窯尾大布袋收塵器運行經(jīng)驗和技改

馮士國，何永憲，鐘衛(wèi)東

窯尾大布袋收塵器運行經(jīng)驗和技改

Operational Experience and Technological Modification of Back-end Large-scale Bag Filter

馮士國1，何永憲1，鐘衛(wèi)東2

1 窯尾大布袋設(shè)備情況

河南省豫鶴同力水泥有限公司生產(chǎn)規(guī)模為5000t/d熟料生產(chǎn)線，2005年7月投產(chǎn)運行，配套的窯尾廢氣收塵采用國際先進的在線脈沖噴吹清灰袋式收塵器，設(shè)計風(fēng)量大，收塵效果好，在穩(wěn)定運行情況下優(yōu)于國家水泥行業(yè)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。由于此技術(shù)是剛剛開發(fā)的第一代行噴脈沖窯尾袋除塵器，且在國內(nèi)剛剛應(yīng)用，不免存在許多問題，例如早期破袋，漏風(fēng)率高，甚至漏雨（雨水反吸到袋室內(nèi)）。由于后來生產(chǎn)系統(tǒng)工藝發(fā)生變化，我們綜合考慮找到許多辦法，取得了很好的效果。

2 窯尾大布袋收塵器正常運行的四種工藝狀態(tài)

這四種運行狀態(tài)分別是：（1）余熱發(fā)電、生料磨正常運行狀態(tài)；（2）余熱發(fā)電運行、生料磨不運行狀態(tài)；（3）余熱發(fā)電不運行、生料磨正常運行狀態(tài)；（4）余熱發(fā)電、生料磨都不運行狀態(tài)。公司窯尾余熱發(fā)電鍋爐換熱和生料磨運行烘干都是依靠窯尾廢氣帶出的熱量，以上不同狀態(tài)，窯尾大布袋收塵器進口的廢氣溫度、含塵濃度及大布袋壓差等運行參數(shù)會有所變化，具體見表2。

3 濾袋的選擇

公司窯尾大布袋收塵器濾袋應(yīng)用經(jīng)歷了從原裝進口濾袋到進口濾料國內(nèi)加工濾袋，再到全部應(yīng)用國產(chǎn)化濾袋的過程，當(dāng)然公司窯尾工藝系統(tǒng)也經(jīng)歷了從無余熱發(fā)電鍋爐到有余熱發(fā)電鍋爐的過程，大布袋收塵器的進口廢氣溫度參數(shù)發(fā)生了較大變化（后文敘述）。

3.1 運行前四年窯尾大布袋收塵器采用的進口濾袋

公司窯尾收塵器原裝濾袋采用進口玻纖覆膜濾袋，每條濾袋價值較高，廠家承諾正常工況下使用壽命達到3年以上。但公司在使用該濾袋兩年后，第三年，窯尾大布袋開始出現(xiàn)濾袋破損增加的趨勢，窯尾煙囪經(jīng)常出現(xiàn)粉塵超標(biāo)排放的情況，雖然及時對破損濾袋進行了更換，但初始安裝濾袋還是有破損加劇的趨勢，當(dāng)然也可能與偶爾的異常情況（溫度、壓力等）有一定關(guān)系，但總體感覺進口濾袋正常使用壽命也就在兩年半左右，難以達到三年以上。

表1 窯尾大布袋收塵器的主要技術(shù)參數(shù)

表2 窯尾大布袋收塵器三種運行狀態(tài)及參數(shù)變化

3.2 國產(chǎn)濾袋替代進口濾袋的成功運用

2008年，公司考慮價格的因素開始使用進口濾料國內(nèi)生產(chǎn)的濾袋，價格上比純進口濾袋要低1/4左右，經(jīng)過運行，基本上能達到兩年的使用壽命。

公司余熱發(fā)電系統(tǒng)于2008年開始全年正常運行，正常運行時進入窯尾大布袋收塵器的進口溫度大幅度下降，濾袋承受的熱負荷明顯降低，這種情況下可以考慮更換耐溫等級稍低的（較之原來的進口濾袋）國產(chǎn)濾袋替代進口濾袋。因此在2010年上半年，公司在周期性更換濾袋時，完全應(yīng)用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)濾袋替代進口濾袋，目前已經(jīng)使用一年，從窯尾大布袋收塵器運行壓差和粉塵排放濃度等運行參數(shù)看，使用效果良好，預(yù)期還可使用一年以上，但在價格上國產(chǎn)濾袋只是進口濾袋的1/2還低些。費用計算結(jié)果，余熱發(fā)電投運后，采用進口濾袋和國產(chǎn)濾袋使用周期差不多（都按兩年計算），全部更換國產(chǎn)袋可節(jié)省大修費用4576條×450元（節(jié)省）/條=205.92萬元，分?jǐn)們赡辏磕旯?jié)約大修費用103萬元。

