水泥廠煤粉制備系統(tǒng)袋收塵器的選型與使用

　　1 前言
　　2002年我國水泥工業(yè)的總產量超過7億噸，新型干法水泥的生產能力也已突破1億噸，新型干法水泥的生產技術裝備水平已接近國際先進水平。至2002年底，已建成投產的700t/d以上規(guī)模的新型干法水泥的生產線有230余條，目前在全面推廣以5000t/d和2500t/d級規(guī)模新型干法水泥的生產線的同時，10000 t/d生產線的技術裝備也在開發(fā)之中，而且在環(huán)境保護和生態(tài)等方面將達到國際先進水平。新型干法外分解水泥生產工藝具有高效、優(yōu)質、低耗、大型化、自動化水平高、符合環(huán)保要求的特點，代表了世界水泥工藝的發(fā)展方向。大力發(fā)展新型干法水泥，不僅是加快水泥工業(yè)結構調整的需要，更是實現水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

　　由于受水泥生產工藝、所采用的原料和燃料的限制，在水泥生產過程中所排放的廢氣，無論是漂浮在其中的固體懸浮物，還是廢氣中的CO₂、NOx、SO₂都將可能造成大氣污染。眾所周知，粉塵污染對人類的健康危害極大。尤其是顆粒尺寸在0.5--5微米之間的飄塵對人的危害最大，它可以通過呼吸進入人體的肺部，并在肺細胞沉積，引起呼吸道和心肺方面的疾病。但現代水泥工業(yè)采用先進的環(huán)保設備，可以將工廠排放的粉塵絕大部分回收下來，尤其在采用良好的袋式收塵器時，粉塵排放濃度可以達到50mg/m3N以下，特別對上述顆粒尺寸范圍內的粉塵也有很好的收塵效果。因此，可以認為，在水泥生產過程中所產生的固體懸浮物對大氣造成的污染是可以克服的，而且已經收到了明顯的效果?，F今對于在水泥生產過程中排放的氣體所引起的大氣污染問題已經引起人們越來越多的重視。

　　近年來，國內新建的新型干法水泥生產線，其煤粉制備系統(tǒng)無論采用風掃煤磨還是立式煤磨，無論是采用一級收塵還是二級收塵，一般都采用氣箱脈沖煤磨袋式收塵器作為主選收塵設備。煤磨袋收塵器技術、工藝、裝備的發(fā)展在很大程度上，主導了煤粉制備系統(tǒng)工藝的發(fā)展進步。合肥水泥研究設計院早在上個世紀80年代初期，針對水泥廠煤粉制備系統(tǒng)及工藝要求的實際情況，成功研究開發(fā)出MDC系列煤磨袋收塵器的技術及裝備，并榮獲了國家科技進步獎。在80～90年代幾乎是所有水泥廠煤磨收塵器的主選設備，其為我國環(huán)保事業(yè)做出了巨大貢獻。但由于受到分室反吹清灰能力的限制，其處理氣體含塵濃度仍然有限。通過引進、消化吸收國外先進技術，經過多年不斷的探索、總結和研發(fā)，合肥水泥研究設計院于90年代中期，在MDC系列煤磨袋收塵器的基礎上成功研發(fā)出，具有更優(yōu)異防燃、防爆性能的高濃度、防爆型氣箱脈沖煤磨袋式收塵器，其可處理濃度高達1000g/m³的含塵氣體，即使在采用立式煤磨時，也可省去細粉分離器或動態(tài)選粉機，直接作為一級收塵設備，大大簡化了系統(tǒng)工藝流程，降低了系統(tǒng)阻力和后排風機的裝機功率；同時由于收塵清灰動能大，清灰效果優(yōu)異，收塵效率高，粉塵排放濃度可低于50mg/m³n，優(yōu)于國家環(huán)保標準。該收塵器推出后迅速主導了國內煤粉制備系統(tǒng)工藝，再次成為設計應用的首選裝備。本文擬對煤粉制備系統(tǒng)袋收塵器的選型與使用作一綜述，以供水泥生產和科研設計單位在選型時參考。

