，含塵濃度可高達50-150 g/m3，若收塵效率不高，排放粉塵的濃度可超出標準百倍以上。在實際生產中，烘乾機排出廢氣的水分在10%-20%左右，溼含量較高、含塵濃度高，排出氣體進入收塵器的溫度為110-150 ℃，其**為50-70 ℃，因此一般採用抗結露袋式收塵器或電收塵器，其收塵效率應達99.
95%以上[10 ]。但當被烘乾物料水分、溫度波動大時，烘乾機廢氣中粉塵的比電阻值隨氣體溼含量和溫度變化而變化，電除塵器的除塵效率和工作可靠性就會受影響。為解決含塵濃度大，高比電阻粉塵對除塵效能的影響，最好採用寬間距電除塵處理烘乾機煙氣來滿足除塵工藝要求，即加大極間距離，提高極間工作電壓，適於處理濃度大、比電阻高的煙塵。
1.3通風除塵系統的研究現狀
1.3.1通風系統的研究進展
通風系統由通風動力、通風網路、通風設施、汙濁氣體處理裝置等部分組成。
（1）混合通風
目前國內對混合通風的研究主要集中於室內空氣流動數值計算和與通風相關的潛力分析。湖南大學***將一種混合通風系統作為研究物件，採用商用軟體fluent對該系統進行數值模擬，得到系統中溫度場及速度場[11]。湖南大學張國強等提出了一種新的自然通風潛力評估體系框架，運用自然通風基本理論，建立自然通風潛力評估模型，並對廣州地區廠房建築的自然通風潛力驚醒了分析和評估[12]。
西南科技大學的段雙平採用度時方法得出了**自然通風和混合通風的潛力的計算公式[13]。
（2）離心式通風機
李新巨集、何慧偉[14]等對離心通風機在設計工況時的整機內部流場進行了數值模擬，捕捉到了離心通風機內部許多重要的流動現象。證實了蝸殼、葉輪間相互引起的流場不對稱，並預示了葉輪內部的重要流動特徵，所得到的分析結果對**影響離心通風機效率的原因、改進葉型設計、擴大執行工況範圍等研究內容，提供了重要的理論依據
穎達、王嘉冰[15]以三維時均n-s方程和標準k-e兩方程紊流模型為基礎，採用******演算法，對櫃式空調器用多翼離心通風機的三維流場進行了數值模擬研究表明，多翼風機內流場具有明顯的不對稱性，同時還揭示了葉輪流道中的二次流現象，蝸殼出口側進氣口北部的脫流區域，以及葉輪出口的「射流一尾跡」模擬計算結果與實驗接過吻和較好，證明了所採用的計算模型和數值方法的可行性。
（3）軸流式通風機
王軍，宋文豔[16]結合對旋軸流式風機的特點，對其進行優化，在流動為不可壓、等環量流型及進出口流速為軸向的假設下，通過基元平面葉柵理論，建立了對旋軸流式風機的優化模型，並用混合函式法進行了優化，結果表明，優化結果能為對軸流式風機輪轂引數的合理選擇提供依據。
王軍，王建峰等[17]從三維非定常雷諾時均n-s方程出發，應用k-紊流模型，應用******演算法，數值模擬了對旋軸流式風機的非設計點流場，在一定程度上模擬得到了非設計點的效能。
潘地林，黃家有等[18]通過較為詳細的實驗測量，研究了對旋軸流式通風機的外特性及噪音，實驗結果表明，通過優化前、後葉輪的轉速匹配及軸向間距（前置葉輪片弦長的49%處最優），可以獲得較大範圍的高效執行區（10%最高效率範圍）及較低的執行噪音（7db-10db）。
（4）通風網路
沈漢年[19]等提出一種能夠避免大量矩陣運算，適用於實際通風網路的新演算法，程式簡單，計算時間省。王樹剛[20]等將通風網路中的空氣流動作為一維可壓縮流體的非定常流動，建立正常和非正常時期通風網路解算的統一數學模型，可以模擬正常通風和非正常時期風流狀態的連續變化過程。劉興杜[21]把複雜電路中三角形與星形聯接等效變換原理引入複雜通風網路的研究，匯出解複雜風網的等效變換公式，並運用成功。
黃光球[22]等對scott-hinsley方法進行了改進，提出一種新的全迴路調節方法，適用於存在固定風量分支的通風網路，可實現所有迴路的調節和按需分配歸零誤差。王剛[23]等針對通風網路解算過程中最小生成樹的生成過程採用傳統的「破圈法」計算時間長的問題，提出應用貪心演算法解算通風網路，以期縮短計算時間，提高程式執行速度。陸秋琴[24]等通過理論推導,獲得一種適用於存在未知風阻分支的大規模複雜通風網路的解算方法，該方法可進行通風系統漏風點辨識。
李曉峰[25]等通過對scott-hinsley 迭代法的深入研究，對基於復合分支的通風網路簡化和引數等效變換的網路解算進行了改進。
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