4 影響窯尾大布袋收塵器正常運行（異常超標(biāo)）的因素

4.1 噴吹清灰機構(gòu)的設(shè)計、制造及安裝缺陷對收塵器的影響

從2005年7月試生產(chǎn)到2006年上半年，公司窯尾開始出現(xiàn)廢氣煙囪排塵能夠視覺看到的情況，從經(jīng)驗判斷窯尾大布袋肯定出現(xiàn)設(shè)備問題，經(jīng)過認(rèn)真排查，發(fā)現(xiàn)局部濾袋出現(xiàn)破損,而且從公司的廢氣處理系統(tǒng)運行參數(shù)（溫度、壓力、含塵濃度）看，沒有出現(xiàn)較為明顯的異常情況。

經(jīng)過排查，確認(rèn)濾袋破損不屬于濾袋質(zhì)量問題，而是因為在線高壓氣噴吹管的安裝以及濾袋與花板孔的結(jié)合部位的設(shè)計存在一定缺陷，造成高壓反吹氣流未對準(zhǔn)濾袋中心，濾袋破損部位正是氣流吹偏部位。針對此缺陷，公司做了兩方面改進，一是重新調(diào)整噴吹管噴孔位置，確保每個噴孔噴吹出的氣流處于濾袋的中心，不吹偏而傷及濾袋；二是對濾袋與花板孔結(jié)合部位進行改造（見5.1），增加新型防吹護套，確保每條濾袋不被高壓氣流吹破，并對吹破的濾袋全部進行了更換。

經(jīng)過以上調(diào)整和技術(shù)改進后，公司濾袋未再出現(xiàn)過因高壓反吹清灰氣流吹偏而破袋的情況。

4.2 雨雪天氣對收塵器的影響

因公司窯尾大布袋收塵器箱體頂部（安裝有44個換袋氣室頂蓋，每個氣室兩個頂蓋，共22個氣室）在設(shè)計上沒有考慮防雨雪設(shè)施，而設(shè)計上每個氣室頂蓋與箱體頂板距離只有50mm，這樣下大雨時，氣室頂蓋之間的縫隙很容易被雨水淹沒，而當(dāng)氣室頂蓋密封不嚴(yán)時，因窯尾大布袋收塵器處于負壓工況，雨水很容易從氣室頂蓋的密封不嚴(yán)處倒吸進收塵器內(nèi)部，造成濕袋和糊袋現(xiàn)象，致使收塵器運行壓差升高，濕袋或糊袋濾袋很快因壓差過大而破損（壓差從1200Pa上升到2000Pa左右），導(dǎo)致窯尾大布袋收塵器超標(biāo)運行及灰斗進水濕壁積料等不正常運行狀態(tài)。針對以上情況，公司曾考慮在收塵器頂部安裝防雨棚，但因濾袋骨架為6m長，所以防雨棚高度至少應(yīng)在6m以上，并且收塵器頂部面積較大，收塵器原設(shè)計上也沒有考慮支撐超高度、超大面積的防雨棚支撐負荷，設(shè)計安裝難度大；即便設(shè)計安裝后，這種超高、超大面積的防雨棚的運行風(fēng)險極大（承受大風(fēng)天氣下的風(fēng)場荷載極大，易造成雨棚被大風(fēng)掀翻等事故），因此放棄了在窯尾大布袋頂部安裝防雨棚的設(shè)想。公司在換袋氣室頂蓋結(jié)構(gòu)上進行了改造，徹底解決了大雨天氣影響收塵器穩(wěn)定運行的問題（見5.2）。

4.3 相關(guān)運行參數(shù)和要素對收塵器的影響

4.3.1 異常狀態(tài)下收塵器進口溫度的影響

公司窯尾大布袋收塵器使用的濾袋（無論國內(nèi)或進口濾袋），正常工況下承受溫度220℃以下；溫度超過220℃時，持續(xù)時間不超過5min；瞬間溫度不能超過240℃。若大布袋收塵器進口廢氣溫度經(jīng)常出現(xiàn)超過220℃且持續(xù)時間較長（操作10min）或經(jīng)常出現(xiàn)瞬間溫度超過240℃的情況，則會導(dǎo)致大布袋進口幾個氣室的部分濾袋燒損而破裂，從而導(dǎo)致窯尾大布袋收塵器出口廢氣粉塵超標(biāo)排放。

