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      窯尾袋除塵器的選型設計及應用

      2013-10-25 中國環保技術網 我要評論(0) 字號:T | T
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      1 引言過去國內水泥生產線窯尾不論其規模大小基本 上都是采用電除塵器.20世紀70年代.僅有少量的水泥生產企業窯尾煙氣處理采用

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      1 引言
      過去國內水泥生產線窯尾不論其規模大小基本 上都是采用電除塵器.20世紀70年代.僅有少量的
      水泥生產企業窯尾煙氣處理采用了袋除塵器.但這些廠的處理煙氣量一般都在200 O00m3/h以下 2 O00dd
      規模的干法水泥生產線窯尾煙氣處理應用袋除塵器始于90年代北京水泥廠.根據當時引進的美國富樂(Fuller)技術由河南中材環保有限公司為北京水泥廠提供了反吹風袋除塵器.后來山西水泥廠2 000dd干法水泥生產線建設時其窯尾煙氣處理也采用了同樣的反吹風袋除塵器 從此.大型干法水泥生產線窯尾煙氣治理應用袋除塵技術得到了國內水泥工作者的認同?!端喙I大氣污染物排放標準》(GB4915—2004)的發布.極大地促進了窯尾袋除塵器的推廣應用。但是.袋除塵器運行過程中阻力大.工藝控制和袋除塵器自身控制不到位時出現了一些“燒袋”、“糊袋”和“破袋”事故.給水泥生產企業帶來了很大的損失.
      對水泥窯的穩定生產產生了重大影響回顧窯尾袋除塵器的應用歷史.分析窯尾除塵技術的發展方向.總結設計和應用經驗.對進一步促進窯尾袋除塵器的健康發展具有非?,F實的意義
      2 窯尾煙氣的特性
      水泥窯運轉正常的情況下.窯尾煙氣溫度在350度左右;窯況異常時,煙氣溫度會更高。窯尾煙氣中粉塵濃度高,折合成標況時一般在40~80g/Nm。:且粉塵中含有大量高溫分解成分,細粉多,20~30um以下的顆粒占50%以上。此外,由于冷卻方式的不同,如采用增濕塔、對原料進行烘干、摻冷風和余熱發電等,冷卻后的煙氣水分含量會有很大的不同.煙氣露點溫度也因冷卻方式不同而變化
      3 窯尾煙氣治理技術的發展階段與展望
      窯尾煙氣是水泥生產線最主要的污染源.而且浪費了大量有用的原材料和熱能.因此搞好窯尾除塵是水泥環保產業研究的重中之重.具有十分重要的意義。窯尾煙氣除塵系統經歷了電除塵器、袋除塵器兩大技術的應用階段.目前大型節能高效袋除塵器正在廣泛推廣之中。同時,行業內也出現了電改袋和電袋復合技術的新動向
      目前.無論是電除塵器還是袋除塵器均有很好的除塵效果,只要設計選型正確、制造質量優良、安裝質量受
      控、維護操作合理,均能達到國家規定的排放標準。
      3.1 電除塵器
      電除塵器作為一種高效除塵器.在我國發展新型干法水泥生產線中得到了廣泛的應用 特別是20世紀80年代中期、90年代中期天津水泥工業設計研究院、河南中材環保有限公司等單位聯合兩次引進德國魯奇(Lurgi)公司技術后,做了大量的消化吸收再創新工作。魯奇電除塵技術已大量應用于2 000~10 00t/d新型干法水泥生產線的窯頭窯尾除塵.這標志著電除塵器在水泥工業窯頭窯尾應用上的成熟
      電除塵器的主要優點:
      (1)本體壓力損失小,一般<200Pa,最大300Pa:
      (2)單機處理煙氣量大:
      (3)耐高溫,可在400%高溫下運行:
      (4)主要部件使用壽命長.維護費用低電除塵器的主要缺點是:
      除塵效率受煙氣和粉塵的物理化學特性影響大.
