粉尘排放监测系统的应用范文

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《新材料产业杂志》2014年第八期

一、粉尘排放监测系统在新型干法水泥行业的应用

根据目前水泥行业中粉尘排放的特点，粉尘排放监测系统适用于不同的工艺流程，并实现不同的功能，共同为水泥行业工艺流程的系统诊断提供依据，为水泥行业的节能减排降耗作出辅助贡献。目前水泥行业中使用的粉尘排放监测系统包括气体分析系统、粉尘浓度连续排放监控系统和布袋捡漏监测系统。

1.气体分析系统在新型干法水泥生产中，原料通过预加热器和预煅烧炉进入回转窑，并在窑内温度达到1400℃时开始烧结，之后水泥熟料会从回转窑的另一端输出。然而，高质量的水泥熟料生产需要对能源输入进行准确控制：热量不足会导致石灰无法完全转化，温度过高则会增加燃料消耗，同时还可能会损坏回转窑，造成污染物的过量排放。为此，可将高温气体分析系统安装于窑尾烟室，对回转窑入口的流动气体含量进行监测。高温气体分析系统可实时监测一氧化碳（CO）、NOX和氧气（O2）浓度，有时还可以在极端条件下对回转窑内靠近原料进口位置的二氧化碳（CO2）和SO2气体进行监测，并将测量的参数传送至中控室操作员进行监控、分析和判断，有效地评价燃烧过程，优化能源输入，减少燃料消耗，建立回转窑的最佳工作条件，提高水泥熟料质量，同时减少污染物的排放。例如，当窑尾烟室O2浓度低、CO浓度高、NOX含量偏低时，表明窑内通风状况不好，窑头喷煤不完全燃烧，煤的热量没有完全释放，这意味着会造成原材料的浪费。根据实时监测数据，可以及时诊断并优化工艺流程，避免原材料的浪费。此外，高温气体分析系统在窑尾烟室的应用（如图1所示），还可以监测早期的异常和事故，防止其发展，同时可以稳定回转窑的工况，降低能耗，减少污染物的排放，提高经济效益。同理，采用低温气体分析系统检测预热器一级出口气体的含量，如CO、O2、NOX、SO2等，并将监测数据反馈给中控操作员，可以有助于操作员分析判断，从而优化工艺流程，优化燃烧过程，达到节能减排降耗的目的。粉煤是水泥厂最常用的一种燃料，由于煤磨车间容易聚集CO，所以煤粉车间属于易燃易爆的区间，为了避免爆炸事故发生，对煤磨收尘器和煤粉仓CO气体的浓度进行监控就显得至关重要，气体分析系统在煤磨系统的应用如图2。通过CO气体分析系统可监测煤粉仓和煤磨袋收尘出口的CO含量，可以对工艺过程进行有效的控制，例如可以规避由于CO气体浓度升高导致的煤仓和磨煤机发生闷火造成的事故。此外，O2气体浓度数据还可为使用惰性气体排气的磨煤机提供重要的运行信息：通过监控碾磨过程中的氧气浓度可以提前检测是否有漏风进入系统，最大程度地减小爆炸或火灾危险。

2.粉尘浓度连续排放监控系统粉尘浓度连续排放监控系统用于监测水泥生产过程中排放的粉尘浓度及含尘量，是针对粘性粉尘、气体高温或流速变化等大多数非理想条件设计的，见图3。粉尘浓度连续排放监控系统能够进行无滞后和高精度测量，该系统还可以监测厂房中散发的尘粒和车间的含尘量，以保证其含量在限定范围内。该系统通常安装在烟囱上用于持续监控废气中的CO、NOx和SO2的浓度，并持续测量粉尘和气体流量，在与可替代燃料混合燃烧过程中，还可监测额外成分，如HCl、HF、Hg，并将监控数据及测量数据传输到集散控制系统（DCS），供操作员分析判断，同时可发出排放超标报警提醒，为优化工艺流程提供参考。

3.布袋检漏监测系统布袋检漏监测系统可用于监控水泥行业除尘器过滤袋泄漏情况，能及时发现袋破并处理，避免未经过滤处理的粉尘直接排入大气，确保符合相关的排放要求。在新型干法水泥生产中，通常都会使用高效收尘器来收集过滤主排尘点的排放物，并将过滤完的气体排入大气。水泥行业的袋收尘器是水泥生产不可缺少的主设备，由高效收尘器处理的废气量占全厂总废气量的90%，因此它的重要性不言而喻。袋收尘器能否完成高效除尘过滤，决定于滤袋。滤袋是收尘器中实现清灰功能的关键部件。由于滤袋容易形成破损，破损的滤袋起不到任何除尘过滤作用，直接将粉尘排入到大气中，造成大气的污染，所以对滤袋破损情况进行监测至关重要。通常采用的方法是，在袋收尘器进出口安装压差仪表，并在袋收尘器出口安装布袋检漏监测系统，将布袋检漏监测系统和袋收尘控制系统可编程控制器（PLC）联锁起来，实时监测，并对袋收尘每个运行周期进行记忆分析。当DCS系统显示某一室工作压差增大，同时布袋检漏检测系统监测到的粉尘浓度减小，袋收尘风机电流增大，循环一个周期这一室没有任何变化，表明袋收尘这个室提升阀不工作，造成这一室脉冲阀工作，清灰效果不好，使滤袋外表面积灰多。当DCS系统显示某一室工作压差减小，同时在线粉尘浓度检测仪监测到的粉尘浓度增大，袋收尘风机电流有所减小。这种情况表明袋收尘这一室有滤袋破损漏风。通过对大型袋收尘器的粉尘浓度、收尘器出入口差压的监测，以及清灰程序的时间就可以判断出收尘器的工作情况，从而判断收尘器是否有滤袋破损的情况。布袋检漏监测系统在水泥行业的应用，在一定程度上降低了因袋破而造成环境污染的几率。

二、结语

粉尘排放监测系统已广泛应用于新型干法水泥行业中，其在不同的工艺流程中发挥着不同的功能，同时具有很多不可比拟的优势：如通过优化燃烧过程、节约能源和原材料可提高干法水泥生产效益；通过监控特殊限制值，可控制成品质量；通过火灾、爆炸、预警检测以确保安全运行；检测废气烟尘含量、防止排放超标；减少现场巡检工作量，智能化程度高，减少现场巡检工作量；通过系统检测替代人工巡检，使整个监测过程更可靠，更及时，更准确。面临巨大的环境压力，水泥行业的节能减排任重而道远。新型低污染水泥原材料、新型节能生产工艺流程、新型燃烧技术、高效节能的设备等在水泥行业的使用，都为水泥行业的节能减排创造了条件。与此同时，粉尘排放监测系统不仅成为检验水泥行业节能减排效果的检测手段，还为水泥行业实现节能减排提供了参考数据，为新型干法水泥行业的健康持续发展发挥了重要作用。不过，随着国家环保要求愈加严格，企业对排放要求不断提高，针对水泥行业的排放特点，如何高效、充分地利用粉尘排放监测系统，为水泥行业的节能减排做出应有的贡献还需要进一步探索和研究。

作者：张惠登单位：北京凯盛建材工程有限公司