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    水泥除尘选型技术及指南

    作者:航海环保 日期:2019-08-12
    内容摘要:水泥除尘选型技术及指南

    一、水泥厂收尘技术及设备
    1、烟尘治理之难点
        水泥厂的主要排放尘源是破碎机、回转烘干机、立式烘干机、生料磨机、选粉机、水泥磨机、机立窑、包装机等。另外,输送设备、库顶、库底输送,进、出料口等是产生岗位扬尘的尘源。其中,其中立窑废气的治理难度较大。
    立窑的烟尘治理主要难在其烟气“湿、蚀、变”的特殊工况,不在于其烟气量大(比旋窑窑尾废气量要小得多),也不是其粉尘浓度高(立式磨和O-sepa选粉 机的排放浓度要高出几十倍甚至上百倍)。“湿”指烟气含湿量大(8%~20%),露点温度高(40%~55%),酸露点温度高;“蚀”指含腐蚀性烟气, 尤其是添加复合矿化剂后氟酸的腐蚀尤为强烈;“变”指废气量、含尘量(1~30g/Nm3)、温度(45~450℃)、湿度、粉尘比电阻值 (109~1012Ωm)等参数随工艺操作条件的频繁变化,大范围波动。
    2、国内现有的几种立窑收尘技术
        国内的产品可谓形式多样,除沉降室之外,有各种湿法除尘、电除尘及袋除尘。湿法除尘有喷雾、水淋、水膜、超声、旋流、自激、水浴、复合型等;电除 尘有干法卧式、立式、立管旋伞式,湿法立式,水电复合式等;袋除法有采用反吹风清灰的玻纤袋收尘器(有上、下进气两种)以及采用脉冲清灰的低压长袋分箱脉 冲收尘器等。从当前发展的眼光来看.
    3、对几种收尘技术的研讨
    ①水除尘
        水除尘的优点是适应现代立窑的暗火燃烧工艺,且对多变的工况有较强的适应性,同时不怕粉尘的黏附性,还有脱硫、脱氟的效果。它制作较为简单, 投资较省。但水除尘难以达标,且阻力高、耗水量大,易造成二次污染,泥浆溶液有很强的腐蚀性,即使泥浆回成球盘又形成钾、钠的富集而影响熟料质量,同时排 放的水雾弥漫、烟气浩荡。一些发达地区的环保部门,已明令严禁采用。
    ② 沉降室除尘
        降室除尘的优点是结构简单,投资省,且不需要专人管理,消耗电能少。缺点是只能沉降粗颗粒粉尘,通常占60%以上的粒径50μm以下的粉尘难以捕集,远远不能满足排放要求。
    ③ 水、电复合除尘
    因为水除尘造成二次污染等弊病依然存在,而
    电除尘防结露、锈蚀及除水雾的任务艰巨,如是单电场不可能实现无烟气排放。
    二、水泥生产过程的收尘技术及设备
    1、CXQM气箱脉冲袋式除尘器
        随着节能环保技术的发展,现采用CXQM气箱脉冲袋式除尘器一级收尘,即可满足出口50 mg/Nm3以内的排放要求,系统简单,阻力小,能耗低,是优选方案。
    1.1工作原理

        设备工作时,含尘气体由进风口进入灰斗,由于气体体积的急速膨胀,一部分较粗的尘粒落入灰斗,其余部分尘粒随气流上升进入袋室,经滤袋过滤后,尘粒被滞留在滤袋的外侧,净化后的气体由滤袋内部进入上箱体,再由阀板孔、排风口排入大气,从而达到收尘的目的。

