窯尾收塵器的應(yīng)用與改造

1 前言
　　目前，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，干法旋窯新工藝系統(tǒng)中，袋收塵器的應(yīng)用已十分普遍。我國(guó)廣大環(huán)保工作者在這一領(lǐng)域也做出了大膽嘗試，伴隨著新型干法工藝大型化的發(fā)展步伐，與不同規(guī)格的新型干法窯相配套的袋式收塵器也已出現(xiàn)。在環(huán)保要求高的一些地區(qū)，有
　　些水泥廠已將電收塵器改為袋收塵器。隨著設(shè)計(jì)水平的提高，新型高品質(zhì)濾料的出現(xiàn)，零配件質(zhì)量的不斷提高，袋收塵器必將越來(lái)越多地應(yīng)用于窯頭、窯尾的廢氣治理中，將逐步取代電收塵器，本文將在總結(jié)自己多年來(lái)從事水泥工業(yè)煙塵治理應(yīng)用研究工作以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以云南盤(pán)江水泥廠1 200t/d干法生產(chǎn)線窯尾“電改袋”收塵實(shí)踐為例，在對(duì)電收塵器與袋收塵器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較的同時(shí)，并對(duì)具體的改造方法與技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行詳細(xì)的論述。
2 新型干法窯窯尾袋收塵器的應(yīng)用契機(jī)
2.1 電收塵的技術(shù)局限性
　　我國(guó)電收塵器的技術(shù)水平，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在水泥行業(yè)，我國(guó)已能生產(chǎn)配套10 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線超大型電收塵器，處理風(fēng)量近200萬(wàn)m3/h。但是，電收塵器在收塵機(jī)理上卻存在著很大的缺陷，直接制約了電收塵器的應(yīng)用。
　?。?）電收塵器的收塵效率直接受粉塵比電阻制約，若要獲得高收塵效率，能耗及初投資都將遠(yuǎn)高于袋收塵。有研究表明：當(dāng)收塵效率超過(guò)99.5%以后，電收塵器電暈功率急劇增加（如表1），如果電收塵器效率在99.8%以下，其能耗低于袋收塵器，反之，效率超過(guò)99.8%時(shí)，其能耗高于袋收塵器。事實(shí)上，按照新標(biāo)準(zhǔn)，收塵效率往往達(dá)到99.9%以上，導(dǎo)致電收塵器的能耗及初投資成倍增加,這樣會(huì)使電收塵器對(duì)袋收塵器的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)完全喪失。

