淺議水泥廠窯尾“電”改“袋”技術(shù)

李　勇，王　林，于浩波，任　鵬，王明紅，徐忠升

淺議水泥廠窯尾“電”改“袋”技術(shù)

Discussion on Changing Kiln'Esp'to 'Bag Filter'in Cement Plant

李勇1，王林2，于浩波1，任鵬1，王明紅1，徐忠升3

分析了窯尾電收塵器粉塵排放不達(dá)標(biāo)需要改造的主要原因，介紹了電收塵器更新改造的幾種可行的方案，認(rèn)為利用現(xiàn)有殼體改造成袋收塵器是比較合理的方案，并闡述了改造過程中需要重視的幾個問題。

窯尾電收塵器；脈沖噴吹袋收塵器；氣流分布；

1　電收塵器現(xiàn)狀

水泥廠窯尾粉塵排放量約占排放總量的1/3以上，降低窯尾污染物的排放，對保護(hù)水泥廠的大氣環(huán)境至關(guān)重要。目前窯尾收塵系統(tǒng)采用電收塵器的粉塵排放濃度，多數(shù)達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，其中因素很多，情況也很復(fù)雜，歸納起來，主要有以下幾個方面：

（1）設(shè)計選型不當(dāng)

有的設(shè)計者在選用電收塵器時，只是根據(jù)廠家產(chǎn)品樣本中所標(biāo)明的風(fēng)量和截面積來確定電收塵器的規(guī)格，而不考慮煙氣和粉塵的性質(zhì)以及收塵極板總面積等主要因素，所以確定的設(shè)計參數(shù)，如驅(qū)進(jìn)速度和比集塵面積等主要參數(shù)往往取值不當(dāng)，致使電收塵器的規(guī)格偏小、處理風(fēng)量能力不夠，造成收塵效率低，達(dá)不到國家的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）處理煙氣量增大

現(xiàn)在不少水泥廠為了提高窯的產(chǎn)量，對原有的生產(chǎn)線進(jìn)行了技術(shù)改造，如將濕法生產(chǎn)改為干法生產(chǎn)、改造現(xiàn)有的預(yù)熱器、增設(shè)分解爐和擴(kuò)大回轉(zhuǎn)窯燒成帶等。經(jīng)技術(shù)改造后，相應(yīng)風(fēng)量也增大，而電收塵器的規(guī)格未相應(yīng)擴(kuò)大，致使收塵效率降低，粉塵排放濃度達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）國家排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高

1996年以前投產(chǎn)電收塵器是按排放濃度≤100mg/m3（標(biāo)）設(shè)計的，現(xiàn)在要求執(zhí)行修訂后的新標(biāo)準(zhǔn)（GB4915-2004）≤50mg/m3（標(biāo)），排放不達(dá)標(biāo)是必然的。如果排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高到30mg/m3（標(biāo)），現(xiàn)有的電收塵器達(dá)標(biāo)將更加困難。

（4）窯尾收塵系統(tǒng)發(fā)生變化

新型干法水泥生產(chǎn)線一般將窯尾煙氣用于原料烘干，所謂的窯尾廢氣處理系統(tǒng)實際上是包括原料粉磨兼烘干設(shè)備的收塵系統(tǒng)。這一措施可一舉兩得，既烘干了物料，節(jié)約了能源，又對煙氣進(jìn)行了調(diào)質(zhì)，降低了粉塵的比電阻。但是由于原料粉磨設(shè)備的生產(chǎn)能力大于窯的生產(chǎn)能力，因而窯尾電收塵器會經(jīng)常工作在原料磨“?！焙汀伴_”兩種工作狀態(tài)，即所謂的“獨立操作”和“聯(lián)合操作”。一般情況下，在獨立操作時，應(yīng)將煙氣溫度降到150℃以下，露點溫度達(dá)到45℃以上；在聯(lián)合操作時，應(yīng)使磨機(jī)的出口煙氣溫度降到90℃左右，露點溫度達(dá)到55℃以上，兩種煙氣混合后的煙氣溫度不得＞130℃，溫度越低，收塵效果越好，露點溫度應(yīng)≮45℃。這一收塵系統(tǒng)只要增濕塔運(yùn)行正常，電收塵器一般不存在大的問題。但是近些年來，由于國家嚴(yán)格要求企業(yè)執(zhí)行節(jié)能減排的政策，所以水泥行業(yè)大力推行低溫發(fā)電技術(shù)，因此窯尾收塵系統(tǒng)相應(yīng)有所變化，使得窯尾收塵系統(tǒng)更為復(fù)雜，給電收塵器的運(yùn)行帶來更多的不確定因素，這也是部分窯系統(tǒng)電收塵器不達(dá)標(biāo)的主要原因之一。

