淺議水泥行業(yè)超低排放除塵改造技術

為實現(xiàn)打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)計劃，國家政策對大氣污染物排放要求日益嚴峻，根據(jù)《水泥工業(yè)污染物大氣排放標準》GB 4915—2013要求，所有水泥企業(yè)自2015年7月1日起窯頭窯尾的粉塵排放濃度限值為30mg/Nm³，部分地區(qū)小于20mg/Nm³，而有些省已經(jīng)執(zhí)行水泥行業(yè)顆粒物排放不得大于10mg/Nm³的排放標準。為此，以電收塵器改造為袋收塵器和電收塵器改造為電袋復合收塵器為兩大主流技術。本文結合兩個公司的工程實例對這兩大主流技術的應用進行分析探討。

2018年10月底之前，水泥行業(yè)鼓勵在水泥熟料企業(yè)試點開展超低排放改造。完成超低排放改造后，水泥窯廢氣在基準氧含量10%的條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度要分別不高于10 mg/Nm³、50 mg/Nm³、150 mg/Nm³。因傳統(tǒng)的電收塵器選型只考慮到電收塵器本體大小，電收塵器招標幾乎是本體招標，導致運行參數(shù)低或排放高，需要二次改造；加之國家政策對環(huán)保要求提高，水泥企業(yè)紛紛計劃對原有電收塵器實施減排改造，各種改造方案和措施也異彩紛呈，目前主要以電改袋、電改電袋復合超低排放收塵方案為主流。本文以這兩大主流技改方案的兩個典型案例來分析其改造措施和效果。

1電改袋收塵器

1.1基本情況

本次改造為安徽海螺水泥股份有限公司寧國水泥廠一線窯尾電收塵器改造，該企業(yè)現(xiàn)擁有生產(chǎn)能力為5 000 t/d、4 000 t/d兩條新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，本次針對一線（5000 t/d）窯尾電收塵器進行改造。

改造前后技術參數(shù)如表1所示，改造周期：從2018年12月20日開始拆除到安裝歷時17d完工。

1.2改造措施

1.2.1總體方案

考慮現(xiàn)場空間位置的限制將其改造為袋式收塵器。利用袋式除塵技術過濾原理，將原電收塵器所有電場內部件全部掏空，保留殼體和灰斗，采用大凈氣室結構，將原第一電場作為沉降室，后面電場更改為袋室，布置8 m長的濾袋，增加頂部凈氣箱體、噴吹系統(tǒng)、提升閥和氣路，更換窯尾排風機及高壓電動機，增加變頻器；每條線增加用氣量10 m³/min。

1.2.2技術特點

（1）整個收塵器凈氣室設計8個獨立室，每室采用28個3寸進口脈沖閥，每個閥噴吹15條濾袋；每個室配置破袋檢測裝置，高箱結構凈氣室抽袋，袋收塵器進出口配置壓差變送器；配置袋收塵及輸灰系統(tǒng)電氣控制柜，PLC控制柜；噴吹氣源為1個袋室接1個閥門供氣，采用單個控制方式；布袋采用低壓脈沖清灰，滿足在線/離線/定時/定阻清灰。

（2）濾袋配置：濾布采用具有高比表面積、較高收集效率的P84材料。

（3）過濾風速選?。焊鶕?jù)水泥窯尾粉塵性質、工藝狀況、所選濾料種類、清灰方式等確定過濾風速為0.8 m/min。

（4）結構布置：通過有限元數(shù)值模擬Abaqus對花板的布局做分析，使花板的變形控制在有效范圍內。

1.3改造效果

本項目自投產(chǎn)以來運行穩(wěn)定，排放達標，表2為項目現(xiàn)場發(fā)來的在線監(jiān)測排放值。

表2袋收塵器在線監(jiān)測值（2019年3月18日）

1.4分析總結

1）改造優(yōu)點

該項目為電改袋收塵器，且保留了殼體和灰斗，所以設計、安裝工期短，占地面積小，收塵效率高，處理氣體量范圍大，不受飛灰成分、濃度和比電阻的影響；結構簡單，使用靈活；運行穩(wěn)定可靠，操作維護簡單；大大降低用戶改造成本。

2）選擇了合適的濾料

濾料是袋式收塵器的關鍵材料，其優(yōu)劣直接關系到收塵器性能的好壞。為此，本項目選用纖維耐溫性能較好的P84濾料。P84濾袋抗磨損性能好，能在500 g/Nm³的含塵量下工作，且P84濾袋特有的三葉型纖維有利于捕集高粉塵濃度的煙氣，可用在水泥窯尾收塵中，能有效減少超細顆粒物的排放。

