電收塵改電袋復(fù)合除塵器的技術(shù)研究

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(大同煤礦集團(tuán) 建材有限責(zé)任公司，山西 懷仁 038300)

引言

當(dāng)前，我國(guó)大氣環(huán)境形勢(shì)十分嚴(yán)峻，國(guó)家對(duì)大氣質(zhì)量的控制越來(lái)越嚴(yán)，新修訂的GB 4915—2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已于2014年3月1日起正式實(shí)施。其中規(guī)定，現(xiàn)有企業(yè)自2015年7月1日起，新建水泥生產(chǎn)線水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)，烘干機(jī)、烘干磨、煤磨及冷卻機(jī)等設(shè)備，顆粒物最高允許排放濃度30 mg/m3；破碎機(jī)、磨機(jī)、包裝機(jī)及其他通風(fēng)生產(chǎn)設(shè)備，顆粒物最高允許排放濃度為20 mg/m3。在一些重點(diǎn)地區(qū)更加嚴(yán)格，分別達(dá)到20 mg/m3和10 mg/m3。這就對(duì)除塵設(shè)備的性能和可靠性提出了更高的要求。國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)的收塵器運(yùn)行狀況不佳，不能滿足國(guó)家的換標(biāo)要求，而電收塵器收塵效果差的問(wèn)題尤為突出。在這種情況下，多數(shù)企業(yè)對(duì)電收塵器實(shí)施了改造，有的將電收塵改為長(zhǎng)袋脈沖式袋收塵，有的將電收塵改為多電場(chǎng)的電收塵，有的將電收塵改為電袋復(fù)合收塵器。

我公司從2010年建廠至今，窯頭電收塵器運(yùn)行情況一直不穩(wěn)定，維修維護(hù)費(fèi)用也高。為了達(dá)到大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)劃對(duì)窯頭電收塵進(jìn)行改造。是電改電，電改袋，還是電改電袋復(fù)合式的除塵器，哪個(gè)收塵效果更好、運(yùn)行更穩(wěn)定、更經(jīng)濟(jì)呢?研究分析認(rèn)為，從技術(shù)理論和經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)講，電改電更具有發(fā)展?jié)摿?，而企業(yè)普遍選擇電袋復(fù)合式的改造方案，主要是考慮電收塵器的合理運(yùn)行工況范圍太窄，不好操控，而電袋復(fù)合式收塵器更穩(wěn)妥，更具有現(xiàn)實(shí)推廣意義?，F(xiàn)就我公司電收塵器換標(biāo)改造的一些研究進(jìn)行探討。

1 電收塵器的現(xiàn)狀分析

1.1 工作機(jī)理

電收塵器是利用強(qiáng)電場(chǎng)使固體和液體懸浮粒子與氣體分離的一個(gè)電氣系統(tǒng)。在這個(gè)電氣系統(tǒng)中通以高壓直流電，利用陰陽(yáng)極的幾何形狀不同，在極間產(chǎn)生強(qiáng)大的不均勻電場(chǎng)，使周圍的氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生大量的電子和正負(fù)離子。當(dāng)含塵氣體進(jìn)入電場(chǎng)后，粉塵在這些電子和離子的作用下，將以極快的速度荷電并在電場(chǎng)力的作用下迅速趨向與其極性相反的電極，最后放出電荷并吸附到集塵電極上。通過(guò)振打裝置的打擊，這些粉塵脫落到下部灰斗，經(jīng)排灰裝置排出。

1.2 電收塵存在的問(wèn)題

(1)電收塵的運(yùn)行效果受含塵氣體的成分、物理化學(xué)性能的不同而變化，特別是受含塵氣體的比電阻的影響最為直接。水泥窯爐工況的變化對(duì)含塵氣體溫度、濕度的影響尤為突出，所以電收塵器對(duì)水泥窯的操作要求很高；由于來(lái)料變化、操作不當(dāng)?shù)仍?，時(shí)常出現(xiàn)300 ℃以上的高溫?zé)煔?，長(zhǎng)期的高溫運(yùn)行導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)件變形甚至損壞。

(2)電收塵器易受斷線、掉錘、絕緣件和供電設(shè)備質(zhì)量事故的影響而降低效率甚至失效。

(3)收塵效率與積塵面積呈指數(shù)關(guān)系，以四電場(chǎng)為例，第1電場(chǎng)的除塵效率已達(dá)82.6%，后級(jí)3個(gè)電場(chǎng)(2～4電場(chǎng))對(duì)收塵的貢獻(xiàn)小，設(shè)備利用率極低，即有75%的設(shè)備僅僅收集很少的粉塵。