　　2 系統(tǒng)工作原理
　　氣箱脈沖煤磨袋式收塵器集分室反吹和脈沖噴吹收塵器的優(yōu)點，克服了分室反吹清灰時動能強度不足，以及脈沖噴吹清灰過濾同時進行的缺點；并具有清灰、收塵效率高，能處理高濃度含塵氣體，防燃、防爆性能優(yōu)異，延長了濾袋使用壽命，使用維護方便等優(yōu)點。氣箱脈沖袋收塵器采用分箱室清灰，清灰時逐箱隔離輪換進行，各收塵室的脈沖噴吹時間和清灰周期由收塵器PLC控制儀自動控制連續(xù)進行。在清灰時將收塵器本體分隔成若干個室，每個室有若干條濾袋，含塵氣體經濾袋過濾凈化后經過由提升閥板控制通斷的室孔匯入出風管道外排。當收塵器過濾工作一定時間(或系統(tǒng)阻力達到設定值)后，收塵器控制儀將發(fā)出信號，接著關閉其中一個室的提升閥，切斷過濾氣流，隨后開啟該室的脈沖閥，使壓縮空氣瞬間沖入該室上部的凈氣室，氣震清除濾袋上外附的粉塵后重新開啟提升閥，使該室重新進入過濾工作狀態(tài)。順次循環(huán)執(zhí)行上述動作程序，最終完成各室清灰。

　　3 設計選型
　　目前國內擬建、在建、新建的水泥生產線多為2000～5000t/d生產能力的新型干法水泥生產線。各設計院在設計煤粉制備系統(tǒng)時，采用的生產工藝流程及性能配置也有所不同，配置的收塵器規(guī)格型號也有所區(qū)別，下述僅就通常設計選型、設計配置情況作一介紹。

　?。?）對于5000t/d規(guī)模的水泥生產線，煤磨多采用立式煤磨，收塵器直接作為一級收塵設備，其處理風量約為120000m³/h，通常收塵器型號可配置為PPW96-2×10或PPW128-2×7，設備投資約70萬元。

　?。?）對于2500或2000t/d規(guī)模的水泥生產線，煤磨可采用立式煤磨或風掃煤磨，收塵器處理風量約30000～40000m³/h，通常收塵器型號可配置為PPW96—7，設備投資約30萬元。

　　（3）對于1000t/d規(guī)模的水泥生產線，煤磨采用風掃煤磨，收塵器處理風量約為25000～30000m³/h，通常收塵器型號可配置為PPW96-5或PPW96-9，設備投資約30萬元。

　　煤粉置備系統(tǒng)袋收塵器的設計選型，主要依據處理風量、過濾風速、過濾面積、進口粉塵濃度等主要參數進行選型及系統(tǒng)配置。

　　3.1 處理風量
　　根據所選定的煤磨主機設備及工藝需要確定工況風量，并應考慮5%左右的系統(tǒng)漏風量。收塵器處理風量應當大于煤磨系統(tǒng)風量，備用處理風量設計的太大則設備型號規(guī)格加大，同時會增加投資；設計偏小時則濾袋過濾風速大，濾袋容易堵塞，使用壽命短，壓力損失大，收塵效率低。通?？筛鶕到y(tǒng)工藝配置情況及經驗進行確定。

　　3.2 進口粉塵濃度
　　通常煤磨袋收塵器進口粉塵濃度可達到＜1000g/m³n，可以作為一級或二級收塵設備使用。

　　3.3 使用溫度
　　煤磨袋收塵器對于進口風溫有較嚴格的限制，既要防止超溫引起煤粉燃爆，又要防止低溫引起結露，合適的使用溫度范圍是55～75℃。

　　3.4 阻力損失
　　收塵器阻力有濾袋阻力及風道、閥門阻力兩種，其中濾袋阻力隨過濾收塵清灰過程中發(fā)生的變化，總體的阻力損失約為1500～1800Pa。

　　3.5 系統(tǒng)負壓
　　收塵器承受的系統(tǒng)負壓與系統(tǒng)工藝布置有關，一般情況下，可考慮收塵器承受的系統(tǒng)負壓約為9000Pa；如采用立式磨，利用窯尾廢氣作為烘干熱源時，收塵器需承受的系統(tǒng)負壓可達14000Pa以上，配置收塵器時需要特別說明。

　　3.6 過濾風速
　　過濾風速是袋收塵器的重要技術參數，直接影響到收塵器的運行效果和濾袋使用壽命。一般在含塵濃度高時，過濾風速應取較低速，反之應取較高速；粉塵顆粒細時，過濾風速應減?。灰蜻^濾風速高會加重濾袋負擔，增加系統(tǒng)阻力，最終導致濾袋壽命縮短，清灰效率低；風速過低時則會增加過濾面積，導致設備規(guī)格加大。在一般情況下，煤磨袋收塵器的過濾風速可選擇在0.8～1m/min左右。