　　（2）電收塵器對(duì)微細(xì)粒子處理能力有限。有專(zhuān)家研究表明：采用傳統(tǒng)3電場(chǎng)、寬間距的高效電收塵器，除去粗顆粒較易，但對(duì)PM10及PM2.5的控制很差，電收塵器前后的PM10濃度降幅不大，而PM2.5濃度幾乎沒(méi)有下降。電收塵器電場(chǎng)數(shù)增多可提高對(duì)PM10和PM2.5的捕集率，但這會(huì)導(dǎo)致電收塵器投資、運(yùn)行費(fèi)用成倍增加。國(guó)家有關(guān)部門(mén)正在醞釀對(duì)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）進(jìn)行修訂，控制PM10和PM2.5的排放，這也是袋收塵器能在干法旋窯上獲得推廣應(yīng)用的重要契機(jī)。
2.2 袋收塵的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
　　袋式收塵器具有高而穩(wěn)定的收塵效率，收塵效率很容易達(dá)到99.9%以上。它可同時(shí)除去煙塵中的PM10和PM2.5，使煙塵中對(duì)人類(lèi)健康危害最大的PM10和PM2.5降低到無(wú)害的程度。隨著近年來(lái)的技術(shù)發(fā)展，影響袋收塵器應(yīng)用的技術(shù)難題已得到解決，中國(guó)袋收塵技術(shù)與國(guó)外相比已經(jīng)差距不大。
　　(1)完善的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)體系已經(jīng)形成。在袋收塵行業(yè)內(nèi)起帶頭作用的一批科研設(shè)計(jì)：所和骨干企業(yè)已經(jīng)成熟，整體工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平大幅提高，制造、安裝裝備的能力大為加強(qiáng)，有足夠能力開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新材料、新設(shè)備；形成了開(kāi)發(fā)、制造、安裝、調(diào)試一條龍服務(wù)的運(yùn)作模式，能進(jìn)行工程總承包。
　　(2)關(guān)鍵技術(shù)獲得突破。制約袋收塵器應(yīng)用的清灰技術(shù)、濾料技術(shù)、控制技術(shù)及本體結(jié)構(gòu)技術(shù)均獲得關(guān)鍵突破，為袋收塵器的應(yīng)用提供了有力的保障。
　　(3)配套體系已經(jīng)完備。濾料的品種與質(zhì)量得到迅速發(fā)展提高，濾料除了傳統(tǒng)的滌綸、玻纖等常用材料外，諾梅克斯、P84、PPS、聚四氟乙烯等高品質(zhì)濾料也已廣泛使用；機(jī)織布、針刺氈布等織法濾料可滿足不同的工藝要求；濾布處理有壓光、燒毛處理、防油防水處理、表面覆膜處理等等，為改善濾布品質(zhì)也有多種化學(xué)處理配方。其他配件，如脈沖閥、控制器、袋籠等，品種齊全，性能、品質(zhì)都達(dá)到很高水平。另外，進(jìn)口渠道暢通。行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成了完整的高水平的配套體系。
3 新型干法窯窯尾袋收塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1 新型干法窯窯尾煙氣特點(diǎn)
　　窯況正常時(shí)，從窯尾出來(lái)的廢氣溫度達(dá)350度左右,窯況異常時(shí)，從窯尾出來(lái)的廢氣溫度會(huì)更高；粉塵含塵濃度高，一般在80--100g/Nm3波動(dòng)；粉塵中含有大量高溫分解成分，細(xì)粉多，20--30um以下顆粒占50%以上；由于冷卻方式的不同，出冷卻器的煙氣水分含量會(huì)有很大不同，煙氣露點(diǎn)溫度也因冷卻方式不同而變化。
3.2 袋收塵器冷卻方式的確定
　　新型干法窯窯尾廢氣必須先進(jìn)行冷卻，才能進(jìn)入袋收塵器處理。目前，冷卻方式有以下幾種：（1）增濕塔或煙道直接噴水冷卻，這種冷卻方式在窯磨聯(lián)合系統(tǒng)中使用普遍，冷卻效果明顯，效果穩(wěn)定。使用這種冷卻方式，須充分考慮到噴水后引起煙氣量的增加，并要防止過(guò)度噴水引起結(jié)露糊袋。（2）風(fēng)冷卻器冷卻。有自然風(fēng)冷卻器和強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻器之分，冷卻效率低，效果不穩(wěn)定，常常需摻入冷風(fēng)應(yīng)急。風(fēng)冷卻器鋼耗高，強(qiáng)制吹風(fēng)冷卻器除冷卻風(fēng)扇耗電嚴(yán)重外，由于系統(tǒng)中串入風(fēng)冷卻器后，還會(huì)引起阻力大幅提高，導(dǎo)致主風(fēng)機(jī)電耗增加。（3）摻冷風(fēng)冷卻。這是最直接有效的一種冷卻方式，效果明顯。有專(zhuān)家認(rèn)為：摻冷風(fēng)會(huì)導(dǎo)致廢氣量增加，從而增加電耗。筆者認(rèn)為，電耗指標(biāo)應(yīng)綜合評(píng)估，摻冷風(fēng)雖然會(huì)導(dǎo)致廢氣量增加，但由于系統(tǒng)管網(wǎng)簡(jiǎn)單，阻力低，綜合電耗比風(fēng)冷卻器系統(tǒng)要低。
3.3 袋收塵器處理風(fēng)量的確定
　　熟料燒成過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣一般由四部分組成。即:(1)原料分解產(chǎn)生氣體,(2)燃料燃燒產(chǎn)生氣體,(3)水分蒸發(fā)產(chǎn)生氣體,(4)系統(tǒng)漏入的氣體。以生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥熟料為例，各部分氣體的量分析如下:
