水泥廠煤粉制備系統(tǒng)袋收塵器的選型與使用

　　1 前言
　　2002年我國(guó)水泥工業(yè)的總產(chǎn)量超過(guò)7億噸，新型干法水泥的生產(chǎn)能力也已突破1億噸，新型干法水泥的生產(chǎn)技術(shù)裝備水平已接近國(guó)際先進(jìn)水平。至2002年底，已建成投產(chǎn)的700t/d以上規(guī)模的新型干法水泥的生產(chǎn)線有230余條，目前在全面推廣以5000t/d和2500t/d級(jí)規(guī)模新型干法水泥的生產(chǎn)線的同時(shí)，10000 t/d生產(chǎn)線的技術(shù)裝備也在開(kāi)發(fā)之中，而且在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)等方面將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。新型干法外分解水泥生產(chǎn)工藝具有高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、大型化、自動(dòng)化水平高、符合環(huán)保要求的特點(diǎn)，代表了世界水泥工藝的發(fā)展方向。大力發(fā)展新型干法水泥，不僅是加快水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，更是實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

　　由于受水泥生產(chǎn)工藝、所采用的原料和燃料的限制，在水泥生產(chǎn)過(guò)程中所排放的廢氣，無(wú)論是漂浮在其中的固體懸浮物，還是廢氣中的CO₂、NOx、SO₂都將可能造成大氣污染。眾所周知，粉塵污染對(duì)人類的健康危害極大。尤其是顆粒尺寸在0.5--5微米之間的飄塵對(duì)人的危害最大，它可以通過(guò)呼吸進(jìn)入人體的肺部，并在肺細(xì)胞沉積，引起呼吸道和心肺方面的疾病。但現(xiàn)代水泥工業(yè)采用先進(jìn)的環(huán)保設(shè)備，可以將工廠排放的粉塵絕大部分回收下來(lái)，尤其在采用良好的袋式收塵器時(shí)，粉塵排放濃度可以達(dá)到50mg/m3N以下，特別對(duì)上述顆粒尺寸范圍內(nèi)的粉塵也有很好的收塵效果。因此，可以認(rèn)為，在水泥生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的固體懸浮物對(duì)大氣造成的污染是可以克服的，而且已經(jīng)收到了明顯的效果?，F(xiàn)今對(duì)于在水泥生產(chǎn)過(guò)程中排放的氣體所引起的大氣污染問(wèn)題已經(jīng)引起人們?cè)絹?lái)越多的重視。

　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)新建的新型干法水泥生產(chǎn)線，其煤粉制備系統(tǒng)無(wú)論采用風(fēng)掃煤磨還是立式煤磨，無(wú)論是采用一級(jí)收塵還是二級(jí)收塵，一般都采用氣箱脈沖煤磨袋式收塵器作為主選收塵設(shè)備。煤磨袋收塵器技術(shù)、工藝、裝備的發(fā)展在很大程度上，主導(dǎo)了煤粉制備系統(tǒng)工藝的發(fā)展進(jìn)步。合肥水泥研究設(shè)計(jì)院早在上個(gè)世紀(jì)80年代初期，針對(duì)水泥廠煤粉制備系統(tǒng)及工藝要求的實(shí)際情況，成功研究開(kāi)發(fā)出MDC系列煤磨袋收塵器的技術(shù)及裝備，并榮獲了國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。在80～90年代幾乎是所有水泥廠煤磨收塵器的主選設(shè)備，其為我國(guó)環(huán)保事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。但由于受到分室反吹清灰能力的限制，其處理氣體含塵濃度仍然有限。通過(guò)引進(jìn)、消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年不斷的探索、總結(jié)和研發(fā)，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院于90年代中期，在MDC系列煤磨袋收塵器的基礎(chǔ)上成功研發(fā)出，具有更優(yōu)異防燃、防爆性能的高濃度、防爆型氣箱脈沖煤磨袋式收塵器，其可處理濃度高達(dá)1000g/m³的含塵氣體，即使在采用立式煤磨時(shí)，也可省去細(xì)粉分離器或動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，直接作為一級(jí)收塵設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)工藝流程，降低了系統(tǒng)阻力和后排風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率；同時(shí)由于收塵清灰動(dòng)能大，清灰效果優(yōu)異，收塵效率高，粉塵排放濃度可低于50mg/m³n，優(yōu)于國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。該收塵器推出后迅速主導(dǎo)了國(guó)內(nèi)煤粉制備系統(tǒng)工藝，再次成為設(shè)計(jì)應(yīng)用的首選裝備。本文擬對(duì)煤粉制備系統(tǒng)袋收塵器的選型與使用作一綜述，以供水泥生產(chǎn)和科研設(shè)計(jì)單位在選型時(shí)參考。

