窯尾反吹風(fēng)袋式除塵器設(shè)備節(jié)能升級(jí)改造

牛志遠(yuǎn)（河南中材環(huán)保有限公司，河南 株洲 412000）

1 存在的問題

公司原有長(zhǎng)興南方水泥5000t/d窯尾反吹風(fēng)袋式除塵器BFRS1000-2×13（見圖1）設(shè)計(jì)風(fēng)量93萬(wàn)m3/h，過濾面積為28260 m2，全壓-4000Pa，主要負(fù)責(zé)新型干法水泥生產(chǎn)線窯尾廢氣收集。從2004年投產(chǎn)至今已有17年，該除塵設(shè)備結(jié)露銹蝕漏風(fēng)、阻力偏高、電耗過大、標(biāo)況下粉塵排放30 mg/m3（原設(shè)計(jì)粉塵排放50 mg/m3）不能滿足現(xiàn)行《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915—2013）中規(guī)定的窯尾廢氣粉塵排放濃度限值要求（20 mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)限值為10 mg/m3，部分地區(qū)限值甚至達(dá)到5 mg/m3）。

圖1 原袋式除塵器

綜合以上因素，為了實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，保證水泥生產(chǎn)的正常運(yùn)行，必須對(duì)現(xiàn)有窯尾除塵器設(shè)備進(jìn)行改造，達(dá)到降低設(shè)備阻力，延長(zhǎng)濾袋壽命，保證出口顆粒物排放濃度≤10mg/m3，滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，除塵器目前主要存在問題如下：

（1）濾袋面積大，維護(hù)成本高。大型反吹風(fēng)袋式除塵器為內(nèi)濾、下進(jìn)風(fēng)方式，濾袋多采用直徑Φ 300mm，長(zhǎng)7～15m的大型濾袋，同時(shí)其內(nèi)濾式的結(jié)構(gòu)及超長(zhǎng)的濾袋也決定了不可能取高的過濾風(fēng)速，風(fēng)速一般0.6m/min左右，濾袋維護(hù)成本相對(duì)較高。

（2）設(shè)備阻力高，能耗大。大型反吹風(fēng)袋式除塵器做為上世紀(jì)70年代開發(fā)的技術(shù)，清灰壓力低，且容易形成死角，清灰不均勻，清灰效果不理想，造成除塵器壓力損失過大（一般在2000Pa），對(duì)濾袋壽命也有影響，風(fēng)機(jī)電耗較大。

（3）設(shè)備漏風(fēng)嚴(yán)重。設(shè)備經(jīng)過多年運(yùn)行，袋室內(nèi)部風(fēng)速較低，易結(jié)露腐蝕，檢修門密封條老化，因此造成殼體腐蝕漏風(fēng)。

（4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜維護(hù)檢修不便。反吹風(fēng)袋式除塵器其反吹風(fēng)系統(tǒng)包含提升閥、清掃閥、反吹閥、加壓閥，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高，特別是，如果反吹風(fēng)系統(tǒng)在兩室的中間進(jìn)風(fēng)管道上部，其維修很不方便；濾袋的懸掛裝置也比較復(fù)雜，拆裝也很不便。

（5）提升閥不靈活。提升閥電磁閥損壞或漏氣。

2 改造方案的確定

反吹風(fēng)袋式除塵器多為內(nèi)濾、下進(jìn)風(fēng)方式，雖然清灰系統(tǒng)不消耗壓縮空氣，但是以犧牲清灰效果為代價(jià)的。通過LJP脈沖袋式除塵器和反吹風(fēng)袋式除塵器比較（表1），脈沖袋式除塵器采用啟閉快速淹沒式脈沖閥，能產(chǎn)生更強(qiáng)的清灰效果；通過簡(jiǎn)化氣路系統(tǒng)，以達(dá)到降低清灰壓力的目的（清灰壓力0.3 MPa），使其設(shè)備自身阻力大幅度降低，達(dá)到了降低運(yùn)行能耗的目的。