3.3.1 原料分解產(chǎn)生的氣體
　　設(shè)定水泥的熟料成分不變，因其是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其產(chǎn)生的氣體量不因窯形而變化，原料的種類(lèi)雖有影響，但差別不大。一般生產(chǎn)每噸熟料約需1.54t原料（包括煤灰），分解出290Nm3左右氣體。
3.3.2 燃料燃燒產(chǎn)生的氣體煅燒水泥使用煤作燃料，根據(jù)固體燃料燃燒氣體量簡(jiǎn)便計(jì)算法：完全燃燒時(shí)煙氣量為：
　　V1=（Z-1）（1.01Q^YDW /4187+0.5）+0.89Q^YDW /4187+1.65
　　其中Z為空氣過(guò)剩系數(shù)，取Z=1.15
　　設(shè)燃料發(fā)熱量為5 500×4.187kJ的煤1kg產(chǎn)生的氣體量為：
　　V1=（1.15-1）（1.01×5500×4.187/4187+0.5）+0.89×5500×4.187/4 187+1.65=7.453Nm3
　　即燒煤每發(fā)出4187kJ（1000kCal）熱量，隨之產(chǎn)生氣體7.453/5.5=1.355Nm3
3.3.3 水分蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體
　　每蒸發(fā)1kg水產(chǎn)生的蒸汽量為：
　　V2=1×22.4/18=1.244Nm3
3.3.4 漏入的空氣量
　　漏入的空氣量通常以前三項(xiàng)相加后乘一個(gè)漏風(fēng)系數(shù)K表示。K的數(shù)值隨設(shè)備不同而不同。
3.3.5 上述4項(xiàng)中，第（1）項(xiàng)和窯型無(wú)關(guān)，第（2）、（4）項(xiàng)和窯型密切相關(guān)，第（3）項(xiàng)和煙氣冷卻方式密切相關(guān)。
3.4 袋收塵器清灰方式的確定
　　清灰效果的好壞，直接決定了袋收塵器能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。反吹風(fēng)式清灰和低壓型噴吹式清灰均可采用，目前也都有成功應(yīng)用的實(shí)例。反吹風(fēng)類(lèi)清灰屬低效清灰，允許采用低過(guò)濾風(fēng)速的濾料，因此設(shè)備體積龐大，總投資高；在生產(chǎn)能力超過(guò)3 000t/d的系統(tǒng)上，缺陷明顯，不宜采用。低壓型噴吹式清灰有在線和離線清灰兩種。離線型噴吹清灰技術(shù)已經(jīng)成熟，成功應(yīng)用的實(shí)例也相當(dāng)多，如何降低結(jié)構(gòu)阻力及分風(fēng)均勻性是采用這種清灰技術(shù)要關(guān)注的問(wèn)題。在線型噴吹清灰是大型袋收塵器清灰技術(shù)的發(fā)展方向，這種收塵器結(jié)構(gòu)阻力低，在超大煙氣量場(chǎng)合優(yōu)勢(shì)明顯，特別適合大型干法窯系統(tǒng)，在野電改袋冶系統(tǒng)中也很實(shí)用。
3.5 袋收塵器濾料種類(lèi)的確定
　　新型干法窯窯尾收塵選用的濾料，必須滿足耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、疏水易清灰等特點(diǎn)，玻纖系列濾料使用較普遍。反吹風(fēng)清灰類(lèi)收塵器多采用玻纖織布或玻纖膨體紗類(lèi)濾料，它們具有低價(jià)優(yōu)勢(shì)。行噴吹清灰類(lèi)收塵器，采用FMS系列耐高溫針刺氈濾料較多。FMS耐高溫針刺氈濾料是由兩種以上耐高溫纖維混合及層狀復(fù)合而成，具有耐高溫、高強(qiáng)度、抗酸堿腐蝕、耐磨、抗折等特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)不同的表面化學(xué)處理與后整理技術(shù)，還具有易清灰，拒水防油、防靜電等功能；并有適合150~200益、200~250益、250~300益等不同溫度段的系列化產(chǎn)品。FMS濾料與玻璃纖維濾料相比，其耐磨性、抗折性及剝離強(qiáng)度有明顯提高，可承擔(dān)高過(guò)濾負(fù)荷。過(guò)濾速度可達(dá)到1.5m/min以上或更高，運(yùn)行阻力低。與合成化纖耐高溫濾料相比，克服了化纖濾料伸長(zhǎng)率大、變形大、耐高溫低、耐腐蝕性差的弱點(diǎn)；尺寸穩(wěn)定性、強(qiáng)度更好，并且價(jià)格低于其他耐高溫化學(xué)纖維。是適合我國(guó)國(guó)情的新產(chǎn)品。國(guó)外有不少?gòu)S家使用P84濾料，P84濾料耐溫性、抗化學(xué)性、清灰效果都很優(yōu)良，使用效果令人滿意，但價(jià)格昂貴，很多使用廠家不能承受。綜合比較起來(lái)，F(xiàn)MS系列耐高溫針刺氈濾料較適合中國(guó)國(guó)情。
4 應(yīng)用實(shí)例
　　云南盤(pán)江水泥廠1 200t/d新型干法生產(chǎn)線，窯尾收塵原設(shè)計(jì)采用電收塵器，由于電收塵器收塵效率較低，已不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，因此，我們?cè)陧?xiàng)目實(shí)施過(guò)程中改為袋式收塵器?，F(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況是：土建工程已經(jīng)完工，整個(gè)工藝流程不能變動(dòng)；電收塵器基礎(chǔ)也已經(jīng)建成，不能拆除。野電改袋冶的實(shí)質(zhì)是在原燒成-廢氣處理系統(tǒng)中，用袋收塵器取代原CDW105臥式電收塵器。
4.1 原燒成-廢氣處理系統(tǒng)配置(見(jiàn)表2)