        随着过滤的不断进行,收尘顺阻力也随之上升,当阻力达到一定值时,清灰控制器发出信号, 随着脉冲阀把用作清灰的高压逆向气流送入袋内,滤袋迅速鼓胀,并产生强烈抖动,导致滤袋外侧的粉尘抖落,达到清灰的目的。由于设备分为若干个箱区,所以上 述过程是逐箱进行的,一个箱区在清灰时,其余箱区仍在正常工作,保证了设备的连续正常运转。之所以能处理高浓度,关键在于这种强清灰所需清灰时间极短(喷 吹一次只需0.1~0.2秒)。
    1.2技术特点
    (1)无需预收尘设备,能一次性处理高达1000g/Nm3浓度的烟尘,排放<50 mg/Nm3,工艺流程简单。
    (2)袋室内无需喷吹管,机外换袋方便。
    (3)嵌入式弹性袋口,密封性能好。
    (4)脉冲阀数量小,清灰强度大,动作迅速。
    (5)整机采用微机全自动控制,各参数易于调节。
    (6)滤袋使用寿命2年以上。
    (7)易实现隔离检修,收尘器相对主机运转率100%。
        袋式除尘器作为过滤式除尘设备的一种具有除尘效率高且稳定、设备造价低、管理简单、维修方便等优点,是适宜收集水泥厂各种粉尘、性能优异能完全满足环保要求的值得信赖的一种除尘设备。
    1.3袋式除尘器的清灰效果在决定着袋式除尘器的好坏。目前,袋式除尘器主要有以下三种清灰方法:
    1.31 机械振打
        机械振打主要是依靠机械力作用,使滤袋发生抖动、变形,从而达到清灰目的。由于机械清灰振动分布不均,要求的过滤风速低,对滤袋损害大,已逐渐被其他清灰方式代替。
    1.32 反吹风清灰
        反吹风清灰即逆气流清灰,是依靠反吹风机送入大量低速气流,使滤袋内外压力失衡,滤袋变形,达到清灰目的。反吹风清灰只能使滤袋产生部分变形,且 变形位置固定,而滤袋上的粉尘层具有一定的弹性,滤饼不能大面积脱落,因而清灰不彻底,加之不同部位的滤袋过滤风速不同,也造成了除尘器局部阻力损失大, 反吹清灰的清灰强度低,也限制了除尘器的过滤风速。
    1.33 脉冲清灰
        脉冲清灰是利用脉冲阀使压缩空气在瞬间释放所产生的空气爆,使滤袋产生脉冲膨胀振动。滤袋壁得到极大的加速度,同时在逆气流作用下震落滤袋上的滤 饼。与振打及反吹风相比,脉冲清灰属强清灰,采用这种方式清灰强度大,滤袋寿命长、收尘效率高、过滤速度大,优势十分明显。
        我厂研发的CXQM 气箱脉冲袋除尘器是在引进美国富乐(Fuller)公司技术基础上,吸收德国同类产品的技术优点,结合我国实情研制开发的新型袋式除尘设备,它集分室 反吹和脉冲喷吹袋式除尘器的优点为一体,克服了分室反吹的清灰动能不足,脉冲喷吹的清灰与过滤同时进行的缺陷,扩大了袋式除尘设备的应用范围。
    1.4推广应用情况
        该收尘器在立式磨、选粉机、回转烘干机、生料磨、水泥磨、立式烘干机、包装机、破碎机等排放点已推广应用3000多台。
    2.反吹风袋收尘器
        反吹风袋收尘器,系内滤式,属弱清灰,一室每次反吹时间要10~20秒,只能处理常规浓度的烟尘,通常的优势是价格较便宜,但现在被逐步淘汰.
    3、立式、卧式、宽极距静电除尘器