      因而對工藝操作要求較高.對于高比電阻粉塵、微細和超微細粉塵等除塵效果不理想,甚至不能使用。
      3.2 袋除塵器
      袋除塵器的主要優點:
      (1)除塵效率受煙氣和粉塵的物理化學特性影響?。畬r變化的適應能力強:
      (2)能捕捉超微細(≤0.1lxm)粉塵,除塵效率高,為今后國家進一步提高排放標準留有余地:
      (3)操作維護簡單。
      袋除塵器的主要缺點是:
      (1)本體壓力損失大,一般情況下1 000~2 000Pa;
      (2)受濾料的耐溫限制,不能處理溫度很高的煙氣.一般不超過200~C:
      (3)維護費用高。袋除塵器的濾袋壽命一般2~3年.若每3年更換一套濾袋.對大型袋除塵器來說其費用高達數百萬元,這是一筆不小的費用。
      3.3 電改袋
      20世紀90年代前期設計的水泥生產線.在環保、節能等方面如何達到新標準的要求,是一個亟待解決的問題,電改袋是一種有效途徑之一。
      (1)電改袋常見技術方案
      將原電除塵器改造為噴吹脈沖袋除塵器.保留原電除塵器基礎和大部分殼體。如進氣口、除塵器外殼、
      灰斗、排灰系統等。盡可能的節省費用和縮短工期:拆除原電除塵器的全部內部結構件及其振打裝置等
      (2)總體結構
      袋除塵器采用原電除塵器鋼結構外殼 殼體的上部增加凈氣室和出氣閥.凈氣室底部為花板.在花板上安
      裝濾袋、袋籠及噴吹系統。進氣口完全利用原電除塵器進氣喇叭和分布板.煙氣靠進氣端隔板導流后進入袋室進行過濾。改造后的袋除塵器采用噴吹脈沖清灰方式
      (3)工作原理
      當含塵氣體從進氣口進入除塵器后.首先碰到進氣口中的分布板和導流隔板.氣流便均勻流向袋室.
      同時氣流速度變慢。由于慣性作用,使氣流中的粗顆粒粉塵直接落人灰斗。起到預收塵的作用。進入袋室
      的氣流通過內部裝有金屬骨架的濾袋,粉塵被捕集在濾袋的外表面.凈化后的氣體進入袋室上部的凈氣
      室.各凈氣室出口匯集到一個排氣總管與原電除塵器出氣管道連接.氣體從此排出。
      3.4 電袋復合技術
      電袋復合技術的結構形式有兩大類型.一種是前電后袋.另一種是混合式第一種前電后袋.又稱為電袋分級處理,實際上是保留電除塵器的第一電場.而將后面的電場按以上電改袋方案改造成袋除塵器 煙氣通過第一電場后再進入后面的袋除塵器.從而使進入袋除塵器的含塵濃度大大降低.同時由于粉塵的預荷電作用.吸附到濾袋表面后組織松散.因而提高了粉塵層的透氣性和清灰效果第二種混合式.電暈線放在袋除塵之間.粉塵獲得飽和荷電.帶同樣電荷的粉餅.會因顆?;ハ嗯懦舛兊檬杷?。系統阻力明顯降低,除塵效率進一步提高。電袋復合除塵是技術創新的一個方向.行業內已經開始關注該項技術的開發和應用情況
      3.5 袋除塵器技術展望
      (1)技術創新步伐加快。目前各主要水泥環保裝備企業均十分關注國內外先進技術的開發情況.袋除塵器的應用技術在未來的幾年里將會得到快速發展
      (2)整機大型化趨勢。隨著國內水泥工業結構調整步伐的加快,高技術、大產能的水泥生產線陸續上馬.加之國家大氣粉塵排放標準的提高.必然會促進大型袋除塵器的應用及推廣.尤其是長袋噴吹脈沖袋除塵器大型化的趨勢明顯.其性能目前已經接近和達到國際先進水平
      (3)推廣耐高溫、高濃度袋除塵器的趨勢。在“十一五”期間.適應高溫、高含塵濃度的袋除塵器將得到
      進一步推廣使用 這種袋除塵器能夠直接處理溫度高達300~C.含塵濃度達1 350g/Nm,的煙氣.并可穩定
