5500t/d水泥窯尾大型高溫袋式除塵器的開發(fā)與應用

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

     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到低排放濃度、低運行阻力和濾袋的長使用壽命，徹底改變長期以來大風量袋除塵器運行阻力高、能耗高和維護工作量大的問題。

     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)線窯尾運用脈噴袋式除塵器除塵項目為例，該項目除塵器達到了如下主要技術性能指標：過濾風速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)定達到99.8％～99.99％，排放濃度可以達到30mg／Nm3以下；具有耐高溫、耐腐蝕、拒油防水、防燃、防爆的特點；并且處理風量大、占地面積小，能做到不停機進行維護，隨主機運轉率達到l00％；結構簡單，可以模塊式靈活布置。在機械設計上，進行了袋籠的配比設計、文氏管的反置設計、噴吹系統(tǒng)的模塊設計、噴嘴的流量可調設計、進風方式的防湍流設計和凈氣出口防渦流設計等多項措施，保證了系統(tǒng)的設計參數(shù)達到預期指標。針對5500t/d以上水泥窯尾煙氣特性，可以對以往的袋式除塵器進行改進和創(chuàng)新，科技成果的創(chuàng)新點在于：

      1.氣流動態(tài)平衡均布系統(tǒng)。采用2級氣流分布措施，氣流分布板和氣流分布調節(jié)閥；氣流分布板根據(jù)流體力學的異形設計，減少氣流雷諾值并保護了濾袋。氣流調節(jié)閥保證進入各室的風量均勻，并可根據(jù)每個室氣流分配反饋數(shù)據(jù)調節(jié)其角度和開度。

     2.模擬結構設計軟件。大風量袋式除塵器本體的鋼結構件重達數(shù)百噸，在設計中既要考慮設備自身的重量，還必須考慮設備運行時承受的負壓、設備受熱時的熱變形、熱應力等因素；在設計中采用有限元分析法進行計算機輔助設計，消除熱應力和留有膨脹縫，保證了設備的安全運行。同時開發(fā)了模擬軟件，設定現(xiàn)場工況進行設備的最大負壓和熱變形模擬試驗。

    3.故障診斷、分析和記錄功能的專家系統(tǒng)。即故障自動診斷系統(tǒng)的開發(fā)研究，實現(xiàn)對各點自動測控和快速控制。該功能包括濾袋破損的檢漏、清灰系統(tǒng)故障、卸灰系統(tǒng)故障和超溫報警與故障診斷、分析和智能提示功能。

    4.濾袋自動保護系統(tǒng)。除了采用包括袋籠的橫豎筋配比計算、文氏管的引流改進設計、噴嘴的流量可調設計和進風防湍流設計等幾項措施外，還設計了濾袋的自動保護系統(tǒng)。當濾袋的壓力或溫度超限時，系統(tǒng)自動切斷進氣，采用緊急排放，并啟動冷風閥噴入冷風保護濾袋。

     5.高效率、低濃度、低阻力的運行工況。該袋式除塵器隨主機運轉率為l00％，排放濃度始終在10mg／m3以下。運行阻力一直維持1200Pa以下，并可以根據(jù)工藝狀況調整除塵系統(tǒng)的運行阻力，達到節(jié)能降耗的目的。該設備的技術指標是粉塵排放濃度小于10mg／Nm3，遠小于我國的標準50mg／Nm3.隨著人們環(huán)保意識的不斷加強，煙氣粉塵排放濃度標準也將不斷提高，因此脈噴袋式除塵器的市場前景較好。

     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)已達到5500t/d生產(chǎn)水平。原來窯尾配備的是引進的電除塵器，隨著廣州市對環(huán)境要求的日益嚴格及該公司對環(huán)境保護的重視，為了保證粉塵的排放濃度達到歐盟的排放標準，該公司對窯尾電除塵器進行改造，改用脈沖噴吹袋式除塵器。袋式除塵器投運至今運行狀況良好。投運初期，除塵器的進出口壓差僅為800Pa，減少了清灰次數(shù)，從而進一步降低運行能耗，現(xiàn)今的運行阻力保持在1200Pa以下；現(xiàn)在的袋除塵器運行費用比原來的電除塵器還低，解決了長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，設備采用的在線／離線自動切換清灰和檢修技術，可以進行不間斷分室檢修，運行至今，沒有因為除塵器的故障引起主機設備的停運，隨主機運轉率達到了100％，同時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，低阻力運行節(jié)約了窯尾風機的運行電耗，也給公司帶來了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。據(jù)廣州市珠江水泥廠成本核算，除塵器在投運的最初1年時間里，為該廠節(jié)約電耗開支約100多萬元，具有很好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

     該除塵器研制過程中遇到最大的問題是濾袋的國產(chǎn)化。經(jīng)調查，國產(chǎn)高溫濾料達不到要求的技術指標，最后只得采用德國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、性能良好的國產(chǎn)濾料是降低除塵器成本、提高市場競爭力的關鍵，國內(nèi)有關的科研機構應加強基礎材料科學的研究，提高我國的濾料水平。

     該除塵器的低運行阻力和濾袋的長使用壽命，大大降低了設備的運行成本，改變了長期以來袋除塵器運行費用和維護費用高的問題，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。