粉煤灰摻入水泥工藝與操作優(yōu)化實(shí)踐
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隨著國(guó)家利廢政策的出臺(tái)，粉煤灰等廢物綜合利用越來(lái)越受到水泥企業(yè)重視，近年來(lái)，一些老廠開(kāi)始著手對(duì)粉煤灰摻入水泥工藝進(jìn)行技改。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)出現(xiàn)粉煤灰斷料現(xiàn)象，有時(shí)出現(xiàn)粉煤灰下料止不住現(xiàn)象。某水泥廠在進(jìn)行技改過(guò)程中不僅受到現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，而且在實(shí)際使用中還要面對(duì)粉煤灰流量波動(dòng)大，粉煤灰計(jì)量控制困難的問(wèn)題。通過(guò)集思廣益，提出多種改造工藝可行性方案，通過(guò)分析和優(yōu)化，實(shí)施后取得了較好的效果。
1、技改方案及論證
某水泥廠有2臺(tái)3.0×11m閉路水泥磨，磨頭設(shè)計(jì)有三個(gè)物料倉(cāng)，用于熟料、石膏和顆粒狀石灰石儲(chǔ)存，采用磨頭計(jì)量控制物料流量。由于磨頭與聯(lián)合儲(chǔ)庫(kù)相連，已經(jīng)沒(méi)有位置布置粉煤灰?guī)?，這給技術(shù)改造帶來(lái)困難。本著簡(jiǎn)化工藝，便于生產(chǎn)操作的原則，提出以下技改可行性方案：
表1 袋除塵器技術(shù)性能參數(shù)
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設(shè)備名稱
技術(shù)參數(shù) |
粉煤灰?guī)祉?/DIV>
袋式除塵器 |
粉煤灰?guī)祉?/DIV>
袋式除塵器 |
水泥磨尾
袋式除塵器 |
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規(guī)格型號(hào) |
LFX4－16型 |
LFX4－8型 |
WDMC128－7型 |
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處理風(fēng)量 /m3/h |
6240 |
3000 |
80600 |
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過(guò)濾面積 /m2 |
65 |
32 |
1120 |
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室數(shù) /個(gè) |
4 |
4 |
7 |
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濾袋數(shù)量 /條 |
120 |
60 |
896 |
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過(guò)濾風(fēng)速 /m/min |
1.2 |
1.2 |
1.0～1.2 |
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阻力 /Pa |
1400 |
1400 |
1400 |
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清灰方式 |
氣箱脈沖 |
氣箱脈沖 |
氣箱脈沖 |
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風(fēng)機(jī)功率 /kw |
7.5 |
4.0 |
220 |
1.1 由于磨頭沒(méi)有多余的位置，利用閉路磨的特點(diǎn)，將粉煤灰?guī)觳贾迷谒嗄ノ?，即磨房?jī)蓚?cè)，以靠近磨尾提升機(jī)和利于檢修車輛通行為原則，同時(shí)要考慮到大型粉煤灰車輛能夠靠近粉煤灰?guī)臁?/DIV>
1.2 在新增粉煤灰摻入水泥磨工藝系統(tǒng)的除塵方面有兩種可行性方案，每種方案各有特點(diǎn)。
1.2.1方案一是粉煤灰?guī)飒?dú)立除塵方案（見(jiàn)圖1a）：加大粉煤灰?guī)祉敵龎m器處理風(fēng)量，采用LFX4－16型袋式除塵器（技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表1）對(duì)粉煤灰?guī)祉敽头勖夯逸斔托辈鄢龎m，其風(fēng)機(jī)功率為7.5kw；其特點(diǎn)是除塵器選型較大，風(fēng)機(jī)功率大，對(duì)斜槽除塵的風(fēng)管長(zhǎng)度超過(guò)20m，風(fēng)量控制比較困難，如果斜槽除塵管道選擇尺寸較小，容易造成風(fēng)管磨損較快，同時(shí)也容易造成庫(kù)頂除塵管道“短路”；如果斜槽除塵管道尺寸較大，容易出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象，給崗位操作增加工作量。因粉煤灰輸送斜槽上除塵點(diǎn)離轉(zhuǎn)子秤距離較近，一些還沒(méi)有進(jìn)入轉(zhuǎn)子秤的粉煤灰很容易被強(qiáng)負(fù)壓拉走，尤其在生產(chǎn)PO42.5級(jí)水泥時(shí)，粉煤灰摻入量較?。?～4.5t/h），影響粉煤灰的計(jì)量準(zhǔn)確性。
