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| 窑尾袋除尘器的选型设计及应用 | |
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1 引言
过去国内水泥生产线窑尾不论其规模大小基本 上都是采用电除尘器．20世纪70年代．仅有少量的水泥生产企业窑尾烟气处理采用了袋除尘器．但这些厂的处理烟气量一般都在200 000m3／h以下 2000t/d规模的干法水泥生产线窑尾烟气处理应用袋除尘器始于90年代北京水泥厂．根据当时引进的美国富乐(Fuller)技术由河南中材环保有限公司为北京水泥厂提供了反吹风袋除尘器．后来山西水泥厂2 000dd干法水泥生产线建设时其窑尾烟气处理也采用了同样的反吹风袋除尘器 从此．大型干法水泥生产线窑尾烟气治理应用袋除尘技术得到了国内水泥工作者的认同。《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915—2004)的发布．极大地促进了窑尾袋除尘器的推广应用。但是．袋除尘器运行过程中阻力大．工艺控制和袋除尘器自身控制不到位时出现了一些“烧袋”、“糊袋”和“破袋”事故．给水泥生产企业带来了很大的损失，对水泥窑的稳定生产产生了重大影响。
回顾窑尾袋除尘器的应用历史．分析窑尾除尘技术的发展方向．总结设计和应用经验．对进一步促进窑尾袋除尘器的健康发展具有非常现实的意义。
2 窑尾烟气的特性
水泥窑运转正常的情况下．窑尾烟气温度在350度左右；窑况异常时，烟气温度会更高。窑尾烟气中粉尘浓度高，折合成标况时一般在40～80g／Nm3：且粉尘中含有大量高温分解成分，细粉多，20～30um以下的颗粒占50％以上。此外，由于冷却方式的不同，如采用增湿塔、对原料进行烘干、掺冷风和余热发电等，冷却后的烟气水分含量会有很大的不同．烟气露点温度也因冷却方式不同而变化
3 窑尾烟气治理技术的发展阶段与展望。
窑尾烟气是水泥生产线最主要的污染源．而且浪费了大量有用的原材料和热能．因此搞好窑尾除尘是水泥环保产业研究的重中之重．具有十分重要的意义。窑尾烟气除尘系统经历了电除尘器、袋除尘器两大技术的应用阶段．目前大型节能高效袋除尘器正在广泛推广之中。同时，行业内也出现了电改袋和电袋复合技术的新动向。
目前．无论是电除尘器还是袋除尘器均有很好的除尘效果，只要设计选型正确、制造质量优良、安装质量受控、维护操作合理，均能达到国家规定的排放标准。
3．1 电除尘器
电除尘器作为一种高效除尘器．在我国发展新型干法水泥生产线中得到了广泛的应用 特别是20世纪80年代中期、90年代中期天津水泥工业设计研究院、河南中材环保有限公司等单位联合两次引进德国鲁奇(Lurgi)公司技术后，做了大量的消化吸收再创新工作。鲁奇电除尘技术已大量应用于2 000～10 00t/d新型干法水泥生产线的窑头窑尾除尘．这标志着电除尘器在水泥工业窑头窑尾应用上的成熟。
电除尘器的主要优点：
(1)本体压力损失小，一般<200Pa，最大300Pa：
(2)单机处理烟气量大：
(3)耐高温，可在400％高温下运行：
(4)主要部件使用寿命长．维护费用低
电除尘器的主要缺点是：
除尘效率受烟气和粉尘的物理化学特性影响大．因而对工艺操作要求较高．对于高比电阻粉尘、微细和超微细粉尘等除尘效果不理想，甚至不能使用。
3．2 袋除尘器
袋除尘器的主要优点：
(1)除尘效率受烟气和粉尘的物理化学特性影响小．对工况变化的适应能力强；
(2)能捕捉超微细(≤0．1lxm)粉尘，除尘效率高，为今后国家进一步提高排放标准留有余地；
(3)操作维护简单。
袋除尘器的主要缺点是：
(1)本体压力损失大，一般情况下1 000～2 000Pa；
(2)受滤料的耐温限制，不能处理温度很高的烟气．一般不超过200~C；
(3)维护费用高。袋除尘器的滤袋寿命一般2～3年．若每3年更换一套滤袋．对大型袋除尘器来说其费用高达数百万元，这是一笔不小的费用。
3．3 电改袋
20世纪90年代前期设计的水泥生产线．在环保、节能等方面如何达到新标准的要求，是一个亟待解决的问题，电改袋是一种有效途径之一。
(1)电改袋常见技术方案
将原电除尘器改造为喷吹脉冲袋除尘器．保留原电除尘器基础和大部分壳体。如进气口、除尘器外壳、灰斗、排灰系统等。尽可能的节省费用和缩短工期：拆除原电除尘器的全部内部结构件及其振打装置等
(2)总体结构
袋除尘器采用原电除尘器钢结构外壳 壳体的上部增加净气室和出气阀．净气室底部为花板．在花板上安装滤袋、袋笼及喷吹系统。进气口完全利用原电除尘器进气喇叭和分布板．烟气靠进气端隔板导流后进入袋室进行过滤。改造后的袋除尘器采用喷吹脉冲清灰方式
(3)工作原理
当含尘气体从进气口进入除尘器后．首先碰到进气口中的分布板和导流隔板．气流便均匀流向袋室．同时气流速度变慢。由于惯性作用，使气流中的粗颗粒粉尘直接落人灰斗。起到预收尘的作用。进入袋室的气流通过内部装有金属骨架的滤袋，粉尘被捕集在滤袋的外表面．净化后的气体进入袋室上部的净气室．各净气室出口汇集到一个排气总管与原电除尘器出气管道连接．气体从此排出。