從表2中列出的四種狀態(tài)可以看出，在生料磨不運行期間，如果增濕塔不能及時噴水降溫，窯尾大布袋收塵器進口廢氣溫度就會持續(xù)高溫（超過220℃）或瞬間溫度急劇上升（超過240℃），從而燒壞濾袋并出現(xiàn)窯尾大布袋粉塵超標(biāo)排放情況。這種情況應(yīng)通過增濕塔的穩(wěn)定運行（及時噴水并霧化良好，降溫正常）和窯尾系統(tǒng)的工藝穩(wěn)定來控制窯尾大布袋收塵器的進口廢氣溫度，使之穩(wěn)定在220℃以下，確保不燒濾袋。

4.3.2 噴吹清灰壓縮空氣壓力的影響

噴吹清灰壓縮空氣的壓力調(diào)整以達到濾袋的清灰效果即可，不是越高越好。當(dāng)壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)過低時，清灰效果差，容易糊袋，大布袋運行壓差高，也影響收塵效果；當(dāng)壓縮空氣壓力過高時，清灰效果比較好，但容易將濾袋吹爛或縮短濾袋使用壽命。從公司運行經(jīng)驗看，反吹壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)為0.35～0.4MPa較為合適，既能達到清灰效果，又能保證濾袋的使用壽命。

4.3.3 噴吹壓縮空氣中水分的影響

壓縮空氣中含有一定的水分，當(dāng)水分過大時，噴吹清灰時壓縮空氣中水分直接附著到濾袋內(nèi)表面，會影響收塵器的收塵效率。因此應(yīng)經(jīng)常檢查壓縮空氣系統(tǒng)的干燥器是否正常運行，并對窯尾大布袋收塵器之前的供氣氣包定時放水，保證進入大布袋收塵器噴吹系統(tǒng)的壓縮空氣比較干燥，確保不糊袋（壓縮器站應(yīng)有冷凍干燥機，應(yīng)說明壓縮空氣質(zhì)量不符合要求時才采取的措施）。

4.3.4 冬季寒冷氣候的影響

公司處于黃河以北，冬季氣候寒冷，夜間氣溫經(jīng)常在-5℃以下，壓縮空氣中水分不及時排出時，即便壓縮空氣管路有保溫層，也經(jīng)常發(fā)生壓縮空氣管路積水凍冰堵塞情況，導(dǎo)致窯尾大布袋收塵器清灰系統(tǒng)失靈，大布袋運行壓差急劇上升，直接影響收塵效果和濾袋使用壽命。這種情況在每年冬季的運行中都會發(fā)生幾次，因處理及時，沒有造成嚴(yán)重后果。

以上情況的預(yù)防措施有，對壓縮空氣管路在入冬前要檢查保溫層，出現(xiàn)問題及時恢復(fù)；冬季對壓縮空氣儲罐的防水次數(shù)要加密，確保儲氣罐（或儲氣包）內(nèi)不積水；對壓縮空氣調(diào)節(jié)閥等不適合保溫部位應(yīng)安裝外部密閉保溫或加熱裝置，防止該部位積水凍冰堵塞。

出現(xiàn)以上情況，應(yīng)采取措施及時解凍，確保壓縮空氣短時間暢通，公司的具體辦法是，找到凍冰堵塞部位，直接用汽油燈加熱解凍，短時間內(nèi)解凍并疏通壓縮管路，確保清灰系統(tǒng)正常運行；若凍冰部位難發(fā)現(xiàn)，解凍時間長，建議生產(chǎn)系統(tǒng)暫時停產(chǎn)，待解凍后，再投入運行，以確保濾袋的使用壽命和窯尾大布袋收塵器的安全穩(wěn)定運行。

5 技術(shù)改造措施

5.1 濾袋與花板孔的結(jié)合部位的技術(shù)改造

5.1.1 改造前結(jié)構(gòu)（圖1a）

5.1.2 改造后結(jié)構(gòu)（圖1b）

5.1.3 改造前的缺陷和改造后的效果

防護套（圖2）高度500mm，口徑135mm，厚度3mm，上面均布30×5通氣口，通氣口保留上部一邊直接沖壓后向內(nèi)彎折，使壓縮空氣在噴吹時向濾袋內(nèi)部折射，既能保證濾袋口部不被壓縮空氣直接損壞，又不影響濾袋透氣性。結(jié)構(gòu)簡單，安裝簡便，直接套在濾籠上即可，但在加工時應(yīng)注意外部不能有突起、毛刺等缺陷，防止損壞濾袋。