1.2.2 方案二是利用水泥磨尾負(fù)壓，將斜槽尾部用風(fēng)管（φ250mm）連接到水泥磨磨尾罩的上部（見(jiàn)圖1b），利用磨尾WDMC128－7型袋式除塵器（技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表1）除塵；為了便于水泥磨檢修，除塵連接風(fēng)管采用法蘭連接，并設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥（以達(dá)到斜槽不揚(yáng)塵為宜，風(fēng)量不宜過(guò)大）。粉煤灰?guī)祉敵龎m器只承擔(dān)粉煤灰?guī)斓某龎m，采用LFX4－8型袋式除塵器（技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表1），風(fēng)機(jī)功率4kw；工藝布置上取消灰斗，采取除塵器箱體直接安裝在庫(kù)頂，這不僅減輕粉煤灰?guī)祉數(shù)妮d荷，而且也降低除塵的高度，降低風(fēng)災(zāi)隱患；為了防止掉袋對(duì)粉煤灰?guī)斓挠绊?，在除塵器箱體的下部安裝50×50鋼絲網(wǎng)。
1.2.3 由于粉煤灰B250斜槽除塵需要的通風(fēng)量為3000m3/h左右，水泥磨磨尾除塵器的富裕能力完全可以滿足需要；考慮到除塵管道磨損和堵塞問(wèn)題，從節(jié)約能源和便于生產(chǎn)維護(hù)的考慮，確定采用方案二。
1.3通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，粉煤灰計(jì)量方式較多，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，通過(guò)綜合分析，提出2種粉煤灰計(jì)量方案。
1.3.1方案一：為降低設(shè)備投資，早期粉煤灰計(jì)量裝置多采用在粉煤灰?guī)煜掳惭b螺旋秤（見(jiàn)圖2a），其設(shè)計(jì)思想是粉煤灰經(jīng)螺旋秤（技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表2）計(jì)量后，根據(jù)設(shè)定的給料量，將信號(hào)反饋給瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器，通過(guò)調(diào)整瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器的轉(zhuǎn)速來(lái)控制喂料量。但在實(shí)際使用過(guò)程中由于粉煤灰下料波動(dòng)很大，螺旋秤頻繁給瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器下達(dá)指令，因控制設(shè)備的滯后性，瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器難以及時(shí)作出反映，因此，不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的控制思路，使得實(shí)際生產(chǎn)中的粉煤灰給料波動(dòng)較大，甚至有人懷疑是螺旋秤的計(jì)量精度有問(wèn)題。還有一個(gè)重要原因是粉煤灰對(duì)瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器磨損速度快，使用一段時(shí)間后，使得瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器間歇較大，加上粉煤灰的下料不均勻，經(jīng)過(guò)瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器的粉煤灰直接進(jìn)入螺旋秤，很容易出現(xiàn)粉煤灰流量難以控制的狀況。
1.3.2 方案二：根據(jù)長(zhǎng)期觀察，解決粉煤灰準(zhǔn)確計(jì)量問(wèn)題，關(guān)鍵要解決粉煤灰的穩(wěn)流問(wèn)題。為此選用轉(zhuǎn)子秤（技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表2），其工藝布置見(jiàn)圖2b。其設(shè)計(jì)思想是粉煤灰經(jīng)轉(zhuǎn)子秤計(jì)量后，根據(jù)設(shè)定的給料量，將信號(hào)反饋給單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)，通過(guò)調(diào)整單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制喂料量。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)粉煤灰斷料或沖料現(xiàn)象，使得粉煤灰流量難以控制，由于單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)有2.5～3.0m長(zhǎng)度，對(duì)瞬時(shí)的粉煤灰沖料起到延時(shí)作用，給調(diào)整單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)提供了時(shí)間，對(duì)出現(xiàn)沖料現(xiàn)象有穩(wěn)流的效果，使得計(jì)量比較準(zhǔn)確。在發(fā)現(xiàn)斷料時(shí)，只有及時(shí)人工處理方能解決。