　　2 系統(tǒng)工作原理
　　氣箱脈沖煤磨袋式收塵器集分室反吹和脈沖噴吹收塵器的優(yōu)點(diǎn)，克服了分室反吹清灰時(shí)動(dòng)能強(qiáng)度不足，以及脈沖噴吹清灰過(guò)濾同時(shí)進(jìn)行的缺點(diǎn)；并具有清灰、收塵效率高，能處理高濃度含塵氣體，防燃、防爆性能優(yōu)異，延長(zhǎng)了濾袋使用壽命，使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。氣箱脈沖袋收塵器采用分箱室清灰，清灰時(shí)逐箱隔離輪換進(jìn)行，各收塵室的脈沖噴吹時(shí)間和清灰周期由收塵器PLC控制儀自動(dòng)控制連續(xù)進(jìn)行。在清灰時(shí)將收塵器本體分隔成若干個(gè)室，每個(gè)室有若干條濾袋，含塵氣體經(jīng)濾袋過(guò)濾凈化后經(jīng)過(guò)由提升閥板控制通斷的室孔匯入出風(fēng)管道外排。當(dāng)收塵器過(guò)濾工作一定時(shí)間(或系統(tǒng)阻力達(dá)到設(shè)定值)后，收塵器控制儀將發(fā)出信號(hào)，接著關(guān)閉其中一個(gè)室的提升閥，切斷過(guò)濾氣流，隨后開(kāi)啟該室的脈沖閥，使壓縮空氣瞬間沖入該室上部的凈氣室，氣震清除濾袋上外附的粉塵后重新開(kāi)啟提升閥，使該室重新進(jìn)入過(guò)濾工作狀態(tài)。順次循環(huán)執(zhí)行上述動(dòng)作程序，最終完成各室清灰。

　　3 設(shè)計(jì)選型
　　目前國(guó)內(nèi)擬建、在建、新建的水泥生產(chǎn)線多為2000～5000t/d生產(chǎn)能力的新型干法水泥生產(chǎn)線。各設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)煤粉制備系統(tǒng)時(shí)，采用的生產(chǎn)工藝流程及性能配置也有所不同，配置的收塵器規(guī)格型號(hào)也有所區(qū)別，下述僅就通常設(shè)計(jì)選型、設(shè)計(jì)配置情況作一介紹。

　?。?）對(duì)于5000t/d規(guī)模的水泥生產(chǎn)線，煤磨多采用立式煤磨，收塵器直接作為一級(jí)收塵設(shè)備，其處理風(fēng)量約為120000m³/h，通常收塵器型號(hào)可配置為PPW96-2×10或PPW128-2×7，設(shè)備投資約70萬(wàn)元。

　?。?）對(duì)于2500或2000t/d規(guī)模的水泥生產(chǎn)線，煤磨可采用立式煤磨或風(fēng)掃煤磨，收塵器處理風(fēng)量約30000～40000m³/h，通常收塵器型號(hào)可配置為PPW96—7，設(shè)備投資約30萬(wàn)元。

　?。?）對(duì)于1000t/d規(guī)模的水泥生產(chǎn)線，煤磨采用風(fēng)掃煤磨，收塵器處理風(fēng)量約為25000～30000m³/h，通常收塵器型號(hào)可配置為PPW96-5或PPW96-9，設(shè)備投資約30萬(wàn)元。

　　煤粉置備系統(tǒng)袋收塵器的設(shè)計(jì)選型，主要依據(jù)處理風(fēng)量、過(guò)濾風(fēng)速、過(guò)濾面積、進(jìn)口粉塵濃度等主要參數(shù)進(jìn)行選型及系統(tǒng)配置。

　　3.1 處理風(fēng)量
　　根據(jù)所選定的煤磨主機(jī)設(shè)備及工藝需要確定工況風(fēng)量，并應(yīng)考慮5%左右的系統(tǒng)漏風(fēng)量。收塵器處理風(fēng)量應(yīng)當(dāng)大于煤磨系統(tǒng)風(fēng)量，備用處理風(fēng)量設(shè)計(jì)的太大則設(shè)備型號(hào)規(guī)格加大，同時(shí)會(huì)增加投資；設(shè)計(jì)偏小時(shí)則濾袋過(guò)濾風(fēng)速大，濾袋容易堵塞，使用壽命短，壓力損失大，收塵效率低。通?？筛鶕?jù)系統(tǒng)工藝配置情況及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。