　　3.7 過濾面積及濾袋數量
　　根據處理風量及風速可以推算出過濾面積及濾袋數量，選配出相應的收塵器型號規(guī)格。

　　3.8 壓縮空氣耗氣量
　　可根據清灰周期、每室配置的脈沖閥數、脈沖閥噴吹氣量大致核算，收塵器設備選型樣本中也給出了耗氣量數據。當配備空壓機站壓縮空氣時，耗氣量應富余50%；采用獨立空壓機供氣時，則耗氣量應富余100%。

　　4 設備配置
　　長期以來，各設計院、所及使用業(yè)主對煤粉制備系統(tǒng)總體設備配置較為重視和了解，從安全生產、防燃、防爆的角度出發(fā)，設計配置了諸如防爆閥、測溫元器件、CO氣體濃度監(jiān)測及消防滅火等安全生產監(jiān)控裝置，管道、倉體等設計避免堆積自燃等，對安全生產起到了很好的作用。但對于氣箱脈沖煤磨袋收塵器設備本身而言，仍有必要進一步了解其內部結構配置，以便在設計選型、設備訂貨時做出合理配置。

　　4.1 設備制造企業(yè)的選擇
　　目前，生產制造袋式收塵器的企業(yè)很多，但真正能夠掌握其核心技術、保障優(yōu)良產品質量、具有良好使用業(yè)績的企業(yè)仍為數不多，特別是對于煤磨袋式收塵器設備技術、工藝、防燃、防爆性能、設備配置、安全使用等要求極高的專項設備，更應該具有良好的技術和性能保障，不能僅偏重于價格因素，以免在設備生產過程中留下隱患。

　　4.2 濾料的選擇
　　目前，因生產濾料廠家很多，所生產的濾料品種也很多；可應用在煤磨袋收塵器上的濾料有很多種，不同生產企業(yè)、不同材質品質的濾料價格也有一定差異，所以，在選擇濾料時應注意區(qū)分。國產濾料主要有抗靜電滌綸針刺氈、抗靜電防油防水滌綸針刺氈、抗靜電滌綸針刺氈覆膜、抗靜電防油防水滌綸針刺氈覆膜等，進口濾料主要有戈爾抗靜電滌綸針刺氈覆膜、唐納森抗靜電滌綸針刺氈覆膜等濾料。

　　一般而言，上述濾料均能滿足煤磨袋收塵器抗靜電的基本要求，但使用效果及使用壽命存在較大的差異。由于煤磨系統(tǒng)相對運轉率不是很高，經常開開停停，特別是有時原煤水分較高，容易造成煙氣結露，因此，建議設計及訂貨時選用國產抗靜電防油防水(三防)滌綸針刺氈或抗靜電滌綸針刺氈覆膜濾料，以滿足濾料抗結露的要求，同時這兩種濾料價格不算高，使用壽命也比較長，其是綜合性能價格比較為合適的濾料。如果是對粉塵排放濃度、裝備技術水平要求非常高的地區(qū)，資金又有所保證，可選用進口(戈爾或唐納森)濾料。

　　4.3 防爆門
　　設置防爆門是保障煤磨收塵器及系統(tǒng)安全生產的重要措施。防爆門歸納起來有三種類型：（1）帶安全鎖的可調式防爆安全閥；（2）重錘式防爆門；（3）防爆膜片。帶安全鎖的可調式防爆安全閥是通過對鎖的調節(jié)；重錘式防爆門是通過對重錘位置的調整設定不同的釋爆壓力，防爆門打開卸壓后可以重復使用。防爆膜片是通過對膜片的處理設定不同的釋爆壓力，爆開卸壓后需另行安裝。對于煤磨袋收塵器，應根據其防爆通風面積及卸爆壓力配置防爆門，在防爆要求相當的情況下，以上三種防爆門均能滿足防爆要求，但還是各有利弊；重錘式防爆門的漏風系數較大，防爆膜片爆開后需另行安裝；帶安全鎖的可調式防爆安全閥價格較貴。考慮到檢修方便和減少漏風量，降低氣體結露的可能性，建議業(yè)主選擇帶安全鎖的可調式防爆安全閥，也可考慮選擇防爆膜片防爆。