1.3.3 隨著粉煤灰利用退稅政策的實(shí)施，稅務(wù)部門對(duì)粉煤灰計(jì)量設(shè)備要求越來(lái)越嚴(yán)格，不僅要求現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量的準(zhǔn)確性，而且要求計(jì)量設(shè)備有累計(jì)和儲(chǔ)存的功能，以便于稅務(wù)部門檢查。綜合上述二種方案，為確保計(jì)量準(zhǔn)確，利于水泥磨的穩(wěn)定喂料操作，確定采用方案二。
表2 計(jì)量設(shè)備技術(shù)性能參數(shù)
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設(shè)備名稱
技術(shù)參數(shù) |
轉(zhuǎn)子秤 |
螺旋秤 |
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規(guī)格型號(hào) |
DZC30 |
LX-1600×300 |
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流量范圍 /t/h |
2~20 |
2~20 |
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給料精度 /% |
±0.5 |
±3.0～5.0 |
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裝機(jī)功率 /kw |
9.7 * |
7.7 ** |
注：* 裝機(jī)功率中包含單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)（7.5kw）；
** 裝機(jī)功率中包含瑣風(fēng)式密封鋼性葉輪給料器（2.2kw）。
2、生產(chǎn)過(guò)程中存在問(wèn)題
經(jīng)過(guò)多次開(kāi)展技術(shù)研討，不斷優(yōu)化技改方案，使得技改設(shè)計(jì)更加合理。但在使用過(guò)程中也時(shí)常出現(xiàn)一些問(wèn)題，現(xiàn)歸納如下：
2.1 與礦渣相比，粉煤灰價(jià)格較低，不需要烘干，同時(shí)有退稅的優(yōu)惠政策，因此，粉煤灰受到多數(shù)水泥廠的青睞。正是由于上述原因，粉煤灰的市場(chǎng)供應(yīng)格局發(fā)生變化，當(dāng)水泥銷售旺季時(shí)粉煤灰供不應(yīng)求，而水泥銷售淡季時(shí)又供過(guò)于求。在水泥銷售旺季時(shí)，因粉煤灰?guī)齑孑^低（低于5m料位）時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)粉煤灰下料不暢或斷料現(xiàn)象。操作上采用人工對(duì)粉煤灰?guī)斐錃鈦?lái)松庫(kù)，這樣容易出現(xiàn)粉煤灰沖料現(xiàn)象，時(shí)常使得粉煤灰溢出計(jì)量和輸送設(shè)備，每次粉煤灰溢出事故發(fā)生時(shí)，外溢粉煤灰量數(shù)十噸，這不僅造成粉煤灰埋沒(méi)輸送和計(jì)量設(shè)備，而且也造成環(huán)境污染，給崗位人員增加了清理衛(wèi)生的工作量，有時(shí)甚至造成水泥磨停產(chǎn)。
2.2 粉煤灰摻入水泥技改完成后，運(yùn)行初期，生產(chǎn)運(yùn)行正常，粉煤灰?guī)祉敵龎m效果良好；但2個(gè)月后，粉煤灰?guī)祉敃r(shí)常出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象，有時(shí)在晴天時(shí)突然好轉(zhuǎn)；同時(shí)送粉煤灰的汽車駕駛員反映粉煤灰入庫(kù)時(shí)間大大延長(zhǎng)（增加1/3～1/2時(shí)間）。
2.3 在生產(chǎn)PC32.5級(jí)水泥時(shí)，粉煤灰摻加量為12～15t/h，粉煤灰加入磨尾提升機(jī)后， 8＃水泥磨提升機(jī)正常運(yùn)行，7＃水泥磨提升機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)P塵現(xiàn)象，造成水泥磨尾粉塵彌漫；當(dāng)減少粉煤灰摻加量時(shí)，揚(yáng)塵現(xiàn)象消失。隨后，多次出現(xiàn)7＃水泥磨提升機(jī)鏈條經(jīng)常斷裂現(xiàn)象，使得水泥磨頻繁停機(jī)，影響水泥磨生產(chǎn)。
3、改進(jìn)措施