　　3.2 進(jìn)口粉塵濃度
　　通常煤磨袋收塵器進(jìn)口粉塵濃度可達(dá)到＜1000g/m³n，可以作為一級(jí)或二級(jí)收塵設(shè)備使用。

　　3.3 使用溫度
　　煤磨袋收塵器對(duì)于進(jìn)口風(fēng)溫有較嚴(yán)格的限制，既要防止超溫引起煤粉燃爆，又要防止低溫引起結(jié)露，合適的使用溫度范圍是55～75℃。

　　3.4 阻力損失
　　收塵器阻力有濾袋阻力及風(fēng)道、閥門阻力兩種，其中濾袋阻力隨過(guò)濾收塵清灰過(guò)程中發(fā)生的變化，總體的阻力損失約為1500～1800Pa。

　　3.5 系統(tǒng)負(fù)壓
　　收塵器承受的系統(tǒng)負(fù)壓與系統(tǒng)工藝布置有關(guān)，一般情況下，可考慮收塵器承受的系統(tǒng)負(fù)壓約為9000Pa；如采用立式磨，利用窯尾廢氣作為烘干熱源時(shí)，收塵器需承受的系統(tǒng)負(fù)壓可達(dá)14000Pa以上，配置收塵器時(shí)需要特別說(shuō)明。

　　3.6 過(guò)濾風(fēng)速
　　過(guò)濾風(fēng)速是袋收塵器的重要技術(shù)參數(shù)，直接影響到收塵器的運(yùn)行效果和濾袋使用壽命。一般在含塵濃度高時(shí)，過(guò)濾風(fēng)速應(yīng)取較低速，反之應(yīng)取較高速；粉塵顆粒細(xì)時(shí)，過(guò)濾風(fēng)速應(yīng)減??；因過(guò)濾風(fēng)速高會(huì)加重濾袋負(fù)擔(dān)，增加系統(tǒng)阻力，最終導(dǎo)致濾袋壽命縮短，清灰效率低；風(fēng)速過(guò)低時(shí)則會(huì)增加過(guò)濾面積，導(dǎo)致設(shè)備規(guī)格加大。在一般情況下，煤磨袋收塵器的過(guò)濾風(fēng)速可選擇在0.8～1m/min左右。

　　3.7 過(guò)濾面積及濾袋數(shù)量
　　根據(jù)處理風(fēng)量及風(fēng)速可以推算出過(guò)濾面積及濾袋數(shù)量，選配出相應(yīng)的收塵器型號(hào)規(guī)格。

　　3.8 壓縮空氣耗氣量
　　可根據(jù)清灰周期、每室配置的脈沖閥數(shù)、脈沖閥噴吹氣量大致核算，收塵器設(shè)備選型樣本中也給出了耗氣量數(shù)據(jù)。當(dāng)配備空壓機(jī)站壓縮空氣時(shí)，耗氣量應(yīng)富余50%；采用獨(dú)立空壓機(jī)供氣時(shí)，則耗氣量應(yīng)富余100%。

　　4 設(shè)備配置
　　長(zhǎng)期以來(lái)，各設(shè)計(jì)院、所及使用業(yè)主對(duì)煤粉制備系統(tǒng)總體設(shè)備配置較為重視和了解，從安全生產(chǎn)、防燃、防爆的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)配置了諸如防爆閥、測(cè)溫元器件、CO氣體濃度監(jiān)測(cè)及消防滅火等安全生產(chǎn)監(jiān)控裝置，管道、倉(cāng)體等設(shè)計(jì)避免堆積自燃等，對(duì)安全生產(chǎn)起到了很好的作用。但對(duì)于氣箱脈沖煤磨袋收塵器設(shè)備本身而言，仍有必要進(jìn)一步了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)配置，以便在設(shè)計(jì)選型、設(shè)備訂貨時(shí)做出合理配置。

　　4.1 設(shè)備制造企業(yè)的選擇
　　目前，生產(chǎn)制造袋式收塵器的企業(yè)很多，但真正能夠掌握其核心技術(shù)、保障優(yōu)良產(chǎn)品質(zhì)量、具有良好使用業(yè)績(jī)的企業(yè)仍為數(shù)不多，特別是對(duì)于煤磨袋式收塵器設(shè)備技術(shù)、工藝、防燃、防爆性能、設(shè)備配置、安全使用等要求極高的專項(xiàng)設(shè)備，更應(yīng)該具有良好的技術(shù)和性能保障，不能僅偏重于價(jià)格因素，以免在設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中留下隱患。