      達標排放
      (4)窯尾袋除塵器的設計將充分考慮與純低溫余熱發電的緊密結合 袋除塵器在發揮自身優勢的同時.在設計選型和應用上要充分考慮與純低溫余熱發電系統的相互適應、相互協調。袋除塵器+純低溫余熱發電系統的完美結合將成為落實國家節能減排重大方針政策的有效途徑4 窯尾袋除塵器的選型根據工藝設計方案和工藝參數對袋除塵器進行選型.主要步驟包括:袋除塵器類型的確定、處理風量的確定、過濾材料的選擇、過濾風速的選取、過濾面積的計算和除塵器規格的選取等。
      4.1 袋除塵器類型的確定
      目前應用于水泥窯尾的袋除塵器主要有反吹風式和噴吹脈沖式兩大類。
      f1)反吹風袋除塵器
      最早應用于2 000t/d水泥生產線窯尾煙氣處理的袋除塵器就是反吹風式的,其型號為LFGF1200—2x7,
      設計風量370 O00m3/h,名義過濾風速0.38m/min,一室清灰過濾風速0.46m/min,一室清灰,一室檢修時的過濾風速0.49m/min。濾袋為南京玻璃纖維研究院生產的玻纖膨體紗布(8=O.45)。1995年5月達標正常運行.一年后經北京市環境保護監測中心測試,出口濃度24.0mg/Nm,,除塵器阻力1 580Pa,以后長期高效運行.最低出口濃度只有幾毫克。濾袋保證壽命2年,實際使用3年以上,這在當時水泥窯尾除塵方面具有
      劃時代的意義。反吹風袋除塵器主要不足之處是過濾風速低,一般不大于0.5m/min,就是用玻纖覆膜也只能到0.6m/min,因而除塵器的體積較大。
      f2)噴吹脈沖袋除塵器
      噴吹脈沖袋除塵器是在總結各種袋除塵器應用經驗的基礎上發展起來的一種新型、高效袋除塵器。它采用噴吹脈沖清灰技術,增強了濾袋的清灰效果,提高了過濾風速,節省了清灰能耗和縮小了除塵器的體積及占地面積。除塵器采用PLC可編程控制器,自動控制清灰、輸灰的全過程。因此,該除塵器是一種處理風量大、清灰效果好、除塵效率高、運行可靠、維護方便、占地面積小的大型除塵設備。
      其主要特點是:
      (1)采用噴吹脈沖技術,清灰效率高,能耗低;
      (2)脈沖閥使用壽命長,可靠性高;
      (3)噴吹效果好,設備運行阻力??;
      (4)安裝更換濾袋方便,固定可靠;
      (5)相對于反吹風袋除塵器來說,噴吹脈沖袋除塵器的體積和占地面積較小。
      4.2 處理風量的確定
      袋除塵器的處理風量應根據工藝計算再結合經驗數據.按生產時產生的最大煙氣量選取。新型干法水泥生產線都將窯尾煙氣用于原料烘干,窯尾工藝系統實際上包括了原料粉磨烘干系統。當原料磨運行時.除塵系統要同時處理窯尾煙氣和原料磨煙氣,稱為聯合操作 當原料磨停運時,除塵系統只處理窯尾煙氣.稱為直接操作。對窯尾袋除塵器來說,直接操作時由于煙氣量和粉塵濃度較聯合操作低,所以應考慮聯合操作時的煙氣量。
      4.3 過濾材料的選擇
      過濾材料是袋除塵器的核心部件,濾料的性能和壽命.決定了袋除塵系統的成敗。最近幾年窯尾袋除塵器
      大部分采用玻纖覆膜濾料,一部分采用P84或Nomex+RH處理 在進行濾料選擇時,首先要注意煙氣特性對濾
      料性能的影響.主要考慮煙氣的溫度、濕度、腐蝕性以及氧化劑等因素。除了煙氣特性外,粉塵濃度、除塵效率、阻力、粉塵剝離率也影響著濾料的選擇;同時,濾料經向緯向斷裂強力和斷裂伸長率也是需要考慮的重要因素。濾料的選擇要根據行業特點,在相對穩定的一個時期內.一個行業以1至2種經典選擇為主,做到簡單實用。
