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1、中国水泥2009.7随着新型干法水泥生产规模的不断扩大， 如何有效控制新型干法窑烟尘和粉尘的排放， 已成为环境保护部门关注的重点。 我国2005年1月1日实施的水泥工业大气污染物排放标准（GB49152004）中规定：自2010年1月1日起，水泥窑头和窑尾粉尘排放限值为50mg/Nm3， 除尘效率需达到99.9%以上。 显然电除尘已不能满足新的排放要求和运转率，一些水泥厂已经开始了将电除尘器改为袋除尘系统的工作。 本文根据水泥熟料篦冷机排放废气的特性，以日产3 000t干法水泥生产线篦冷机排放废气除尘“电改袋”系统的改造为例，对具体的改造方法和技术参数等进行论述。1电收尘改为袋除尘器的必要性目
2、前，国内运行的新型干法水泥生产线的窑头收尘器绝大多数是采用电除尘器。 电除尘器的优势在于其运行阻力较低，相应地系统运行费用也低。如按照将要实施的水泥工业排放标准，达到国家规定“排放浓度50mg/Nm3，除尘效率需达到99.9%以上”的要求，电除尘器难度较大。由于篦冷机排放废气除尘系统中，粉尘的比电阻较高，在此状况下的研究表明：当除尘效率超过99.5%以上，电除尘器电晕功率急剧增加；如果电除尘器效率在99.8%以下，其能耗低于袋除尘器；电除尘器效率超过99.8%时， 必须增加电场数量并对烟气进行深度调质处理， 导致电除尘器的能耗及初始投资成倍增加； 此状况下使电除尘器相对袋除尘器的传统优势完全散
3、失。在将要实施的水泥工业排放标准要求下，袋式除尘器具有高而稳定的除尘效率， 除尘效率容易达到99.9%以上，排放浓度30mg/Nm3，并且不受粉尘比电阻变化的影响，其优势显现。2收尘器改造方案的选择2.1收尘器本体改造方案为了节约资金，本次改造保留原窑头电除尘器进风口、出风口、壳体、灰斗及排灰装置等部件；拆除原内部结构件、振打机构、极板悬吊装置、内部走道、高压控制系统、整流系统、低压控制系统等，在现有电收尘器壳体的基础上改为袋式除尘器。原电收尘器箱体尺寸为长17 520mm，宽9400mm，在改造中我们将其分隔成12个室和通风道，每个室设隔板，隔板底部距离滤袋底部1.5m，确定合理的各室合理的
4、气流分布，减小清灰的波动对滤袋底部的扰动。2.2收尘前废气处理系统改造方案根据工艺条件， 我们采用了多管冷却器+冷风阀配置冷却， 这一方面是由于从篦冷机出来的气体水分很少，粉尘颗粒粗而粘性也不高，不易在冷却管壁上结垢，选用直径较小的冷却管，利于缩小整个冷却器的体积； 另一方面由于篦冷机气体所含粉尘的比电阻随温度的变化较明显，而袋收尘器对比电阻没有要求。3收尘器改造工艺及改造内容、步骤3.1含尘气体进入袋除尘器后，经过通风道板、导流板分布导向入各过滤单元入口部位的作用是降低进入的粉尘运行速度，并利用重力原理使大颗粒的粉尘直接沉降，从而对到达过滤元件的气流均衡分布的作用。这样可使粉尘气流不会对过滤
5、元件产生过多的磨损。当含尘气体被引导通过过滤元件时，净化的气体穿透过滤元件，进入净新型干法水泥生产线 窑头除尘器电改袋的实践刘剑华1， 宋玉安1， 冀亚琼1， 吴善淦2， 王健2， 穆璐莹2（1.中国联合水泥集团公司， 北京100037；2.合肥水泥设计研究院， 安徽 合肥230051）技术装备EQUIPMENT702009.7 CHINA CEMENT气室（花孔板上部），粉尘则被捕集在过滤元件外侧，干净的气体从净气室经过风机的引导从烟囱排出。3.2过滤元件在收集粉尘时，需要定时或定阻地进行滤件表面清灰以保持除尘器所期望的运行阻力水平清灰过程中当压缩空气被直接向下导入过滤元件的内部，可马上将过