1.3 電收塵與袋收塵對(duì)比的不足

相比之下，袋收塵器受水泥窯的工況影響小，運(yùn)行穩(wěn)定，除塵效率可達(dá)99.9%以上，煙氣的排放濃度可滿足30 mg/m3。但是，袋收塵器對(duì)含塵氣體溫度的要求苛刻，很難滿足水泥窯頭的工藝要求。

2 電袋復(fù)合型除塵器的理論研究

2.1 工作機(jī)理

電袋復(fù)合收塵器是電除塵與布袋除塵有機(jī)結(jié)合的一種新型的高效除塵器。電除塵器改為電袋復(fù)合除塵器是保留原電除塵器第一電場(chǎng)(以下簡(jiǎn)稱“電區(qū)”)，拆除后面電場(chǎng)，充分利用原電除塵器的結(jié)構(gòu)，合理布置袋除塵單元(以下簡(jiǎn)稱“袋區(qū)”)，這是電改電袋復(fù)合除塵器工作的關(guān)鍵。電除塵器的多個(gè)電場(chǎng)中第1電場(chǎng)的粉塵捕集量最大(可達(dá)80%以上)，后面幾個(gè)電場(chǎng)改為袋除塵器，這樣大量煙塵被電場(chǎng)區(qū)收集后，進(jìn)入濾袋區(qū)含塵濃度只占總量的20%以下，實(shí)現(xiàn)電除塵與布袋除塵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。兩者有機(jī)結(jié)合后，與現(xiàn)有的除塵設(shè)備相比，前級(jí)電除塵的除塵效率高，后級(jí)布袋除塵器的工作壓力會(huì)大大改善，減小了濾袋阻力，清灰周期長(zhǎng)，延長(zhǎng)了濾袋使用壽命。

2.2 電袋復(fù)合型收塵器的主要技術(shù)特點(diǎn)

電袋復(fù)合除塵器的效率能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，不受煙氣工況影響，對(duì)粉塵比電阻有很寬的適應(yīng)范圍，煙塵排放濃度可以長(zhǎng)期穩(wěn)定在30 mg/m3以下；電袋復(fù)合除塵器的運(yùn)行阻力低(一般≤1 200 Pa)，降低了除塵器阻力后可減少風(fēng)機(jī)電耗；清灰周期長(zhǎng)，氣源消耗小，節(jié)能效果顯著。由于濾袋收集的粉塵量少，阻力上升緩慢，其清灰周期是純袋除塵器的2倍以上，壓縮空氣耗氣量不到純袋除塵器的1/3，節(jié)省了空壓機(jī)電耗；濾袋使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低。

2.3 理論分析

GB 4915—2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求確保水泥窯顆粒物排放濃度低于30 mg/m3，同時(shí)我國(guó)的PM2.5標(biāo)準(zhǔn)也擬于2016年生效。袋除塵器依靠濾袋的機(jī)械過(guò)濾，由于濾料的自身特點(diǎn)，很難收集PM2.5和PM10等特別細(xì)微的顆粒。國(guó)外的一些研究表明，針對(duì)袋收塵專門研究出了一種能起到荷電作用的預(yù)荷電器，從而降低袋收塵的壓降。對(duì)于電袋復(fù)合收塵器來(lái)講，電區(qū)就可以使經(jīng)過(guò)它的粉塵顆粒起到荷電的作用，使得大顆粒與小顆粒之間進(jìn)行電凝并，降低了亞微米級(jí)別的微顆粒穿過(guò)濾袋的幾率，避免了糊袋，從而最終使得電袋復(fù)合收塵器與單純的袋收塵相比濾袋阻力降低不少。因此，電袋復(fù)合除塵器能實(shí)現(xiàn)更高要求的排放。

3 本公司窯頭電收塵改造方案

3.1 電收塵器的現(xiàn)狀分析

我公司窯頭電除塵器原始工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

3.2 改造方案

(1)電收塵本體的改造。保留原有殼體、灰斗、排灰、進(jìn)氣口，拆除第2～4電場(chǎng)內(nèi)部件、頂梁及密封蓋、防雨蓋等頂部部件，拆除高壓電源、極板懸吊梁。保留并修復(fù)第1電場(chǎng)，利用拆除第2～4電場(chǎng)后的空間共增加6個(gè)袋室，并增加花板、濾袋、袋籠、凈氣室、噴吹系統(tǒng)、提升閥等部件，將其改造為電袋除塵器。為了降低成本，進(jìn)、出氣口及非標(biāo)管道、側(cè)板、灰斗及輸灰系統(tǒng)、基礎(chǔ)均不用改動(dòng)。