表1 除塵器參數(shù)對(duì)比

本方案在不改變除塵器工況和風(fēng)量的前提下，結(jié)合最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，保留原有反吹風(fēng)袋除塵器的進(jìn)出氣煙道、殼體、灰斗及相應(yīng)的輸灰鎖風(fēng)系統(tǒng)等部件，拆除原除塵器各袋室濾袋、吊裝裝置等內(nèi)部構(gòu)件，改造成為一個(gè)純LJP脈沖袋式收塵器。過濾面積從原28260m2減少到19905m2，該方案具有占地面積少、投資低、工期短、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

3 改造技術(shù)措施

拆除現(xiàn)有除塵器濾袋、吊裝裝置等內(nèi)部構(gòu)件，安裝新設(shè)計(jì)的噴吹單元、凈氣室的箱體、平臺(tái)樓梯欄桿等，尤其是為了降低濾袋破損，在進(jìn)風(fēng)口處對(duì)氣體均布裝置進(jìn)行優(yōu)化并運(yùn)用氣流模擬分析技術(shù)對(duì)設(shè)備內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬，有效改善氣體流場(chǎng)的分布。具體做法：

（1）保留原反吹風(fēng)袋除塵器殼體部件。保留灰斗、進(jìn)出氣煙道、殼體側(cè)板、輸灰鎖風(fēng)系統(tǒng)等。

（2）改造沉降室。將原反吹風(fēng)袋式除塵器入口2×3個(gè)袋室改造為沉降室。拆除除塵器這6個(gè)袋室內(nèi)部濾袋、袋座板及吊裝裝置等，同時(shí)對(duì)內(nèi)部主結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐加固，增加導(dǎo)流板、折流板等設(shè)備部件，同時(shí)將原斜隔板進(jìn)行利舊改造。由于含塵氣體中顆粒較大的粉塵由于重力、碰撞、慣性作用，從而達(dá)到塵氣分離。

（3）設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)流均風(fēng)技術(shù)（見圖2），對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行流線模擬分析，以此結(jié)合LIP新型均風(fēng)結(jié)構(gòu)來改善內(nèi)部氣流分布，進(jìn)一步降低設(shè)備結(jié)構(gòu)阻力，盡量保證每個(gè)室的每條濾袋進(jìn)風(fēng)均勻。

圖2 除塵器內(nèi)部流線圖

（4）改造除塵器本體。拆除原反吹風(fēng)袋除塵器其余2×10個(gè)袋室內(nèi)部濾袋、袋座、吊裝裝置等全部部件，拆除殼體頂蓋（除頂梁外）。每個(gè)袋室上部安裝新的凈氣箱體（見圖3），凈氣箱體模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了減少現(xiàn)場(chǎng)的安裝工作量，更重要能保證質(zhì)量和減少現(xiàn)場(chǎng)焊接變形，每個(gè)凈氣箱體已在工廠內(nèi)將花板、噴吹管、測(cè)壓管和檢修門等部件裝配好，既縮短改造工期，又降低安裝成本。

圖3 凈氣箱體示意圖

（5）封堵反吹風(fēng)管道。大型反吹風(fēng)袋式除塵器為了減少反吹風(fēng)和處理風(fēng)之間的溫差，有效地防止濾袋結(jié)露，反吹風(fēng)風(fēng)源采用凈化后的熱空氣，形成閉路循環(huán)。而脈沖袋式除塵器清灰采用壓縮空氣，因此需要封堵反吹風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口和反吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)口。

（6）改造原袋除塵器清灰閥系統(tǒng)。改造前收塵器共26個(gè)倉(cāng)室，每個(gè)倉(cāng)室設(shè)置一套提升閥和反吹風(fēng)閥。改造后共20個(gè)袋室，每個(gè)倉(cāng)室的風(fēng)量比原來增大30%，原提升閥過濾風(fēng)速相應(yīng)升高30%會(huì)增加機(jī)械阻力，拆除原反吹風(fēng)管道，改反吹風(fēng)閥為提升閥共同作為出氣口閥使用，更換損壞電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)離線清灰，過濾氣體通過出氣口閥進(jìn)入原出風(fēng)通道。