6、滤元件表面附着的粉饼进行剥离。 干净的压缩空气经过脉冲喷吹阀调节，经过喷吹管直接导入过滤元件。 尘饼经过清灰过程，从过滤元件外表面剥落，进入灰斗。 压缩空气的急速脉冲式清灰是用来保持过滤元件外表面洁净和正常工作的唯一途径。3.3改造内容及步骤为了充分的利用原三电场电除尘器本体，我们将根据厂提供的电除尘器设备外形图进行合理、优化设计。（1）依据现有的电收尘器的内部空间进行改造设计后，立即在加工基地对净气室、喷吹系统、离线系统、花板进行加工、拼装组对成组合模块，并做好其他停窑施工期间要准备的一切材料和设备；（2） 停窑后首先去除电除尘器内部的各种部件，包括极线、极板、振打装置、顶部板、变压器等，保
7、留主框架及除尘器壳体；（3）再对进风口部分进行改造（目的是使含尘气体有组织的进入中部通风道内）；（4） 安装袋室隔板及通风道侧板下的依托梁网，增加侧板的内立柱，安装上部用于花板及净气室的钢梁网，使电收尘器内部拆除后的整体结构强度不受破坏，同时具备安装大件板件的要求；（5）再将袋室隔板、通风道板、通风道斜隔板、各室倒流板安装在下部依托梁网上，各板的侧边焊在新增的侧板内立柱和原电收尘立柱上；（6）将模块化的净气室（包括喷吹系统、花板、离线系统等已组对完成。 ）吊装在已安装好的上部钢梁网上；（7）同时安装主气路、外部检修平台、栏杆及扶梯等，油漆修补，安装电路、电气控制系统等；（8）安装过滤元件（滤袋
8、、袋笼），喷吹管就位等；（9）检查各部位的质量情况，在开机前及时消缺。3.4改造除尘器的技术特点（1）结构特点袋笼袋笼结构设计成圆形， 袋笼表面经镀锌处理，使得滤袋工作时与袋笼柔性摩擦，减少袋笼对滤袋的磨损。采用专业设备生产，充分保证袋笼的强度，表面光滑无毛刺，袋笼弯曲等缺陷，袋笼垂直度等各项指标达到或超过国家标准（JB/T5917-1991袋式除尘器用滤袋框架技术条件），保证了滤袋的正常使用寿命。滤袋上端采用弹簧涨圈式结构， 不但密封性能好，而且在维修更换滤袋时快捷方便，滤袋袋口采用“本布”制作以替代橡胶圈，确保滤袋袋口与多孔板孔的配合紧密性，而且可保护滤袋袋口，不会因橡胶圈老化断裂而造成整
9、条滤袋提前失效。多孔板（花板）是袋除尘器的关键性部件之一，起到分隔气（袋）室、固定滤袋和支撑袋笼的作用，使用激光或镗床加工定位基孔， 之后依定位基孔机械冷加工的方式加工，确保多孔板孔径及行列位置的加工精度（孔尺寸误差、孔位置误差小于GB要求），保证喷嘴中心与滤袋中心同轴误差达到设计技术要求。或者采用激光切割的方法加工花板，并用镗床对花板口的上下边进行修整。（2）技术特点烟气均流设计技术为确保各室气流的均匀，经过计算机模拟通风试验设计的进风均流通道和灰斗导流（二次导流）技术，使各单元室入口流量均匀，各室负荷基本相同，滤袋等寿命使用。在线运行、可单室离线检修技术采用在线运行，单室可离线检修，分十二
10、个室，每个室可单独关闭进行换袋等其他检修工作，这样收尘器的随主机运转率高，有一个室的检修对窑系统的影响也不大。消除粉尘乒乓效应技术将原电收尘器内部空间分隔成12个室和通风道，每个室均设隔板，隔板底部距离滤袋底部1.5m，确定合理的各室进风风速，尽量减小在线清灰时下落粉尘的乒乓效应，还可以减小清灰的波动对滤袋底部71中国水泥2009.7的扰动。低阻、高效技术誗采用合理长径比的滤袋， 选择合理的过滤风速，降低滤袋出口流速，使除尘器袋口阻力降至最小；誗合理控制除尘器滤袋底部的气流上升速度，既可降低气流上升时的阻力，同时可以减小含尘气流对滤袋的冲刷，延长滤袋的使用寿命；誗选择高质量的澳大利亚GOYEN
11、公司3寸淹没阀，每个阀喷吹16条袋，袋底的喷吹气流压力保证在2 500Pa以上，清灰彻底。誗提升阀下的净气排气口风速设计合理，并采用椭圆形排气，减少气流在此处的湍流造成的阻力损失。检修及配套技术誗除尘器顶盖检修门装拆方便，同时使用迷宫型密封设计，采用耐高温硅胶密封元件。 收尘器顶部设计泛水0.5，不仅实现机外换袋，而且在顶部不渗漏雨水，确保设备漏风率2%；誗除尘器顶部设有检修平台，走道本着人性化设计的原则，并满足安全防护规范的要求，以便人员行走及检修工作方便；誗完整的配套技术。除尘器本体配置齐全， 包括设备本体、 滤袋、袋笼、脉冲阀、卸灰阀、框架、检修平台、楼梯和电气控制在内，只需接通进出风管