（5）制造和安裝質(zhì)量方面

電收塵器在制造方面存在誤區(qū)，不少人認(rèn)為電收塵器的技術(shù)含量不高，不是精密度要求很高的金屬結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品，只要是個機(jī)械廠，不論規(guī)模大小都能制造。所以在很多正規(guī)大型電收塵器制造廠的周圍，派生出許多小型制造廠。很長一個時期，正規(guī)廠任務(wù)十分飽滿，一部分產(chǎn)品自然分流到一些小廠，故而出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。加之有的廠又無嚴(yán)格的檢驗制度，其產(chǎn)品確實難以保證達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

安裝方面，問題尤為嚴(yán)重。有些安裝隊伍并不是專業(yè)的，好多都是臨時拼湊成的，技術(shù)水平不高，也缺少責(zé)任心。有的對電收塵器一知半解，安裝前既無施工組織計劃，也不作開工報告，施工現(xiàn)場混亂無序。而且施工過程中，用戶缺乏監(jiān)督，必然留下許多不能達(dá)標(biāo)的隱患。

（6）操作和管理水平跟不上

有的廠家對收塵器“三分技術(shù)，七分管理”的理念認(rèn)識不足，對電收塵器未制訂嚴(yán)格和科學(xué)的操作、維護(hù)、管理規(guī)程，以致設(shè)備故障頻繁，不能及時排除，而且備品和備件也跟不上。有的廠由于技術(shù)力量不足，一時又找不到能承擔(dān)收塵設(shè)備改造或維修的單位，致使收塵效率愈來愈低。由于制造和安裝給電收塵器帶來先天不足，如果后天的維護(hù)管理也跟不上，必將致使電收塵器長期帶病運(yùn)行，這種情況是有些電收塵器不被看好的主要原因之一。

此外，還有收塵系統(tǒng)設(shè)計不合理、煙氣調(diào)質(zhì)裝置未充分發(fā)揮作用、高壓電源裝置性能低劣和對收塵工作重視不夠等因素?？傊?，電收塵器排放不達(dá)標(biāo)的原因很多，而且各個企業(yè)的情況也是千差萬別。所以，目前水泥廠窯尾電收塵器都面臨改造和更新的課題。

2　改造現(xiàn)有電收塵器使之排放達(dá)標(biāo)的方案

改造現(xiàn)有電收塵器的多種方案：

（1）對電收塵器本體進(jìn)行改造

這一方案以往采用最為普遍，主要是增加收塵極板的面積，如增加新的電場、電場高度和電場的通道數(shù)以及并聯(lián)一臺或串聯(lián)一臺新的電收塵器等。但是這一方案往往受場地條件和煙氣粉塵性質(zhì)的制約，難以保證達(dá)到國家日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)在已很少采用。

（2）將現(xiàn)有的電收塵器全部拆除，更換為袋收塵器

這一方案雖然達(dá)標(biāo)可靠，但投資較大，停產(chǎn)時間也長，很不經(jīng)濟(jì)，所以這一方案一般不被采用。

（3）利用現(xiàn)有電收塵器的殼體改造成電、袋組合式收塵器

如果這一方案在保留前面電場的情況下還有足夠的空間布置濾袋，是可以考慮的；但是如果空間不夠，還要留出前面電場，用提高過濾風(fēng)速的辦法勉強(qiáng)布置下濾袋，實際效果是否真的很理想，筆者持謹(jǐn)慎的態(tài)度。

（4）利用現(xiàn)有電收塵器的殼體改造成袋收塵器

這一方案不僅投資省，改造周期短，而且已有許多改造成功的實例，同時袋收塵技術(shù)還在不斷進(jìn)步和發(fā)展，使用和管理經(jīng)驗也日益豐富，所以這一方案最為切實可行。即使執(zhí)行排放濃度≤30mg/m3（標(biāo)）的標(biāo)準(zhǔn)也十分有保證。本文就這一方案進(jìn)一步加以闡述。

3　電收塵器改造更新為袋收塵器應(yīng)重視的問題

改造實施步驟首先要收集改造所需要的原始資料，如窯生產(chǎn)工藝設(shè)備的類型、、規(guī)格、產(chǎn)量、處理煙氣量、煙氣溫度（包括正常和最高溫度）、進(jìn)口干煙氣含塵濃度、露點或含濕量、工作壓力、當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門允許的排放濃度、海拔高度和主要氣象資料以及現(xiàn)有收塵系統(tǒng)的現(xiàn)狀和設(shè)備的完好情況等。用戶提供的技術(shù)數(shù)據(jù)一般都偏高（如風(fēng)量和進(jìn)口含塵濃度等），所以首先要將用戶提供的數(shù)據(jù)與已掌握的同類設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，必要時還要進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。此外，還應(yīng)重視以下幾方面的問題。