（7）安裝新的氣路系統(tǒng)：氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)有足夠容積的貯氣包加上儲(chǔ)氣包之間的直接聯(lián)通，確保在清灰時(shí)有足夠的補(bǔ)氣能力。氣路元件之間采用撓接頭或伸縮管聯(lián)接器聯(lián)接，耐壓好壽命長(zhǎng)，且有熱伸縮自調(diào)整作用。

（8）優(yōu)化噴吹系統(tǒng)：設(shè)計(jì)的噴吹管上設(shè)計(jì)有噴吹短管，可以很好地起到引流作用，盡量減少壓縮氣源的不必要浪費(fèi)，達(dá)到最好的噴吹效果。

（9）濾袋的選用：為實(shí)現(xiàn)粉塵濃度超低排放的要求，濾袋的選擇和使用顯得格外重要，該項(xiàng)目選用玻纖覆膜濾袋。濾袋安裝后，應(yīng)當(dāng)做一次熒光粉檢漏試驗(yàn)，并采取措施將所有被發(fā)現(xiàn)的泄漏點(diǎn)密封好。

（10）選擇合適的袋籠：袋籠是袋除塵器另外一個(gè)重要的部件，其直線度與焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到濾袋的壽命。本次設(shè)計(jì)的袋籠為24根豎筋，兩節(jié)結(jié)構(gòu)，縱筋支撐間距在150mm左右，這樣可以很好地保護(hù)濾袋；袋籠的豎筋與縱筋的焊接采用一次全自動(dòng)焊接。另外在袋籠的頂部設(shè)置有保護(hù)套，可以保護(hù)袋口不被破壞。

（11）修補(bǔ)設(shè)備的氣密性：檢修門采用專用中空U形硅膠密封條，不但密封性能好，且耐高溫抗老化；對(duì)收塵器殼體、煙道進(jìn)行修繕。通過該部分的工作，使得設(shè)備漏風(fēng)率低，避免殼體內(nèi)部腐蝕。

（12）重新安裝除塵器頂蓋，對(duì)改造新增部分進(jìn)行保溫，確保除塵器的正常運(yùn)行與外觀平整美觀。

（13）在收塵器進(jìn)出口處安裝新的差壓變送器，用來檢測(cè)布袋前后壓差，監(jiān)測(cè)過濾器工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)壓差自動(dòng)清灰。

（14）安裝新的清灰控制儀：更換新的控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況設(shè)置清灰參數(shù)，對(duì)除塵器的智控功能及清灰方式進(jìn)行合理設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)中控的一鍵式操作，操控性較強(qiáng)，減低用戶的工作強(qiáng)度。

4 改造后效果

改造和調(diào)試共歷時(shí)18天，改造前后收塵技術(shù)參數(shù)對(duì)比表2，改造特點(diǎn)如下：

表2 改造前后收塵技術(shù)參數(shù)對(duì)比

（1）由于改造原反吹風(fēng)袋除塵器的6個(gè)袋室為沉降室，具有良好的預(yù)收塵作用，大大減少濾袋的粉塵負(fù)荷，減少清灰頻率，同時(shí)大大提高濾袋的使用壽命。

（2）采用高效脈沖袋式除塵器，設(shè)計(jì)Φ160mm×7500mm濾袋，減少過濾面積，節(jié)約濾袋投資。

（3）充分利用原提升閥和反吹風(fēng)閥系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)離線清灰，保證清灰效果。

（4）采用專用中空U形硅膠密封條，壓縮量大，定位準(zhǔn)確，密封性能好。

（5）不增高設(shè)備，不增加原設(shè)備載荷，對(duì)改造空間要求低，無需對(duì)原設(shè)備進(jìn)行額外加固。

（6）清灰過程的濾袋一次漲縮為脈動(dòng)沖擊，大大提高清灰效果，保證了粉塵的剝落和清除。

（7）降低系統(tǒng)壓差，風(fēng)機(jī)電耗減少。

由此實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)超低排放的同時(shí)，節(jié)約能耗，產(chǎn)生的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益同步并進(jìn)。