      窯尾袋除塵器常用過濾材料的具體性能見表1。
       
      根據工藝參數選擇濾料,根據濾料特性,在工藝參數控制、袋除塵器本體結構設計和電氣控制系統設
      計時以保護濾料為主要原則。
      4.4 過濾風速的選取
      為保證窯尾袋除塵器的高效穩定運行,應根據窯尾煙氣的性質、工藝狀況、濾料的種類、清灰方式等選取合適的過濾風速。對于反吹風袋除塵器.選用玻纖膨體紗作濾袋時,凈過濾風速應≤0.5m/min,如選用玻纖覆膜作濾袋,則凈過濾風速應≤0.6m/min,最高不能超過0.7m/min。對于噴吹脈沖袋除塵器,選用玻纖覆膜濾料時,凈過濾風速可取到1.0m/min.選用P84或Nomex+RH處理時,凈過濾風速可取到1.20m/rain。
      上述為一般建議,具體選擇要同業主、總承包商就工藝參數充分交換意見。尤其要注意的是.相同的濾料不同的供應商其濾料質量和后處理(或表面處理)質量有較大的差異。在選取過濾風速時,這種差異要給予充分的考慮。
      4.5 過濾面積的計算
      S=Q/(60.v)
      式中: 一過濾面積,m ;
      p一煙氣量,m3/h;
      一過濾風速,m/min。
      要說明的是.對于離線清灰的袋除塵器.以上計算出來的面積為凈過濾面積.凈過濾面積是指扣除離線清灰室以后的過濾面積。如采用在線清灰。則沒有凈過濾面積的概念
      4.6 除塵器結構設計
      由于受到氣流上升速度及清灰氣流的限制.噴吹脈沖式的濾袋不能做得很長.因而限制了其在大規格除塵器上的發展。近年來。歐美和澳大利亞等發達國家對解決這一問題進行了大量的研究。從噴吹技術、進氣方式和氣流分布等方面下手。取得了突破性的進展。使濾袋的長度從4m增加到6~8m甚至更長.而濾袋的直徑還保留在130ram。個別增加到150ram 這就使得同樣的空間可以布置更多的過濾面積.加上它可以取較高的過濾風速。不但解決了在大規格除塵器上的應用,而且單位過濾面積的鋼耗量也大大降低.稱為脈沖技術的第二次革命。河南中材環保有限公司的LJP系列長袋噴吹脈沖袋除塵器就是在國際袋除塵技術快速發展的大背景下通過自主創新設計開發的考慮到目前市場的接受能力.LJP系列袋除塵器濾袋直徑確定為160ram。濾袋長度6~8m。優先推廣7m。
      LJP系列袋除塵器采用了完全的側進氣方式.即煙氣進入進氣煙道后.不是先進入灰斗再從濾袋底部向上運動.而是從濾袋的上部側向進入袋室,并在袋室內向下運動。這種進氣方式大大降低了氣流上升速度.使濾袋在長度方向上的粉塵負荷更均勻。使粉塵的沉降方向與氣流的方向一致,提高了清灰效果。這是噴吹脈沖袋除塵器濾袋能夠做到6~8m長的關鍵所在 LJP系列袋除塵器的另一重要技術是在兩個濾袋組之間留有足夠的煙氣通道,為雙閥結構創造了條件.雙閥結構可使單機處理煙氣量更大LJP系列袋除塵器還設計有離線清灰和不停機檢修功能。清灰時。袋室上部出氣口的閥門關閉,切斷過濾氣流,清灰完成后再將閥門打開。檢修時,除將袋室上部出氣口的閥門關閉外.同時將袋室下部的進氣閥關閉.此時該室就與整個除塵工藝脫開.實現不停機檢修.保證除塵器與水泥窯同步運行。此外.LJP系列袋除塵器還有頂棚設計、定時定
      差壓清灰設計、自動破袋檢測功能等多種設計可供用戶選擇.更重要的是,LJP系列袋除塵器的噴吹管和
      花板在工廠內組合成一個凈氣箱體.確保了花板和噴吹管的組合精度。不僅方便現場安裝調整.而且對濾
      袋的壽命有相當的保證作用。
