矿区环境污染与治理实习文献综述报告班级：姓名：学号：摘要本文介绍了沸腾炉与层燃炉的性质与工作原理，矿山废水的特点与处理工艺、工 艺流程以及水泥厂烟尘、粉尘的产生与治理，采用了气箱脉冲袋除尘器。还有煤 矿瓦斯气体的利用和高抽巷瓦斯抽放技术，最后是电厂锅炉烟气的处理和除尘器 的机理。关键词：沸腾炉层燃炉沉淀池水煤浆除尘器第1章沸腾炉层燃炉1.1简介沸腾炉主要用于处理矿石粒度为30毫米（50毫米）的一种炉型。沸腾焙烧以流态化技术为基础。固体颗粒在气流的作用下，构成流态化床层 似沸腾状态，被称作流态化床或沸腾床。这样矿石可在沸腾状态下进行加热还原， 有利于提高焙烧矿质量。焙烧炉由主炉和副炉组成。主、副炉中间设有隔板，上部连通，炉膛为方形 断面，主炉下部还原带为圆形筒体，底部设有气体分布板。副炉内有10层档料 板。炉体为砌砖结构，金属外壳。主、副炉在不同高度上，设有三排煤气烧嘴， 供燃烧用。此外，还有测温和测压装置。沸腾锅炉的工作原理是将破碎到一定粒度的煤末，用风吹起，在炉膛的一定 高度上成沸腾状燃烧。煤在沸腾炉中的燃烧，既不是在炉排上进行的，也不是像 煤粉炉那样悬浮在空间燃烧，而是在沸腾炉料床上进行的。沸腾炉的突出优点是， 对煤种适应性广，可燃烧烟煤、无烟煤、褐煤和煤矸石。它的另一个好处在于使 燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率。沸腾料层的平均温度一般在850-1050C， 料层很厚，相当于一个大蓄热池，其中燃料仅占5%左右，新加入的煤粒进入料 层后就和温度高几十倍的灼热颗粒混合，因此能很快燃烧，故可应用煤矸石代替。 生产实践表明，利用含灰分高达70%、发热量仅7.54MJ/kg的煤矸石，锅炉运 行正常.40%一 50%的热可直接从床层接收。1.2工作原理固体燃料在炉内被向上流动的气流托起，在一定的高度范围内作上下翻滚运 动，并以流态化（或称沸腾）状态进行燃烧的炉膛，又称流化床燃烧炉。沸腾燃 烧方式也用于其他的炉窑中。沸腾燃烧方式的特点既不像在层燃炉中那样将固体 燃料静止地放在炉排上燃烧；也不像在室燃炉中那样将液体、气体或磨成细粉状 的固体燃料悬浮在炉膛空间中燃烧，而是把固体燃料破碎成一定粒度的粉末，使 之在炉内以类似沸腾的状态燃烧。在中国，沸腾炉用煤的粒度一般为8毫米以下。1.3结构和工作过程常用沸腾炉燃烧室的典型结构包括布风系统、沸腾床、进料和排渣系统3 个部分。1.3.1布风系统燃烧室底部为布风板，板上直接开孔或装许多带通风小孔的风帽。布风板的 作用是承载料层并使空气上升速度沿炉内截面分布均匀。1.3.2沸腾床布风板上放置一定量的床料（包括固体燃料和大量的灰渣或石灰石颗粒）。 运行时，当料层中的空气达到一定上升速度时，沸腾床上的床料便从静止状态转 入沸腾状态，这一风速称为临界沸腾风速。为了保持剧烈的沸腾燃烧工况，沸腾 炉正常运行时的风速要比临界沸腾风速大，使料层膨胀到一定高度。床料沸腾高 度约为静止料层的两倍，在此容积的燃料呈沸腾状态，故称为沸腾床，小颗粒则 被气流带出炉外。布置在料层中的管子称为埋管，可以垂直、水平或倾斜放置。 管内可通以水、蒸汽或空气以吸收燃料在床中燃烧所释放出来的热量，使床温保 持在 8001000 C。1.3.3进料和排渣系统一定粒度范围的燃煤从煤仓经给煤机送入料层内，燃尽的煤渣一般从溢流口 排出。1.4层燃炉层燃锅炉是由给煤机将煤粒经煤斗送入炉膛,绝大部分煤粒在火床上燃烧,只 有一小部分细粒燃料被吹到炉膛形成悬浮燃烧。其燃烧过程是沿着煤层高度进行 的，自上而下依次经历着煤层的热力准备层、还原层、氧化层和灰渣层，生成的烟 气则经过锅炉的各级受热面进行换热后离开炉体，经除尘器除尘，通过引风机烟 囱排入大气。燃烧系统代表性的设备有给煤机、煤斗、炉排、送风机、引风机等。 层燃锅炉点火前应当对炉膛、烟道进行不少于5 min时间的吹扫，其过程已经有一 套完善的经验。