（1）改善和優(yōu)化氣流分布

氣流分布對電收塵器的重要性一般都比較重視，但對袋收塵器的氣流分布認(rèn)識不足，認(rèn)為袋收塵器的氣流分布靠濾袋的阻力可自行均勻分配，從理論上講這種觀點是成立的，但是實際的運(yùn)行情況并非如此。根據(jù)有的袋收塵器測試結(jié)果，其氣流分布很不均勻，嚴(yán)重的局部風(fēng)速比設(shè)計風(fēng)速高6倍以上，由于高速氣流沖刷濾袋，致使部分濾袋過早破損，所以說氣流分布的均勻性對袋收塵器極為重要。要使進(jìn)入袋收塵器的氣流均勻分配到各個室，最理想的措施是進(jìn)行氣流模擬實驗。建議模擬實驗采用CFD （Computer Fluid Dynamics）技術(shù)，快速且直觀。

（2）根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)決定設(shè)計方案

國內(nèi)電收塵器類型五花八門，設(shè)備投入使用時間長短不一，設(shè)備完好情況參差不齊，每次改造都要認(rèn)真評估原收塵器的情況，最好的評估方法就是根據(jù)原設(shè)計圖紙配合實地測量。做到第一手?jǐn)?shù)據(jù)真實可靠，不能僅僅根據(jù)原設(shè)計圖紙草率改造，因為設(shè)備的實際情況往往與設(shè)計圖紙多少都會有出入。根據(jù)該設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)特點采用最合理的設(shè)計，可以最大限度地使用原來的部件，并使改造后的指標(biāo)達(dá)到最佳。

設(shè)計方案的另一個非常重要的考量就是要最大限度地方便施工，縮短施工時間，水泥廠通常很重視運(yùn)轉(zhuǎn)率，對停窯時間控制很嚴(yán)格，而一個好方案的電改袋就能很好地滿足水泥廠短暫的停窯時間。以我們公司承接的電改袋項目為例，不論是2500t/d還是5000t/d，改造時間都很好地控制在10～17d之間。

（3）控制進(jìn)袋收塵器的溫度

新型干法窯的廢氣溫度＞320℃，現(xiàn)在普遍采用的玻纖覆膜或p84等高溫濾料，長期耐用溫度也不能＞260℃，不經(jīng)過降溫處理，顯然無法直接進(jìn)入袋收塵器。無論廢氣降溫措施是用于烘干物料還是用于余熱發(fā)電，或是采用其他降溫措施，都要嚴(yán)格控制進(jìn)入袋收塵器的溫度，防止超溫?zé)偷蜏睾氖鹿?，所以一定要設(shè)置完善和可靠的溫度監(jiān)控設(shè)施。窯尾主要采用增濕塔噴水與管道噴水；對窯頭電改袋的降溫主要是采用空冷器與篦冷機(jī)噴水兩種方式，如果該生產(chǎn)線有余熱發(fā)電，則筆者建議采用篦冷機(jī)噴水的方式，既經(jīng)濟(jì)又能有效地應(yīng)急。另外，還要注意“結(jié)皮”和“跑黃料”，這不是簡易噴水裝置能勝任的，新一代噴水系統(tǒng)要從噴槍的布置、噴射角度乃至最重要的智能控制做全面的更新，這就對噴水設(shè)備提出了更高的要求。

（4）改造或更換排風(fēng)機(jī)

袋收塵器的阻力比電收塵器大得多，一般有4～5倍之差，排風(fēng)機(jī)的壓頭至少要能達(dá)到3500Pa，所以改造之前要仔細(xì)評估排風(fēng)機(jī)的能力。如果原有的排風(fēng)機(jī)的壓頭富余量較大，也許只要提高風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就能滿足需要。

若排風(fēng)機(jī)的壓頭與袋收塵器的阻力相距較大，就需要更換大壓頭的風(fēng)機(jī)，千萬不能為省投資而將就使用。因為袋收塵器的阻力是個動態(tài)值，新的濾袋阻力較低，隨著運(yùn)行時間的延長，阻力會有所增大。如果風(fēng)機(jī)的壓頭不能克服收塵器的阻力，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量就會降低，輕則影響窯的產(chǎn)量，重則可能使窯停產(chǎn)。

4　結(jié)語

中材裝備集團(tuán)有限公司（原天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司）開發(fā)的窯尾脈沖袋收塵器，在哈爾濱天鵝水泥公司6號窯尾成功應(yīng)用后，又成功地應(yīng)用在多條5000t/d水泥生產(chǎn)線上。近幾年來又先后將此技術(shù)用于窯尾和窯頭電收塵器的改造，如天瑞集團(tuán)汝州5000t/d、2500t/d和4000t/d、金隅贊皇、金隅鼎新鹿泉、蒙西海拉爾2500t/d等水泥廠窯尾的電改袋，焦作5000t/d水泥廠窯頭電改袋等工程，以及剛剛改造完成的曲寨2500t/ d窯尾、窯頭收塵器都取得了良好的效果。

隨著脈沖噴吹清灰袋收塵器技術(shù)的不斷發(fā)展和高溫濾料質(zhì)量的提高，以及窯尾“電”改“袋”的技術(shù)日益成熟和操作經(jīng)驗的日漸豐富，相信窯尾電改袋技術(shù)會發(fā)展更快，有更廣闊的前途。

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2012-12-26； 編輯：呂 光