應(yīng)用后袋收塵阻力基本沒有變化，濾袋口部及邊壁被吹破現(xiàn)象幾乎沒有再出現(xiàn)，保證了袋收塵器的正常使用效果，提高了袋收塵器運轉(zhuǎn)率。

5.2 頂部換袋蓋板結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造

5.2.1 改造前結(jié)構(gòu)（圖3a）

5.2.2 改造后結(jié)構(gòu)（圖3b）

5.2.3 改造前的缺陷和改造后的效果

改造前由于相鄰蓋板間距不足100mm，但長度超過了2m，加之頂板部分水平度不高，個別地方甚至有凹陷，在下大雨時積水不能很快排出，在這些部位存積一定高度的積水。而蓋板和頂板之間的高度不足40mm，在負壓環(huán)境下，雨水會通過蓋板密封不嚴(yán)處吸入大布袋收塵器氣室內(nèi)，雨水淋濕濾袋，造成“糊袋”，嚴(yán)重時甚至?xí)氯叶?，必須通過人工輔助清理，嚴(yán)重影響窯尾大布袋收塵器的正常運行和收塵效果。并且大布袋收塵器壓差的增高還會增加排風(fēng)機的電能消耗，造成資源的浪費。

本方案結(jié)構(gòu)簡單，改造難度小，并且不會影響袋收塵的正常運行，在袋收塵正常運行時逐步分室改造即可。由于密封形式由原來的密封條直接套在立板上改為密封條粘結(jié)在蓋板上，不會因檢查或檢修而必須每次都重新安裝密封條，增加了密封條的使用壽命，改善了密封效果（改造后袋收塵壓差較改造前降低了100Pa左右）。增加了袋收塵頂板和蓋板間的有效高度，使得積水進入袋收塵器的機會大大降低，可有效避免“糊袋”現(xiàn)象的發(fā)生，保證了袋收塵器的正常運行和收塵效果。需要注意的是，立板較高，在焊接時應(yīng)滿焊且不能有砂眼、漏焊等現(xiàn)象，密封條接口處和彎折處尤其應(yīng)注意粘結(jié)效果，不能有縫隙和破損現(xiàn)象，否則會影響改造效果。

6 窯尾大布袋收塵器運行6年來的經(jīng)驗

（1）新型干法水泥窯配套余熱發(fā)電系統(tǒng)后，正常工況下窯尾大布袋的進口溫度大大降低，穩(wěn)定降低了系統(tǒng)風(fēng)量，加上采用國產(chǎn)濾袋，水泥行業(yè)窯尾大布袋收塵器檢修成本大大降低。

（2）嚴(yán)格控制好大布袋收塵器進口廢氣溫度，尤其在生料磨不運行期間，要確保增濕塔噴水降溫系統(tǒng)及時投入運行，確保窯尾大布袋進口廢氣溫度低于220℃；高于220℃且低于240℃的時段不得超過5min，瞬間不得超過240℃，否則會出現(xiàn)燒袋情況，導(dǎo)致超標(biāo)排放粉塵。

（3）嚴(yán)格控制反吹清灰壓縮空氣壓力，過大會緩慢傷及濾袋，降低濾袋壽命；過小則清灰效果差，大布袋運行壓差高，降低收塵效率。按照公司幾年來的運行經(jīng)驗，反吹清灰壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)為0.35～0.4MPa較為合適，既能達到清灰效果，又能保證濾袋的使用壽命。

（4）北方地區(qū)，冬季注意壓縮空氣管路的保溫和防凍結(jié)冰、定時排水等，確保窯尾大布袋收塵器壓縮空氣清灰系統(tǒng)的正常運行。

（5）通過采取在濾袋與花板孔的結(jié)合部位安裝防護套的技術(shù)改造措施，徹底消除了壓縮空氣反吹對濾袋的直接損傷，大大延長了濾袋的使用壽命。

（6）低成本投入的氣室頂蓋板結(jié)構(gòu)改造措施徹底解決了密封和防雨難題，也穩(wěn)定了運行工況（窯尾大布袋收塵器運行壓差穩(wěn)定），有效地保證了濾袋的正常使用周期。

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趙 蓮