由燃烧的四条件:足够的炉膛温度、强烈的扰动混合、充分的燃 烧时间和适当的空气量可知，维持足够的炉膛温度和适当的一次风量是层燃锅炉 启动的关键。层燃锅炉的尾气脱硫、脱硝（氮）技术投资和运行费用昂贵，难以推 广应用；由于炉膛内的燃烧温度可达1200 C左右,NOx随着温度的升高，尤其当 温度大于1 500 C时,温度型NOx的生成速度呈指数规律迅速增加。第2章矿山废水2.1特点矿井水按水质类型特征分为含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水 和含有害有毒元素或放射性元素矿井水等四种类型。矿井水水质与地质条件密切 相关，受到煤岩杂质、胶体物和井下生产、生活活动的污染，矿井水中一般均含 数量不等的悬浮物。2.2处理工艺常规处理工艺有平流沉淀池、斜板/管沉淀池，效率更高的有迷宫斜板沉淀池, 一体化设备实质上也是斜板/管或迷宫斜板沉淀池的变形或改进。由于矿井水与 普通地表水的水质特性差异较大，悬浮物不易沉淀，如果按照地表水水质设计， 一般净水设施的处理量只能达到其原设计水处理量的40%-60%。因此，设计矿井 水的混凝沉淀环节时，相对于地表水设计需扩大2-3倍。由于不同煤化阶段的煤 分子结构大不相同，煤粒表面所带电荷数量也不相同，因而其亲水程度各异，随 着煤化程度的增高，憎水程度加强，煤粉表面与水和无机混凝剂的亲和能力减弱。 对于煤化程度高的煤矿矿井水，悬浮物混凝沉淀效果很差，为了保证出水效果， 常常将斜板/管沉淀、一体化设备和过滤等工艺结合起来。常规矿井水处理工艺流程图如下。污泥 脱水 干化多级过滤工业场地井下设备井下水池+回用消毒2.3工艺流程及参数简述2.3.1水线矿井水通过井下排水泵由井下水仓提升到地面预沉调节池，预沉调节池有效 容积一般为日平均时处理量的68倍，经过预沉调节池调节水质水量后的含悬浮 物矿井水进入混凝沉淀车间和一体化处理设备，出水SSvlOmg/1，消毒后回用。2.3.2泥线大粒径的煤、岩颗粒物大部分沉淀在井下水仓（每隔一段时间清理），预沉调 节池中也会沉淀较大颗粒物需不定时排泥，各处理构筑物处理过程中产生的污泥 经过浓缩后由污泥泵泵入污泥脱水设备。第3章水泥厂烟尘、粉尘3.1烟尘用于水泥厂的除尘器主要有：高效旋风除尘器、高能湿式文氏管除尘器、静 电除尘器和布袋除尘器。高效旋风除尘器因占地面积大，低温高湿条件下粉尘易 结团而造成下灰不畅和除尘效果不稳定而不宜选用。高能湿式文氏管除尘器则因 泥浆难于处理而不考虑选用。静电和布袋除尘器除尘效率均在98%以上，都能达 到排放要求。静电除尘器的优点是阻力小，运行费用低j耐高温性能好，维护管 理方便，缺点是粉尘比电阻有一定的要求，如比电阻太高，除尘效率将降低。布 袋除尘器优点是运行稳定，除尘效率高，可稳定达到，99. 5%以上，缺点是系 统阻力较大，运行费用相对较高，滤料对温度有一定的要求，应采取防高温措施。 根据文献和水泥厂实际调研，用于烟气除尘的工艺主要有静电和布袋两种。3.2粉尘3.2.1排放源水泥厂运输原料的方式有皮带机、螺旋输送机和斗提机等。由于在下料点处 会产生扬尘，尤其是大型斗提机，会在物料进口处产生较强的扬尘。原料储存有 堆场和库存的方式，按原料种类可将储料库分为生料原料库、熟料库和水泥库等。 当物料从储料库库顶的放料口进入的同时会带入气体，在库仓内形成正压而使粉 尘外泄。水泥厂采用的烘干方法，除自然烘干外，主要有两种，一种是粉磨过程中同 时进行烘干，另一种是设置单独的烘干设备.国内水泥厂烘干设备一般有回转烘 干机、立式烘干机、悬浮烘干机和流态烘干机，而使用较为普遍的是回转烘干机。 烘干设备排出的废气是水泥厂主要的粉尘排放源，尤其是粘土排放系统。3.2.2煤粉的除尘由于含煤粉气体易燃易爆，成堆的煤粉在一定条件下也会自燃，所以煤磨系 统除尘设备必须考虑防燃防爆、安全卸压问题，如在除尘器上设防爆阀.