3．4 电袋复合技术
电袋复合技术的结构形式有两大类型．一种是前电后袋．另一种是混合式
第一种前电后袋．又称为电袋分级处理，实际上是保留电除尘器的第一电场．而将后面的电场按以上电改袋方案改造成袋除尘器 烟气通过第一电场后再进入后面的袋除尘器．从而使进入袋除尘器的含尘浓度大大降低．同时由于粉尘的预荷电作用．吸附到滤袋表面后组织松散．因而提高了粉尘层的透气性和清灰效果
第二种混合式．电晕线放在袋除尘之间．粉尘获得饱和荷电．带同样电荷的粉饼．会因颗粒互相排斥而变得疏松。系统阻力明显降低，除尘效率进一步提高。
电袋复合除尘是技术创新的一个方向．行业内已经开始关注该项技术的开发和应用情况。
3．5 袋除尘器技术展望
(1)技术创新步伐加快。目前各主要水泥环保装备企业均十分关注国内外先进技术的开发情况．袋除尘器的应用技术在未来的几年里将会得到快速发展。
(2)整机大型化趋势。随着国内水泥工业结构调整步伐的加快，高技术、大产能的水泥生产线陆续上马．加之国家大气粉尘排放标准的提高．必然会促进大型袋除尘器的应用及推广．尤其是长袋喷吹脉冲袋除尘器大型化的趋势明显．其性能目前已经接近和达到国际先进水平；
(3)推广耐高温、高浓度袋除尘器的趋势。在“十一五”期间．适应高温、高含尘浓度的袋除尘器将得到进一步推广使用 这种袋除尘器能够直接处理温度高达300~C．含尘浓度达1 350g／Nm，的烟气．并可稳定达标排放。
(4)窑尾袋除尘器的设计将充分考虑与纯低温余热发电的紧密结合 袋除尘器在发挥自身优势的同时．在设计选型和应用上要充分考虑与纯低温余热发电系统的相互适应、相互协调。袋除尘器+纯低温余热发电系统的完美结合将成为落实国家节能减排重大方针政策的有效途径。
4 窑尾袋除尘器的选型
根据工艺设计方案和工艺参数对袋除尘器进行选型．主要步骤包括：袋除尘器类型的确定、处理风量的确定、过滤材料的选择、过滤风速的选取、过滤面积的计算和除尘器规格的选取等。
4．1 袋除尘器类型的确定
目前应用于水泥窑尾的袋除尘器主要有反吹风式和喷吹脉冲式两大类。
(1)反吹风袋除尘器
最早应用于2 000t／d水泥生产线窑尾烟气处理的袋除尘器就是反吹风式的，其型号为LFGF1200—2x7，设计风量370 000m3／h，名义过滤风速0．38m／min，一室清灰过滤风速0．46m／min，一室清灰，一室检修时的过滤风速0．49m／min。滤袋为南京玻璃纤维研究院生产的玻纤膨体纱布(δ=O．45)。1995年5月达标正常运行．一年后经北京市环境保护监测中心测试，出口浓度24．0mg／Nm3，除尘器阻力1 580Pa，以后长期高效运行．最低出口浓度只有几毫克。滤袋保证寿命2年，实际使用3年以上，这在当时水泥窑尾除尘方面具有划时代的意义。
反吹风袋除尘器主要不足之处是过滤风速低，一般不大于0．5m／min，就是用玻纤覆膜也只能到0．6m／min，因而除尘器的体积较大。
f2)喷吹脉冲袋除尘器
喷吹脉冲袋除尘器是在总结各种袋除尘器应用经验的基础上发展起来的一种新型、高效袋除尘器。它采用喷吹脉冲清灰技术，增强了滤袋的清灰效果，提高了过滤风速，节省了清灰能耗和缩小了除尘器的体积及占地面积。除尘器采用PLC可编程控制器，自动控制清灰、输灰的全过程。因此，该除尘器是一种处理风量大、清灰效果好、除尘效率高、运行可靠、维护方便、占地面积小的大型除尘设备。
其主要特点是：
(1)采用喷吹脉冲技术，清灰效率高，能耗低；
(2)脉冲阀使用寿命长，可靠性高；
(3)喷吹效果好，设备运行阻力小；
(4)安装更换滤袋方便，固定可靠；
(5)相对于反吹风袋除尘器来说，喷吹脉冲袋除尘器的体积和占地面积较小。
4．2 处理风量的确定
袋除尘器的处理风量应根据工艺计算再结合经验数据．按生产时产生的最大烟气量选取。新型干法水泥生产线都将窑尾烟气用于原料烘干，窑尾工艺系统实际上包括了原料粉磨烘干系统。当原料磨运行时．除尘系统要同时处理窑尾烟气和原料磨烟气，称为联合操作 当原料磨停运时，除尘系统只处理窑尾烟气．称为直接操作。对窑尾袋除尘器来说，直接操作时由于烟气量和粉尘浓度较联合操作低，所以应考虑联合操作时的烟气量。
4．3 过滤材料的选择
过滤材料是袋除尘器的核心部件，滤料的性能和寿命．决定了袋除尘系统的成败。最近几年窑尾袋除尘器大部分采用玻纤覆膜滤料，一部分采用P84或Nomex+RH处理 在进行滤料选择时，首先要注意烟气特性对滤料性能的影响．主要考虑烟气的温度、湿度、腐蚀性以及氧化剂等因素。除了烟气特性外，粉尘浓度、除尘效率、阻力、粉尘剥离率也影响着滤料的选择；同时，滤料经向纬向断裂强力和断裂伸长率也是需要考虑的重要因素。滤料的选择要根据行业特点，在相对稳定的一个时期内．一个行业以1至2种经典选择为主，做到简单实用。窑尾袋除尘器常用过滤材料的具体性能见表1。 （图片） （图片） （图片） | |
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