　　4.2 濾料的選擇
　　目前，因生產(chǎn)濾料廠家很多，所生產(chǎn)的濾料品種也很多；可應(yīng)用在煤磨袋收塵器上的濾料有很多種，不同生產(chǎn)企業(yè)、不同材質(zhì)品質(zhì)的濾料價(jià)格也有一定差異，所以，在選擇濾料時(shí)應(yīng)注意區(qū)分。國(guó)產(chǎn)濾料主要有抗靜電滌綸針刺氈、抗靜電防油防水滌綸針刺氈、抗靜電滌綸針刺氈覆膜、抗靜電防油防水滌綸針刺氈覆膜等，進(jìn)口濾料主要有戈?duì)柨轨o電滌綸針刺氈覆膜、唐納森抗靜電滌綸針刺氈覆膜等濾料。

　　一般而言，上述濾料均能滿足煤磨袋收塵器抗靜電的基本要求，但使用效果及使用壽命存在較大的差異。由于煤磨系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)率不是很高，經(jīng)常開(kāi)開(kāi)停停，特別是有時(shí)原煤水分較高，容易造成煙氣結(jié)露，因此，建議設(shè)計(jì)及訂貨時(shí)選用國(guó)產(chǎn)抗靜電防油防水(三防)滌綸針刺氈或抗靜電滌綸針刺氈覆膜濾料，以滿足濾料抗結(jié)露的要求，同時(shí)這兩種濾料價(jià)格不算高，使用壽命也比較長(zhǎng)，其是綜合性能價(jià)格比較為合適的濾料。如果是對(duì)粉塵排放濃度、裝備技術(shù)水平要求非常高的地區(qū)，資金又有所保證，可選用進(jìn)口(戈?duì)柣蛱萍{森)濾料。

　　4.3 防爆門
　　設(shè)置防爆門是保障煤磨收塵器及系統(tǒng)安全生產(chǎn)的重要措施。防爆門歸納起來(lái)有三種類型：（1）帶安全鎖的可調(diào)式防爆安全閥；（2）重錘式防爆門；（3）防爆膜片。帶安全鎖的可調(diào)式防爆安全閥是通過(guò)對(duì)鎖的調(diào)節(jié)；重錘式防爆門是通過(guò)對(duì)重錘位置的調(diào)整設(shè)定不同的釋爆壓力，防爆門打開(kāi)卸壓后可以重復(fù)使用。防爆膜片是通過(guò)對(duì)膜片的處理設(shè)定不同的釋爆壓力，爆開(kāi)卸壓后需另行安裝。對(duì)于煤磨袋收塵器，應(yīng)根據(jù)其防爆通風(fēng)面積及卸爆壓力配置防爆門，在防爆要求相當(dāng)?shù)那闆r下，以上三種防爆門均能滿足防爆要求，但還是各有利弊；重錘式防爆門的漏風(fēng)系數(shù)較大，防爆膜片爆開(kāi)后需另行安裝；帶安全鎖的可調(diào)式防爆安全閥價(jià)格較貴?？紤]到檢修方便和減少漏風(fēng)量，降低氣體結(jié)露的可能性，建議業(yè)主選擇帶安全鎖的可調(diào)式防爆安全閥，也可考慮選擇防爆膜片防爆。

　　4.4 自動(dòng)滅火裝置
　　配置收塵器滅火裝置的意圖，主要是在收塵器的袋室、灰斗等部位，一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)噴入CO₂或氮?dú)獾葴缁饸怏w。但很多業(yè)主為節(jié)省投資，取消了滅火裝置，采用人工滅火，一旦出現(xiàn)燃燒事件，只能臨時(shí)開(kāi)啟滅火氣體鋼瓶閥門，處理事故不及時(shí)，并極有可能發(fā)生爆炸事故。因此，建議業(yè)主應(yīng)配置自動(dòng)滅火裝置，以達(dá)到保障安全生產(chǎn)的目的。

　　4.5 卸灰鎖風(fēng)設(shè)備
　　目前常用的卸灰鎖風(fēng)設(shè)備有分格輪和雙層氣動(dòng)卸灰閥兩種，其使用各有利弊。分格輪卸灰均勻，高度低，但運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，閥體與閥心間隙加大, 鎖風(fēng)效果有所降低，漏風(fēng)率將有所上升。雙層氣動(dòng)卸灰閥卸灰是間歇式的，卸灰不均勻，高度高，其優(yōu)點(diǎn)是在排灰過(guò)程中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)件與煤塵相互摩擦小，減少了由于摩擦而引起的煤塵發(fā)熱起火，鎖風(fēng)效果也比較穩(wěn)定，漏風(fēng)率不會(huì)上升。分格輪有動(dòng)力消耗，應(yīng)定期加潤(rùn)滑油脂，而雙層氣動(dòng)卸灰閥維修較為方便。