同时煤 磨用袋式除尘器必须采用抗静电滤料（如纤维防静电混纺织物），防止由于静电引 起燃烧、爆炸事故.3.2.3生料粉的除尘生料磨除尘的难点是原材料中的水气致使除尘设备结露，尤其在冬季，其关 键是保温和抗结露，必要时可在磨机出口处装一tj,型热风炉，使废气温度高于 70C.同时冷空气的漏人也会使磨内烟气温度接近露点温度而引起普通生料磨除 尘器结露，时间一长滤袋就会板结，使清灰效果恶化，故应采取措施以保证漏风 率低于2%.不带烘干的生料磨可采用常温脉冲袋式除尘器。3.2.4水泥粉的除尘主要采用“气箱脉冲袋除尘器”这种除尘器因采用压缩空气清灰，清灰力度 较大。采用“气箱脉冲袋除尘器”的同时，还要选择能够处理高浓度含尘气体的 滤料，如薄膜覆合聚酯针刺毡具有独特的交叉微孔特性，可实现近于零排放，并 且阻力力低而稳定，过滤速度快(1. 5 m min)，对吸湿性强、易粘结硬化的粉尘 具有良好的剥离性。薄膜覆合聚酯针刺毡的正常使用寿命可达3-8年，可保证废 气的粉尘排放浓度低于20 gfm 3。第4章煤矿瓦斯气体4.1瓦斯作为一种优质、清洁的宝贵能源，具有可燃值高、成本低等特点，如何 有效地利用矿井抽出的瓦斯气体，以用促抽，抽用并举，对于提高矿井安全指数, 创造矿井新的经济增长点具有重要的战略意义。4.2水煤浆水煤浆是一种煤基洁净燃料，燃烧效率高，与煤粉相比，由于水煤浆有低灰 低硫的特点，排烟含尘量和含硫量有较大幅度的降低.烟气林格曼黑度可达零级, 各项排放指标均能达到环保要求，可减少环境污染，改善工人的劳动环境和居民 的生活环境。对于燃煤的企业，由于无煤场和制粉系统，具有生产流程简化、节 省人力和资金投入较少的特点，另外，其环境粉尘、噪音污染也有很大降低，也 提高了燃料使用全过程中的安全性。水煤浆由于其流动性好，便于管道运输，管 道运输投资少、占地少、运行费用也较低。从资源上看，目前我国已经具备了成 熟的水煤浆生产制备技术和定型生产设备，生产的水煤浆稳定性好，浓度高、有 较好的流动性，能够顺利地实现泵送和雾化。且国内已建成许多大型的水煤浆厂, 水煤浆的供应不存在问题。因而在重油和天然气价格较高的地区，水煤浆代油、 代气是降低企业燃料成本，增强企业竞争力，大幅度提高企业经济效益的切实可 行的重要途径，有着极高的推广应用价值和广阔的发展前景。4.3高抽巷瓦斯抽放技术采用综采放顶煤和炮采放顶煤工艺进行回采，一次采全厚。根据矿井瓦斯涌 出统计资料分析，矿井瓦斯涌出的70%以上来自采掘活动中煤体破碎后的解吸瓦 斯，而这部分瓦斯主要集中于工作面采空区老塘空间内。根据矿山岩层移动理论, 采场上覆岩层在回采工作面采动以后.可分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。沿 工作面的推进方向又分为煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区。初采期采空区 中部裂隙最发育，当工作面推进一定距离后，原来的离层区被逐步压实，采空区 中部覆岩的采动裂隙离层与竖向裂隙趋于压实闭合，而在工作面开切眼及终采线 侧、工作面进、回风巷侧由于煤柱的支撑作用离层反而能够长期存在，从而在采 空区四周存在一个连通的采动裂隙发育的“O”形圈。由于采动裂隙“0”形圈的 存在，为采空区瓦斯流动和贮存提供了通道和空间，是采空区瓦斯聚积的地方， 顶板高抽巷抽放原理就是利用这一原理进行抽放，即将巷道布置在裂隙带和“0” 形裂隙圈内。当工作面开采过高抽巷后，当顶板跨落顶板岩层及煤层卸压，原来 煤层中的瓦斯压力平衡遭到破坏，围岩、煤层、采空区遗煤解吸的瓦斯在抽放负 压作用下向高抽巷流动，通过“高抽巷”将采空区内瓦斯及时抽出，达到治理采 空区瓦斯的目的。第5章电厂锅炉烟尘、气5.1袋式除尘器袋式除尘器对烟尘适应性强、不受粉尘比电阻的影响、除尘效率高、运行可 靠，使得电厂燃煤锅炉应用袋式除尘设备成为合理的选择。从减少空气动力阻力 的基本条件可知，当气体流动顺畅、平缓、流程短、不发生