4.2 袋收塵器入口煙氣特性(見(jiàn)表3)

　　由于本系統(tǒng)為窯、磨聯(lián)合系統(tǒng)，生料磨開(kāi)、停對(duì)袋收塵器入口煙氣特性有較大影響，生料磨開(kāi)機(jī)時(shí)，煙氣溫度150益，含塵濃度160g/m3；生料磨停機(jī)時(shí)，煙氣溫度180益，含塵濃度80g/m3。4.3 袋收塵器技術(shù)參數(shù)本方案采用低壓長(zhǎng)袋脈沖收塵器，由于要遷就原電收塵器基礎(chǔ)尺寸，袋收塵器進(jìn)行了非標(biāo)型變型設(shè)計(jì)，收塵器型號(hào)為L(zhǎng)CM（96+80）-2×（9+2）。技術(shù)參數(shù)如表4所示。

4.4 袋收塵器設(shè)計(jì)說(shuō)明
　　（1）袋收塵器占地面積：長(zhǎng)×寬=15000mm×11000mm，與原電收塵器基礎(chǔ)尺寸吻合。
　?。?）袋收塵器最大處理風(fēng)量可達(dá)到360 000m3/h,實(shí)際使用中收塵器過(guò)濾風(fēng)速長(zhǎng)期低于1.0m/min, 對(duì)降低收塵器阻力及提高濾袋壽命十分有利。
　?。?）濾袋選用新型氟美斯（FMS9806）耐高溫針刺氈濾料，耐溫可達(dá)260益，在低過(guò)濾風(fēng)速下運(yùn)行，壽命可達(dá)2年以上。
　　（4）由于廠家要求，脈沖閥選用ASCO 2英寸直角閥，該閥自身阻力較高，在條件許可的情況下，建議改用淹沒(méi)式脈沖閥。
4.5 袋收塵系統(tǒng)工藝流程(見(jiàn)圖)

4.6 配套設(shè)備參數(shù)調(diào)整
　　電收塵器改為袋收塵器以后，系統(tǒng)工藝參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，如表5所示。

5 結(jié)束語(yǔ)
　　隨著袋式收塵技術(shù)的不斷進(jìn)步，袋式收塵器已廣泛用于水泥生產(chǎn)工藝中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，其完全能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放要求。為了使水泥工業(yè)成為可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)，必須通過(guò)新型工業(yè)化的道路，采用成熟的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，降低能源消耗，提高水泥質(zhì)量，降低
對(duì)環(huán)境的污染。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢(shì)，我們可以用自身技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)力價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)與國(guó)外企業(yè)一爭(zhēng)高低，開(kāi)拓和占領(lǐng)更多的國(guó)際市場(chǎng)。
摘自《中國(guó)水泥》