12、和配线配管即可对除尘器本体进行单机调试和试运行。除尘器清灰用压缩空气装置配置齐全， 包括1.0m3储气罐，减压装置、气源处理三联件、安全阀、压力表、配管及必要的控制阀门。电控技术除尘器由于使用的清灰阀比较多，对除尘器的控制要求严格，因此，我们采用PLC控制，拟选用西门子S7-200系列。PLC柜内设备留有20%冗余量，且柜内设备安装不应太拥挤。 实现系统的自动控制功能；确保除尘器运行可靠、清灰效果好、操作简单、设定参数方便、维修方便及故障自动保护。除尘器控制系统主要包括在线和离线清灰的操作控制。在线运行时的清灰控制设计成定时和定阻可切换功能， 整体控制系统在线清灰和离线清灰可调，并可实现自动切
13、换功能。4关键参数的确定4.1收尘器风机风量、风压及电机功率的确定因电收尘与袋收尘的运行阻力、过滤风速等有很大的差别，根据阻力和风量等对风机的参数进行重新核算后，确定风机的全压从2 000Pa增大到2 800Pa，风量从400 000m3/h增大到450 000m3/h，只需对原有风机的叶轮进行改造更换即可达到要求，不需更换风机壳体等。 同时核算电机的功率从355kW增大到500kW，理论计算408kW即可满足使用。4.2滤料的选用针对熟料篦冷机余风的性质，滤料选用诺梅克斯（Nomex）。 它具有耐温高、耐磨蚀、抗氧化、价格低等特点， 正常使用温度为180、 短时可承受210高温。相对与玻纤覆
14、膜滤料而言，有比较好的耐磨蚀性，较高的过滤风速；耐折性好也好于玻纤覆膜，安装起来比较方便；和P84、PTFE等高温滤料比较，其价格较低。4.3袋除尘器清灰方式的确定清灰效果的好坏，直接决定了袋除尘器能否长期稳定运行；反吹风式清灰和低压行喷吹式清灰均可采用， 但反吹风式清灰要求过滤风速低设备体积庞大，我们选择低压行喷吹清灰方式，并设计有在线和离线清灰两种模式， 具有在除尘器随窑运行的情况下，对袋室进行检修和换袋功能；保证了除尘器的随窑运转率达到100%。4.4过滤风速的确定根据袋室尺寸， 滤袋规格采用准1607000的滤袋，属于低压长袋，一般情况下考虑到滤料的性能和降低系统运行阻力，在允许的情况
15、下，适当加大收尘器过滤面积，尽量低过滤风速，以延长袋子使用寿命。依据滤料的性能， 最佳过滤风速为0.81.0m/min，在这个区间段能得到最佳的过滤效果和最小过滤阻力以及最长的滤袋使用寿命。除尘系统阻力与过滤风速的关系： 过滤风速越高，系统阻力越大，能耗越高；故脉冲喷吹除尘设备的过滤风速最好控制在0.91.1m/min间。压缩空气量与过滤风速的关系： 过滤风速越高，袋口的气体通过风速越高，高压气体的喷吹压力和气技术装备EQUIPMENT722009.7 CHINA CEMENT量就必须提高、增大才能得到高压气流和引入净化后气体的二次气流，达到较好清灰的目的，这个过程的压缩空气量的消耗就大。 如
16、：在压缩空气压力为4bar的情况下，过滤风速为1.05m/min，则每条滤袋的清灰所需的气量为0.02m3/次， 此时袋口的气体通过风速为6m/s；而在压缩空气压力为4bar的情况下，过滤风速为1.2m/min时， 则每条滤袋的清灰所需的气量为0.04m3/次，此时袋口的气体通过风速为11m/s。 说明过滤风速越高高压空气耗量越大，系统阻力就越大。在线清灰除尘设备的过滤风速越高，喷吹清灰后随上升气流附着在滤袋上的粉尘量就越大。粉尘的回流量也大。综上所述，本设计选取的过滤风速为：0.96m/min。5多管冷却器的设计多管冷却器是借助管道表面散热的原理，高温烟气从管道内通过，通过排管外表面实现与来自风冷系统的冷风热交换，从而使管内烟气温度降低；为提高冷却器的冷却速度，外部采用轴流风机强制外界空气通过管体，使管体内高温气流快速降温，达到控制出口烟气温度的目的。5.1散热面积的计算根据该生产线的工况， 多管冷却器进口风量为570 000m3/h，风温为300；异常情况下多管冷却器进口风量为670 000m3/h，风温为420，除尘器的使用控制温度