　　4.6 測(cè)溫元器件
　　收塵器灰斗和進(jìn)風(fēng)管上必須配置測(cè)溫元器件，其可將信號(hào)傳送到中控室，并需設(shè)定上、下限報(bào)警，同時(shí)應(yīng)與自動(dòng)滅火系統(tǒng)聯(lián)接。中控室應(yīng)能自動(dòng)連續(xù)記錄各部位溫度、壓力曲線，以便分析、總結(jié)生產(chǎn)工藝參數(shù)，以便在事故發(fā)生后查找原因之用。

　　4.7 灰斗設(shè)備
　　可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂虻葪l件選擇配置灰斗電加熱器、振動(dòng)電機(jī)等設(shè)施。在北方嚴(yán)寒地區(qū)，灰斗電加熱器是需要的，當(dāng)灰斗溫度過(guò)低時(shí)，防止煤粉在殼體內(nèi)壁結(jié)露粘結(jié)；在南方可不必配置?；叶沸痘已b置如配置雙層氣動(dòng)卸灰閥，不必配置振動(dòng)電機(jī)；但如果是分格輪，則應(yīng)當(dāng)配置振動(dòng)電機(jī)。

　　4.8 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　一般煤磨袋收塵器承受的系統(tǒng)負(fù)壓約為9000Pa，設(shè)備本體可以承受，但對(duì)于系統(tǒng)負(fù)壓高達(dá)14000Pa的收塵器本體，必須從整體結(jié)構(gòu)上做好強(qiáng)化處理，防止因負(fù)壓過(guò)大造成設(shè)備變形，導(dǎo)致無(wú)法正常使用。其它諸如避免積灰、防止煤粉堆積自燃、消除尖角摩擦等，設(shè)備制造廠家在制造設(shè)備時(shí)都應(yīng)作好考慮和保障。

　　5 安全生產(chǎn)
　　各水泥廠都制訂有煤粉制備系統(tǒng)安全生產(chǎn)操作規(guī)程；對(duì)于新建水泥生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)單位、設(shè)備制造單位也都提供了詳細(xì)的系統(tǒng)調(diào)試說(shuō)明書，在投產(chǎn)初期各方面技術(shù)的力量應(yīng)全面保證，只要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，謹(jǐn)慎操作，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，一般不會(huì)發(fā)生事故。在生產(chǎn)中一方面應(yīng)注重防止煤粉堆積自燃的情況發(fā)生，更應(yīng)嚴(yán)格防止明火引入煤磨袋收塵器內(nèi)，避免發(fā)生爆炸事故。需要注意的是，對(duì)于煤的揮發(fā)分高低及煤粉細(xì)度的控制應(yīng)有一個(gè)綜合的認(rèn)識(shí)，煤粉揮發(fā)分較高對(duì)煤粉燃燒有利，但揮發(fā)分高、細(xì)度細(xì)的煤粉著火點(diǎn)低、容易自燃，有些水泥廠的煤粉揮發(fā)分達(dá)到33～35%、細(xì)度達(dá)到篩余4%時(shí)，煤粉極易自燃，因此，多次發(fā)生燃爆事故。因此，建議煤粉揮發(fā)分可控制在30%左右、細(xì)度篩余6～10%、水分1～1.5%，既能滿足燒成系統(tǒng)的工藝要求，降低煤粉制備電耗，又能有效防止燃爆事故發(fā)生。

　　6 結(jié)束語(yǔ)
　　水泥是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要建筑材料，但水泥工業(yè)卻是資源和能源消耗型的工業(yè)，同時(shí)又是對(duì)環(huán)境影響嚴(yán)重的工業(yè)之一。為了使水泥工業(yè)成為可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)，必須通過(guò)新型工業(yè)化的道路，采用國(guó)內(nèi)外成熟的先進(jìn)科學(xué)和技術(shù)，降低能源消耗，提高水泥質(zhì)量，降低對(duì)環(huán)境的污染，使水泥工業(yè)迅速轉(zhuǎn)變成為綠色環(huán)保的產(chǎn)業(yè)，這是每一個(gè)水泥生產(chǎn)、科研設(shè)計(jì)者所面臨的緊迫任務(wù)之一。當(dāng)前水泥工業(yè)對(duì)大氣污染的影響已經(jīng)引起越來(lái)越多的重視，特別對(duì)引起溫室效應(yīng)和酸雨的氣體排放已受到越來(lái)越多的關(guān)注。