表1 窯頭電除塵器原始工藝參數(shù)

(2)花板和噴吹管整體制作?；ò宀捎眉す馇懈睿\為分節(jié)式；在車間內(nèi)進(jìn)行花板與噴吹管預(yù)組裝，脈沖閥與氣包預(yù)組裝，并通壓縮空氣檢測(cè)氣密；凈氣室及出風(fēng)煙道采用瓦楞板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)組裝好后，整體起吊、安裝。

(3)從工藝角度考慮，針對(duì)我公司余熱發(fā)電系統(tǒng)暫未啟用的實(shí)際情況，為確保進(jìn)入除塵器煙氣的最高溫度不超過(guò)濾袋允許溫度，在除塵器前應(yīng)增設(shè)煙氣冷卻設(shè)備，防止電區(qū)極板因高溫而變形。而且在“電區(qū)”通往袋區(qū)的頂部設(shè)計(jì)1個(gè)電場(chǎng)上部密封蓋，在密封蓋上開孔并安裝旁路保護(hù)系統(tǒng)，這樣在窯系統(tǒng)工藝狀況出現(xiàn)異常，煙氣溫度超過(guò)袋區(qū)工作條件時(shí)，旁路閥門自動(dòng)打開，煙氣將只經(jīng)過(guò)電區(qū)除塵而不經(jīng)過(guò)袋區(qū)，可以有效地保護(hù)濾袋。

(4)由于設(shè)備負(fù)壓增加，頭排風(fēng)機(jī)需進(jìn)行改造，改造后風(fēng)機(jī)流量不變，全壓在原基礎(chǔ)上增加1 500 Pa；壓縮空氣流量必須保證在5 m3/min以上，壓力>0.45 MPa，如不能滿足需增加空壓機(jī)，且空壓機(jī)必須保證一用一備。

3.3 改造后電袋復(fù)合除塵器技術(shù)參數(shù)

電除塵器改為電袋復(fù)合除塵器后的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

4 電收塵改電袋復(fù)合收塵器現(xiàn)場(chǎng)方案

4.1 收塵器結(jié)構(gòu)改造

為保證煙氣流經(jīng)整個(gè)第1電場(chǎng)，仍然采用原有氣流分布板，從而確保煙氣在電區(qū)的收塵效率。煙氣由電區(qū)分兩路進(jìn)入袋區(qū)，一路沿水平方向(設(shè)置有氣流隔柵墻)；另一路從下部進(jìn)入濾袋區(qū)，并且袋區(qū)順氣流方向各室呈階梯狀布置，整個(gè)袋區(qū)氣流分布均衡。

4.2 濾袋選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在袋區(qū)結(jié)構(gòu)上可以采用質(zhì)量更好的10～12 m長(zhǎng)的布袋，且合理控制袋與袋之間的間隙，使袋區(qū)在同樣大小空間的過(guò)濾面積加大，在充分利用現(xiàn)有空間的基礎(chǔ)上確保收塵效果。

表2 窯頭電除塵器改為電袋復(fù)合除塵器的工藝參數(shù)

4.3 工藝改造

在收塵器入口留冷空氣閥門，確保在工藝狀況發(fā)生改變時(shí)，可通過(guò)控制冷卻設(shè)備來(lái)調(diào)整收塵器入口的廢氣溫度，通過(guò)控制旁路保護(hù)系統(tǒng)，確保袋區(qū)工作條件適宜，確保電區(qū)極板與袋區(qū)濾袋在安全工作范圍之內(nèi)。

4.4 安裝過(guò)程的注意事項(xiàng)

在安裝各袋室的濾袋和濾袋框架之前，要開啟引風(fēng)機(jī)8 h，并將電區(qū)低壓振打開啟20 min左右，對(duì)除塵器內(nèi)部進(jìn)行一次全面的拉風(fēng)清掃，徹底清除內(nèi)部所殘留的異物、焊渣等，以確保袋區(qū)濾袋的安全。待所有濾袋和濾袋框架安裝完畢，進(jìn)行熒光粉測(cè)試。做完熒光粉測(cè)試后，全面檢查收塵器內(nèi)部有無(wú)漏風(fēng)現(xiàn)象，并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)或更換。

5 結(jié)語(yǔ)

電袋復(fù)合收塵器是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)粉塵處理技術(shù)的一大改進(jìn)與提高。針對(duì)不同的情況，在具體實(shí)施改造的過(guò)程中，要因地制宜，對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，綜合考慮，充分利用現(xiàn)有條件，努力降低成本，發(fā)揮電收塵與袋收塵各自的優(yōu)點(diǎn)，使二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高收塵效率，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。