5500t/d水泥窯尾大型高溫袋式除塵器的開發(fā)與應(yīng)用

     隨著國(guó)家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，新型干法水泥生產(chǎn)線窯尾廢氣處理采用電除塵已經(jīng)難以達(dá)到目前的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在新型干法水泥窯尾煙氣凈化系統(tǒng)中，研制大風(fēng)量、低排放濃度、長(zhǎng)壽命、低阻力、高效率、耐高溫的袋式除塵器取代電除塵勢(shì)在必行。 

     5000t/d以上規(guī)模的大型新型干法水泥窯尾廢氣除塵用的脈噴袋式除塵器可以解決排放污染問題，在新型干法窯尾使用能達(dá)到低排放濃度、低運(yùn)行阻力和濾袋的長(zhǎng)使用壽命，徹底改變長(zhǎng)期以來大風(fēng)量袋除塵器運(yùn)行阻力高、能耗高和維護(hù)工作量大的問題。

     以在海德堡珠江水泥有限公司5500t／d規(guī)模的新型干法生產(chǎn)線窯尾運(yùn)用脈噴袋式除塵器除塵項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目除塵器達(dá)到了如下主要技術(shù)性能指標(biāo)：過濾風(fēng)速l.0m／min～1.2m／min；入口濃度60g／m3以上，出口濃度<7.92mg／m3（9.24mg／Nm3）；濾袋壽命超過4年。

     該除塵器不受粉塵的種類、顆粒大小、粉塵的濃度和比電阻的影響，除塵效率可以穩(wěn)定達(dá)到99.8％～99.99％，排放濃度可以達(dá)到30mg／Nm3以下；具有耐高溫、耐腐蝕、拒油防水、防燃、防爆的特點(diǎn)；并且處理風(fēng)量大、占地面積小，能做到不停機(jī)進(jìn)行維護(hù)，隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到l00％；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以模塊式靈活布置。在機(jī)械設(shè)計(jì)上，進(jìn)行了袋籠的配比設(shè)計(jì)、文氏管的反置設(shè)計(jì)、噴吹系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)、噴嘴的流量可調(diào)設(shè)計(jì)、進(jìn)風(fēng)方式的防湍流設(shè)計(jì)和凈氣出口防渦流設(shè)計(jì)等多項(xiàng)措施，保證了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。針對(duì)5500t/d以上水泥窯尾煙氣特性，可以對(duì)以往的袋式除塵器進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，科技成果的創(chuàng)新點(diǎn)在于：

      1.氣流動(dòng)態(tài)平衡均布系統(tǒng)。采用2級(jí)氣流分布措施，氣流分布板和氣流分布調(diào)節(jié)閥；氣流分布板根據(jù)流體力學(xué)的異形設(shè)計(jì)，減少氣流雷諾值并保護(hù)了濾袋。氣流調(diào)節(jié)閥保證進(jìn)入各室的風(fēng)量均勻，并可根據(jù)每個(gè)室氣流分配反饋數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)其角度和開度。

     2.模擬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。大風(fēng)量袋式除塵器本體的鋼結(jié)構(gòu)件重達(dá)數(shù)百噸，在設(shè)計(jì)中既要考慮設(shè)備自身的重量，還必須考慮設(shè)備運(yùn)行時(shí)承受的負(fù)壓、設(shè)備受熱時(shí)的熱變形、熱應(yīng)力等因素；在設(shè)計(jì)中采用有限元分析法進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，消除熱應(yīng)力和留有膨脹縫，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。同時(shí)開發(fā)了模擬軟件，設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行設(shè)備的最大負(fù)壓和熱變形模擬試驗(yàn)。

    3.故障診斷、分析和記錄功能的專家系統(tǒng)。即故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)的開發(fā)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)各點(diǎn)自動(dòng)測(cè)控和快速控制。該功能包括濾袋破損的檢漏、清灰系統(tǒng)故障、卸灰系統(tǒng)故障和超溫報(bào)警與故障診斷、分析和智能提示功能。