　　4.4 自動滅火裝置
　　配置收塵器滅火裝置的意圖，主要是在收塵器的袋室、灰斗等部位，一旦發(fā)生火災時噴入CO₂或氮氣等滅火氣體。但很多業(yè)主為節(jié)省投資，取消了滅火裝置，采用人工滅火，一旦出現燃燒事件，只能臨時開啟滅火氣體鋼瓶閥門，處理事故不及時，并極有可能發(fā)生爆炸事故。因此，建議業(yè)主應配置自動滅火裝置，以達到保障安全生產的目的。

　　4.5 卸灰鎖風設備
　　目前常用的卸灰鎖風設備有分格輪和雙層氣動卸灰閥兩種，其使用各有利弊。分格輪卸灰均勻，高度低，但運轉一段時間后，閥體與閥心間隙加大, 鎖風效果有所降低，漏風率將有所上升。雙層氣動卸灰閥卸灰是間歇式的，卸灰不均勻，高度高，其優(yōu)點是在排灰過程中，機械運動件與煤塵相互摩擦小，減少了由于摩擦而引起的煤塵發(fā)熱起火，鎖風效果也比較穩(wěn)定，漏風率不會上升。分格輪有動力消耗，應定期加潤滑油脂，而雙層氣動卸灰閥維修較為方便。

　　4.6 測溫元器件
　　收塵器灰斗和進風管上必須配置測溫元器件，其可將信號傳送到中控室，并需設定上、下限報警，同時應與自動滅火系統(tǒng)聯接。中控室應能自動連續(xù)記錄各部位溫度、壓力曲線，以便分析、總結生產工藝參數，以便在事故發(fā)生后查找原因之用。

　　4.7 灰斗設備
　　可根據當地氣候等條件選擇配置灰斗電加熱器、振動電機等設施。在北方嚴寒地區(qū)，灰斗電加熱器是需要的，當灰斗溫度過低時，防止煤粉在殼體內壁結露粘結；在南方可不必配置?；叶沸痘已b置如配置雙層氣動卸灰閥，不必配置振動電機；但如果是分格輪，則應當配置振動電機。

　　4.8 結構設計
　　一般煤磨袋收塵器承受的系統(tǒng)負壓約為9000Pa，設備本體可以承受，但對于系統(tǒng)負壓高達14000Pa的收塵器本體，必須從整體結構上做好強化處理，防止因負壓過大造成設備變形，導致無法正常使用。其它諸如避免積灰、防止煤粉堆積自燃、消除尖角摩擦等，設備制造廠家在制造設備時都應作好考慮和保障。

　　5 安全生產
　　各水泥廠都制訂有煤粉制備系統(tǒng)安全生產操作規(guī)程；對于新建水泥生產線的設計單位、設備制造單位也都提供了詳細的系統(tǒng)調試說明書，在投產初期各方面技術的力量應全面保證，只要嚴格遵守操作規(guī)程，謹慎操作，并不斷總結經驗，一般不會發(fā)生事故。在生產中一方面應注重防止煤粉堆積自燃的情況發(fā)生，更應嚴格防止明火引入煤磨袋收塵器內，避免發(fā)生爆炸事故。需要注意的是，對于煤的揮發(fā)分高低及煤粉細度的控制應有一個綜合的認識，煤粉揮發(fā)分較高對煤粉燃燒有利，但揮發(fā)分高、細度細的煤粉著火點低、容易自燃，有些水泥廠的煤粉揮發(fā)分達到33～35%、細度達到篩余4%時，煤粉極易自燃，因此，多次發(fā)生燃爆事故。因此，建議煤粉揮發(fā)分可控制在30%左右、細度篩余6～10%、水分1～1.5%，既能滿足燒成系統(tǒng)的工藝要求，降低煤粉制備電耗，又能有效防止燃爆事故發(fā)生。

　　6 結束語
　　水泥是國家經濟建設的重要建筑材料，但水泥工業(yè)卻是資源和能源消耗型的工業(yè)，同時又是對環(huán)境影響嚴重的工業(yè)之一。為了使水泥工業(yè)成為可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)，必須通過新型工業(yè)化的道路，采用國內外成熟的先進科學和技術，降低能源消耗，提高水泥質量，降低對環(huán)境的污染，使水泥工業(yè)迅速轉變成為綠色環(huán)保的產業(yè)，這是每一個水泥生產、科研設計者所面臨的緊迫任務之一。當前水泥工業(yè)對大氣污染的影響已經引起越來越多的重視，特別對引起溫室效應和酸雨的氣體排放已受到越來越多的關注。