3.1 針對(duì)粉煤灰下料不暢問(wèn)題，經(jīng)過(guò)反復(fù)觀察比較，問(wèn)題的原因是粉煤灰?guī)靸?nèi)料位較低，或是粉煤灰含水份較大。對(duì)此采取以下處理措施：
3.1.1 在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中嚴(yán)格控制粉煤灰的料位高度，粉煤灰?guī)靸?nèi)最低料位不低于6m為宜。當(dāng)粉煤灰的庫(kù)存料位接近6m時(shí)，應(yīng)及時(shí)向粉煤灰?guī)靸?nèi)補(bǔ)充粉煤灰，以確保最低料位。
3.1.2 當(dāng)粉煤灰不下料或下料不暢時(shí)，在向粉煤灰充氣前，要檢查計(jì)量秤和輸送設(shè)備的檢查門，必須確保全部關(guān)閉牢固（防止沖料時(shí)粉煤灰外溢）；關(guān)閉螺旋閘閥，然后開(kāi)始對(duì)粉煤灰?guī)斐錃?，停止充氣后，慢慢開(kāi)啟螺旋閘閥，逐步達(dá)到設(shè)定流量。
3.1.3 如果粉煤灰含水份較大，或庫(kù)存粉煤灰較少，需要充氣才能下料時(shí)，螺旋閘閥的開(kāi)啟度要盡量小，同時(shí)要求崗位人員增加檢查頻次，盡早發(fā)現(xiàn)粉煤灰外溢，防止沖料外溢事故的發(fā)生。
3.2 針對(duì)粉煤灰?guī)祉敁P(yáng)塵和粉煤灰入庫(kù)時(shí)間延長(zhǎng)問(wèn)題，開(kāi)始懷疑是除塵器故障所致，但經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查，除塵器運(yùn)行正常。原因是由于粉煤灰?guī)焓遣捎娩摪逯瞥傻?，在雨雪天氣時(shí)，容易在除塵器的防掉袋網(wǎng)上出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，使得除塵器通風(fēng)阻力大幅度增加，影響除塵效果；晴天粉煤灰干燥時(shí)，防掉袋網(wǎng)上板結(jié)的粉煤灰容易脫落，通風(fēng)改善，除塵效果轉(zhuǎn)好。隨后要求崗位人員用錘頭每周對(duì)粉煤灰?guī)祉敵龎m器支架槽鋼進(jìn)行敲擊幾下（雨雪天勤敲擊）即可。
3.3 為了便于工藝布置，粉煤灰加入水泥磨尾提升機(jī)的回斗側(cè)，粉煤灰落入提升機(jī)后，再用斗子鏟粉煤灰入提升機(jī)斗中。由于8＃水泥磨尾NE150型提升機(jī)斗子較深，容量大（見(jiàn)表3），進(jìn)料口位置對(duì)其影響較??；7＃水泥磨尾TH500型提升機(jī)的斗子淺，容量小，加上實(shí)際輸送能力較小，當(dāng)選粉機(jī)的循環(huán)負(fù)荷較大時(shí)，提升機(jī)的能力顯得不足。采取措施如下：
3.3.1將粉煤灰的下料口改為提升機(jī)的進(jìn)料側(cè)，使得粉煤灰直接入斗子中，較少提升機(jī)的能耗；
3.3.2 將7＃水泥磨提升機(jī)的一般鏈改為高強(qiáng)鏈，將提升機(jī)斗子總數(shù)量增加1/3，提高提升機(jī)的輸送能力；
3.3.3 定期檢測(cè)水泥磨選粉機(jī)的循環(huán)負(fù)荷，通過(guò)控制水泥磨喂料操作來(lái)控制選粉機(jī)的循環(huán)負(fù)荷（120～150%），不僅達(dá)到水泥磨穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，而且減少水泥磨尾提升機(jī)的負(fù)荷。當(dāng)選粉機(jī)的循環(huán)負(fù)荷發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，應(yīng)查明原因，及時(shí)采取措施，確保水泥磨的產(chǎn)質(zhì)量。
表3 提升機(jī)技術(shù)性能參數(shù)
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設(shè)備名稱
技術(shù)參數(shù) |
8#水泥磨
提升機(jī) |
7#水泥磨
提升機(jī) |
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規(guī)格型號(hào) |
NE150型 |
TH500型 |
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輸送能力 /m3/h |
170 |
123 |
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鏈斗速度 /m/s |
0.7 |
1.5 |
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電機(jī)功率 /kw |
30 |
22 * |
注：* 原配置的電機(jī)功率18.5kw，在增加斗子后，改為22kw。
4、實(shí)施效果
粉煤灰摻入水泥磨技改項(xiàng)目實(shí)施后，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，具體體會(huì)如下：