    4.濾袋自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。除了采用包括袋籠的橫豎筋配比計(jì)算、文氏管的引流改進(jìn)設(shè)計(jì)、噴嘴的流量可調(diào)設(shè)計(jì)和進(jìn)風(fēng)防湍流設(shè)計(jì)等幾項(xiàng)措施外，還設(shè)計(jì)了濾袋的自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)濾袋的壓力或溫度超限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切斷進(jìn)氣，采用緊急排放，并啟動(dòng)冷風(fēng)閥噴入冷風(fēng)保護(hù)濾袋。

     5.高效率、低濃度、低阻力的運(yùn)行工況。該袋式除塵器隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率為l00％，排放濃度始終在10mg／m3以下。運(yùn)行阻力一直維持1200Pa以下，并可以根據(jù)工藝狀況調(diào)整除塵系統(tǒng)的運(yùn)行阻力，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。該設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是粉塵排放濃度小于10mg／Nm3，遠(yuǎn)小于我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)50mg／Nm3.隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，煙氣粉塵排放濃度標(biāo)準(zhǔn)也將不斷提高，因此脈噴袋式除塵器的市場(chǎng)前景較好。

     原珠江水泥有限公司有1條4000t/d熟料生產(chǎn)線，經(jīng)多次的改造，現(xiàn)已達(dá)到5500t/d生產(chǎn)水平。原來窯尾配備的是引進(jìn)的電除塵器，隨著廣州市對(duì)環(huán)境要求的日益嚴(yán)格及該公司對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，為了保證粉塵的排放濃度達(dá)到歐盟的排放標(biāo)準(zhǔn)，該公司對(duì)窯尾電除塵器進(jìn)行改造，改用脈沖噴吹袋式除塵器。袋式除塵器投運(yùn)至今運(yùn)行狀況良好。投運(yùn)初期，除塵器的進(jìn)出口壓差僅為800Pa，減少了清灰次數(shù)，從而進(jìn)一步降低運(yùn)行能耗，現(xiàn)今的運(yùn)行阻力保持在1200Pa以下；現(xiàn)在的袋除塵器運(yùn)行費(fèi)用比原來的電除塵器還低，解決了長(zhǎng)期以來袋除塵器比電除塵器能耗高的問題。另外粉塵排放濃度一直低于10mg／m3，粉塵排放量大大減少。此外，設(shè)備采用的在線／離線自動(dòng)切換清灰和檢修技術(shù)，可以進(jìn)行不間斷分室檢修，運(yùn)行至今，沒有因?yàn)槌龎m器的故障引起主機(jī)設(shè)備的停運(yùn)，隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到了100％，同時(shí)沒有其他備品備件損壞的問題。

     該除塵器在珠江水泥廠成功投運(yùn)后，極大地改善了公司周邊環(huán)境和工人的工作環(huán)境，低阻力運(yùn)行節(jié)約了窯尾風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電耗，也給公司帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。據(jù)廣州市珠江水泥廠成本核算，除塵器在投運(yùn)的最初1年時(shí)間里，為該廠節(jié)約電耗開支約100多萬元，具有很好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

     該除塵器研制過程中遇到最大的問題是濾袋的國(guó)產(chǎn)化。經(jīng)調(diào)查，國(guó)產(chǎn)高溫濾料達(dá)不到要求的技術(shù)指標(biāo)，最后只得采用德國(guó)BWF公司的P84濾料。這樣除塵器的投資就大大增加，因此研制耐高溫、耐腐蝕、性能良好的國(guó)產(chǎn)濾料是降低除塵器成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，國(guó)內(nèi)有關(guān)的科研機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)材料科學(xué)的研究，提高我國(guó)的濾料水平。

     該除塵器的低運(yùn)行阻力和濾袋的長(zhǎng)使用壽命，大大降低了設(shè)備的運(yùn)行成本，改變了長(zhǎng)期以來袋除塵器運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用高的問題，為減少水泥行業(yè)的粉塵排放總量，改善工藝條件，提高窯產(chǎn)量都具有很重要的意義。