      4.7 袋除塵器的清灰
      袋除塵器的清灰通常有定時和定差壓兩種方式定時清灰控制簡單。操作方便。但可能造成清灰不足或清灰過度。比較適合工藝條件相對穩定的場合 定差壓清灰能根據濾袋的阻力決定清灰頻率.不會造成清灰不足或清灰過度。但差壓儀器的維護和調整比較麻煩.適合工藝條件經常變化的場合。LJP系列袋除塵器具有定時和定差壓兩種清灰方式設計.調試時或工藝變化時可采用定差壓清灰方式.取得經驗后或工藝穩定后可采用定時清灰方式。用戶使用起來更靈活更方便LJP系列袋除塵器采用噴吹脈沖清灰。既保持了脈沖式清灰能力強的特點。又可以在濾袋的壽命后期用提高噴吹壓力的方法來保證清灰效果 這對獲得良好的清灰效果、增加濾料的適應性和延長濾袋的使用壽命有很大的好處
      4.8 除塵器的規格選擇
      根據過濾面積。對照相應除塵器的規格和性能進行選擇.LJP系列袋除塵器部分產品的規格和性能參
      數見表2。


      5 窯尾袋除塵器的使用
      5.1 推廣應用情況
      LIP系列長袋噴吹脈沖袋除塵器自研制以來.在國內外開始大量推廣使用.取得了良好的經濟效益、環境
      效益和社會效益.
      5.2 應用效果

      5.3 使用注意事項
      在正式投料前進行檢查調試,調試合格后.窯尾袋除塵器即可投入試運行 大多數新型干法水泥生產線投料前的烘窯或點窯均會采用重油作燃料.因此開啟高溫風機后.殘留在窯及預熱器中未完全燃燒的重油分子,可能會進入袋除塵器而附著在濾袋表面.從而影響濾袋的透氣性能,故在袋除塵器初次使用前或更換新的濾袋后.一定要在濾袋表面預先敷涂一層干粉。但是,如果在烘窯或點窯前生料磨先投入運行.原料粉又經過袋除塵器,則此過程可免去。不過.在生料磨開啟且無窯尾熱風的情況下.一定要將生料磨出磨氣體的溫度控制在高于煙氣露點溫度以上30℃ .以防止煙氣在除塵器內結露而造成糊袋進入窯尾袋除塵器的煙氣通常是由窯磨煙氣組成從窯尾預熱器出來的煙氣溫度一般在350℃左右.但在投料初期系統工況不穩定.煙氣溫度可能會超過正常值很多,有時可高達450℃ 這時必須嚴格控制除塵器人口的氣體溫度.將其保持在濾料允許的溫度內 當溫度持續上升時,一定要采取有效的措施.如加大增濕塔的噴水量或摻冷風等.確保濾袋不會被燒壞或減短壽命
      6 結束語
      (1)窯尾煙氣具有溫度高、濃度高、風量大、粉塵細、粉塵性質變化快、溫度范圍波動大等特點。為穩定
      地達到GB4915—2004排放標準.窯尾煙氣治理如果采用袋除塵器.建議選用LIP系列噴吹脈沖袋除塵
      器。如果要求必須達到30mg/Nm。以下排放.LIP系列袋除塵器更有優勢
      (2)在水泥窯尾工藝系統和袋除塵器本身的控制系統采取有效的防范措施后.窯尾袋除塵器完全可以做到長期高效運行。
      參考文獻:
      [1]黃煒,林宏等.電袋復合式除塵器的突破[A1.第十一屆全國電除塵學術會議論文集[C].鄭州:中國環保產業協會電除塵委員會,2005.113—115.
      [2]柳靜獻,王現甫,孫熙.袋式除塵器用濾料的優化選擇研究[A1.全國袋式除塵技術研討會論文集[c].撫順:中國環保產業協會袋式除塵委員會.2007.193—196.
      [3]GB4915—2004 ,水泥工業大氣污染物排放標準[S].

      【責任編輯:管理員 TEL:400-666-4470】

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