4.1 采取水泥磨尾摻入粉煤灰工藝方案，不僅解決磨頭空間小的問(wèn)題，而且使得粉煤灰經(jīng)過(guò)選粉后再入磨，有利于水泥磨產(chǎn)量的提高，尤其使用粒度較細(xì)的粉煤灰時(shí)，效果更好。由于當(dāng)前電廠的粉煤灰多尾選粉后的級(jí)外灰，顆粒較粗，采用水泥磨尾摻入粉煤灰工藝，容易使得水泥顆粒分布變窄，由于受到粉煤灰摻加量的限制，影響程度不是很大，不會(huì)影響水泥理化性能。
4.2通過(guò)優(yōu)化除塵工藝設(shè)計(jì)， 簡(jiǎn)化了工藝流程，不僅便于實(shí)際生產(chǎn)，減少維護(hù)工作量，同時(shí)除塵器選型減小，節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)用。僅除塵器節(jié)能一項(xiàng)，每年節(jié)約節(jié)電7272元；加上濾袋等除塵器配件消耗支出，每年可節(jié)約費(fèi)用將超過(guò)1萬(wàn)元。其除塵節(jié)約電能支出計(jì)算如下：
8760×0.85×380×（7.5－4）×1.732×0.8×0.53÷1000＝7272（元）
4.3 在優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)后，盡管除塵器的規(guī)格型號(hào)大大減小，由于粉煤灰?guī)祉斒仟?dú)立的除塵，無(wú)論是粉煤灰摻入水泥生產(chǎn)時(shí)，還是粉煤灰入庫(kù)作業(yè)時(shí)，其除塵效果良好。在出現(xiàn)除塵器防掉袋網(wǎng)板結(jié)時(shí)，曾計(jì)劃采取安裝振動(dòng)器清理，考慮到粉煤灰?guī)祉敵龎m器是露天布置，為防止振動(dòng)器震動(dòng)造成焊縫裂縫而滲水問(wèn)題，最后還是采用人工敲擊清理方案，利于定期對(duì)粉煤灰?guī)鞕z查。
4.4 在這之前，該水泥廠曾在一臺(tái)水泥磨上使用螺旋秤計(jì)量，其儀表顯示計(jì)量數(shù)值與化驗(yàn)室測(cè)定數(shù)值相差很大，粉煤灰計(jì)量設(shè)備起不到計(jì)量控制的目的。尤其是水泥銷售旺季時(shí)，水泥庫(kù)存少，難以做到多庫(kù)搭配，只有將水泥質(zhì)量控制前移到水泥磨環(huán)節(jié)，而此時(shí)，粉煤灰供應(yīng)緊張，粉煤灰?guī)祀y以達(dá)到合理的庫(kù)存，使得粉煤灰流量波動(dòng)加大，螺旋秤已經(jīng)無(wú)法起到控制和計(jì)量的作用，這時(shí)的粉煤灰控制只能評(píng)崗位人員的觀察和經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作，化驗(yàn)室只得從嚴(yán)控制，水泥磨產(chǎn)質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。在使用轉(zhuǎn)子秤后，粉煤灰的流量波動(dòng)由調(diào)整分單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)來(lái)穩(wěn)流，提高了計(jì)量的準(zhǔn)確性，與化驗(yàn)室測(cè)定數(shù)量相關(guān)性大大提高，利于實(shí)際生產(chǎn)控制。
5、 結(jié)束語(yǔ)
5.1 粉煤灰計(jì)量準(zhǔn)確的關(guān)鍵是穩(wěn)流，與計(jì)量設(shè)備的精度關(guān)系不是很大。轉(zhuǎn)子秤的單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)采用變螺距設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，起到穩(wěn)流的作用。但是，在粉煤灰流量出現(xiàn)大的波動(dòng)時(shí)，完全靠轉(zhuǎn)子秤的單管螺旋鎖風(fēng)喂料機(jī)是不夠的，這時(shí)需要崗位人員到現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)手工調(diào)整螺旋閘閥，等粉煤灰流量相對(duì)穩(wěn)定后，崗位人員才能離開(kāi)。從利于生產(chǎn)控制操作的考慮，建議手動(dòng)螺旋閘閥改為電動(dòng)控制比較合理。
5.2 水泥廠揚(yáng)塵點(diǎn)較多，除塵應(yīng)因地制宜，就近選擇除塵設(shè)備；在選擇除塵方案時(shí)應(yīng)盡可能減少除塵管道長(zhǎng)度和彎頭的數(shù)量，以利于節(jié)能和提高除塵效果，同時(shí)也有利于日常維護(hù)管理。由于技改項(xiàng)目對(duì)粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求提高（≤30mg/Nm3），建議袋式除塵器采用覆膜濾料。
參考文獻(xiàn)：
[1] 姚丕強(qiáng)，水泥粉磨中對(duì)顆粒級(jí)配的控制[J].水泥，2008.（1）：10～15.
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