    (1)基本结构
        该产品由6部分组成:①电场本体;②锁风卸灰装置;③排风系统;④振打清灰系统;⑤高压硅整流变压器;⑥电气控制系统。
    (2)工作原理
        含尘气体在引风机负压作用下,由进风管进入除尘器均风箱,然后通过旋流装置,形成沿电场方向运行的旋转气流,大颗粒粉尘在碰撞和离心力的作用下与气体分离落入积灰斗中,细微粉随旋流气体进入电场。
    (3)推广应用情况
        该除尘器在烘干机、生料磨、破碎机等设备的收尘上有很好的使用效果。
    ⑷存在问题
        在大排放浓度不适应,受粉尘比电阻影响较大,除尘效果影响因素较多.
    二、立窑收尘建议采用的技术与设备
    1、CXIY圆筒形立窑袋收尘
        由于袋式除尘器除尘效率高,适应粉尘浓度范围宽,且不受粉尘比电阻的影响,采用袋式除尘器进行机立窑烟气治理已成为大多水泥生产厂的选择。通常只 要设计选型合理,制作无缺陷,采用袋式除尘器都能达到<50mg/Nm3的排放要求,目前市场上使用较多的有LFEF上进风反吹、下进风反吹及喷吹脉冲除 尘器等,但大多数存在投资大,故障点多,滤袋寿命短等缺陷,难以推广。
    CXIY圆筒形立窑袋式除尘器的研制成功,解决了现有袋除尘器中存在的结构不合理、投资大、运行费用高,滤袋密封差,寿命短、“糊袋”,气流不均等问题,具有很好的效果。
    1.1 CXIY圆筒形立窑袋式除尘器的开发与研究
       CXIY袋式除尘器是在传统的反吹风除尘器基础上,根据立窑烟气特点,大胆创新,研究设计的一种新型袋式除尘器。该除尘器在设计过程中主要考虑了以下几点:
    ①工艺系统的设计
    为了减少系统漏风,降低阻力,在工艺设计方面,该除尘器采用一级除尘,风机尽量布置在窑房顶部,以便于检修。
    ②工作温度的选择
        由于立窑正常工作时烟气温度一般在45-250℃之间,故设计除尘器的工作温度≤200℃,如遇到不正常窑况,温度过高时,可采用进风口掺冷风的办法,进行温度调节。
    ③结构设计
        由于立窑出风点位置较高,在设计时CXIY除尘器采用顶部进风,由中心风管导入下部,取消传统的上花板,使设备重心下移。此外结构设计还考虑了补 偿热变形防腐蚀等一系列措施,特别是采用圆筒形结构,使设备占地面积大大缩小,适宜场地狭窄的老线改造。因为圆筒形结构受力均匀合理,耗材少,因而相对来 说造价也较低。
    ④滤料选择
        采用EWF550-RH玻纤膨体纱滤料,该滤料采用RH配方,利用非有机硅类憎水剂把憎水、耐磨、耐折、防腐等性能通过特定的工艺有机地统一在一 起,具有耐高温、耐腐蚀、抗结露、易清灰、尺寸稳定、强度大、价格适中等优点,可在280℃下长期使用,瞬时高温可达300℃,是立窑除尘器的理想滤料。
    ⑤选择合理的风速
        过滤风速不仅决定了除尘器的体积大小,而且对设备的除尘效率、阻力、清灰效果、寿命等都有着决定性的影响,玻纤膨体纱的允许过滤风速为 0.6m/min,为了保证除尘器长期稳定低阻运行,CXIY除尘器的过滤风速确定为0.5 m/min。
    ⑥ 改进滤袋固定方式

        采用卡箍代替扎绳,滤袋固定牢固,密封效果好,从而减少了掉袋故障,也提高了收尘效率,弹性吊挂装置的使用,可以很好地维持滤袋形状,减少滤袋的磨损,延长滤袋的使用寿命。
    ⑦ 抗结露设计
        由于立窑烟气露点较高,在除尘器进气管道、壳体、灰斗等部位均采用100mm硅棉保温,以减少壳体的散热,提高设备的蓄热能力。此外还使用了洁气 反吹,减少反吹时因内外温差形成的结露。实际使用效果表明,除尘器的使用温度在65-260℃之间,一般在60℃时也能正常使用。对于低的窑温,可 采用热风炉在烟气除尘器前掺加少量热风,在不影响立窑正常操作的前提下提高除尘器进口温度;也可采用降低湿含量、控制湿料层厚度、闭门操作、适当增加配煤 量等方法来提高除尘器进口温度。
    ⑧ 微机控制系统
        控制机构的优劣,对设备的正常运行影响极大,CXIY的微机控制系统采用西门子公司的PLC可编程控制器,按预定程序进行反吹与工作的控制。该控 制系统还增加了超温声控系统,出现反常的烟气温度时及时提醒操作工进行调整。
    ⑨减少运动部件
        为了简化操作,降低故障率,CXIY立窑袋式除尘器采用了提升切换阀取代原来的出风及反吹蝶阀,大大简化了清灰程序,降低了故障率。且多个室共用一个灰斗及一个卸灰阀。这样整个除尘器仅用八个阀。
    ⑩设备检修简单,工作环境好。
    1.2 设备的工作原理
    ① 预分离
        立窑排出的含尘气体经烟道进入除尘器中心的进气总管,在除尘系统引风机产生的负压作用下由灰斗上方均匀进入除尘器的各个滤室,含尘烟气中的粗颗粒尘由于导流板的拦阻及自身重力的作用直接落入灰斗,实施粉尘预分离。
    ② 过滤
        含尘气体进入滤袋,粉尘被滞留在滤袋内表面,含尘气体则经过滤袋得到净化,净化后的气体进入滤室,然后经由三通切换阀排气通道、出气管道,由排风机排入大气。
    ③ 清灰及自动控制
        除尘器运行一段时间后,滤袋内表面捕集的粉尘增厚,除尘器的运行阻力上升,当增加到一定值后,就需要对滤袋进行清灰,这时微机指令提升切换阀关闭 排气通道,同时打开反吹风管道,在反吹风机的作用下(方向与原气流方向相反)将原来膨胀的滤袋压瘪变形,清除掉滤袋内表面附着的粉尘,清下的粉尘落入灰 斗,经卸灰阀排出,整个清灰过程是分室轮流进行的,不影响除尘器正常工作。
    1.3 设备应用举例
        CXIY立窑袋式除尘器研制成功后,由于其与众不同的优点,很快得到了用户的认可,产品已在江苏、广东、河北、贵州、四川、重庆、江西、山东、宁夏、湖南等地得到应用,均取得了良好的效果。
    φ3.0×11机立窑原来采用了LFEF立窑除尘器,由于设计不合理,该除尘器自投产以来,进风不均匀且常有烧袋现象,滤袋仅两个多月就换一次,粉尘排 放经常超标。该厂于2002年2月份拆除原除尘器,将之换为CXIY-3.0型除尘器,投运后,一直随主机同步运行,经环保部门检测,其粉尘进口浓度 12.3g/m3,排放浓度仅48 mg/m3。使用一年多来,经多次检查,一直无故障运行。对该厂进行经济分析如下:

    (1)系统装机容量83KW,实际耗用约65KW,一年按300天生产计算,电费按0.4元/度计算,全年减少电耗18.72万元。

    4×10-9=4990t
    按每吨粉尘70元计,增加效益4990×70=34.93万元
    (5)增加人员工资按1.5万元/年计。
    (6)全年经济增减34.93+18.72-3.5-5-1.5=43.65万元
    这样增加CXIY立窑除尘器后,扣除费用,还可增收43.65万元。
    2、电除尘
        电除尘也是一种收尘设备,其优点是阻力低(<250Pa)且稳定。缺点是效率受粉尘比电阻值影响较大,存在事故排放,且随着运行时间的推 移,效率大多呈下降趋势。性能好的干法电除尘器,正常天气可实现无烟、无尘排放,被一些业主看好。电除尘主要解决防腐、适应多变工况以及高压绝缘子结露爬 电问题。
    四、除尘器改造及分散扬尘点的集中除尘
    1、除尘器改造
    原有的除尘器外壳仍可利用,但内部结构不好用或需增加过滤风量等原因,可采用留壳的办法进行改造。
    2、分散扬尘点的集中除尘
        水泥生产,从来料破碎、烘干、二磨一烧到包装过程中,还有遍布全线的扬尘点。比如破碎机出料口、库顶、库底、进出料口、包装机、皮带机转运处,提升机入口处或设备卸料口等。
    对这些分散扬尘点,需设置大小,高低合适的风罩抽风,吸入口风速>1m/s,可保证岗位浓度≤6mg/m3的标准。具体治理方案有两种:
    (1)对于车间内扬尘点较集中者,采用多支吸风管道连接集中收尘,风管设计需要符合风量分配合理原则,有时需在阻力较小的支管上设置调节阀,调节风量的分 配。收尘器排风口则安置在车间外或屋顶上,以保证车间内空气的清洁。收尘器采用CXQM气箱脉冲袋除尘器、单机袋收尘器均可。
    (2)另外,对于车间外较分散的扬尘点,建议采用单机收尘,就地治理。

    五、水泥厂主要尘源点的含尘浓度和配套除尘器的选型

    六、结束语
        企业的污染治理,要实施于生产的全过程,国标GB4915-1996,对生产设备大气污染的烟尘(或粉尘)、二氧化硫、氮氧化物(以NO2计)及 氟化物(以总氟计)都有详细规定,且随着环保力度的加大,标准只会越来越严。各企业一定要根据现有设备和扬尘点情况选择确当除尘设备,如果选型不当,不但 浪费严重,而且收尘没效果,甚至影响整个生产工艺。