3）對安裝質量和濾袋制造安裝精度要求高

①花板、凈氣室安裝要求：安裝前可在地面先組焊，再吊裝焊接，焊接完畢后均需采用煤油滲透檢驗。有漏焊處補焊，補焊完畢再次做煤油滲透檢驗。

②濾袋制造精度：提高濾料和濾袋縫制精度，以達到濾袋的過濾效果；濾袋制作要采取先進的針刺設備、定型設備、先進的縫制設備，甚至附帶針孔自動封堵裝置，濾袋縫線處須涂膠。

③濾袋安裝精度：孔板必須激光切割，保證濾袋口與孔板緊密貼合。

4）本體結構的合理布置

①科學布置花板，在濾袋安裝完后可減少其變形，避免濾袋長期受到集中氣流沖刷，從而降低粉塵排放。

②選擇合理的閥口風速和煙道風速，以此布置閥板和煙道，從而有效改善內部氣流分布。

5）改造的局限性

設備運行阻力較大，平均運行阻力在1 500 Pa左右，另外，濾袋易破損、脫落，舊袋難以有效回收利用。

2電改電袋復合收塵器

2.1基本情況

本次改造為福建塔牌水泥有限公司一線窯頭電收塵改造，該企業(yè)隸屬廣東塔牌集團有限公司，現(xiàn)擁有兩條5 000 t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，本次針對一線（5 000 t/d）窯頭電收塵器進行改造。改造前后技術參數(shù)如表3所示，改造周期：從2017年3月拆除到安裝歷時15 d完工。

2.2改造措施

2.2.1總體方案

在原有電收塵器的基礎上采用電袋復合式收塵器改造方案，不加長柱距，不加寬跨距，即保留1#電場并更換1#電場內部全部配件，掏空其余電場，利用拆除后的空間改為袋室，在不增加基礎成本的前提下，通過加1個小袋室來增加過濾面積。將該收塵器改造成6個袋室，共3 060個濾袋。每室30個3寸進口脈沖閥，前4個室，每個閥噴吹18條濾袋，后2個室，每個閥噴吹15條濾袋。增加頂部凈氣箱體、噴吹系統(tǒng)、提升閥和氣路。先利用電收塵器的優(yōu)點將約80%的粉塵收集，剩余約20%粉塵通過袋區(qū)收集，從而實現(xiàn)煙氣凈化。

（1）電區(qū)改造：更換原有老化的極板、極線，更改振打清灰方式，將撥叉振打更改為側部振打。進出氣口氣流均布，做氣流分布模擬試驗，重新布置導流板。

（2）袋區(qū)改造：布袋收塵器采用分室結構，可以在運行時實現(xiàn)不停窯分室檢修，即可以進行更換布袋操作。布袋采用低壓脈沖清灰，在線/離線/定時/定阻清灰，清灰系統(tǒng)采用脈沖反吹清灰裝置和袋式收塵器的反吹清灰控制。

2.2.2技術特點

（1）保持原設備基礎不變，對原設備鋼結構應進行強度荷載核算，滿足改造要求，將排風機改造為高效節(jié)能風機，電動機利舊，有效地節(jié)約成本。

（2）濾布采用防水、防油、防腐、防糊袋、抗氧化，長期允許220℃的濾料，本項目選用的是芳綸濾料。

（3）根據(jù)水泥窯頭粉塵性質、工藝狀況、所選濾料種類、清灰方式等合理選取過濾風速為0.97 m/min。

（4）通過CFD氣流模擬對進氣口內部增加導流板來實現(xiàn)均流。

（5）電區(qū)改用側部振打：側部振打力度大，更有利于電區(qū)清灰。

（6）將原有卸料器改造為雙層氣動排灰閥（含料位檢測裝置），確保實際運行收塵器良好的鎖風效果，并采取篦冷機增濕和旁路系統(tǒng)，同時加裝冷風閥對煙氣降溫以達到保護濾袋、延長濾袋壽命的目的。

2.3改造效果

改造后該臺設備運行穩(wěn)定，且達到超低排放要求，表4為閩西職業(yè)技術學院環(huán)境檢測中心實驗室的在線監(jiān)測結果。

表4改造后一線窯頭電袋復合收塵器在線監(jiān)測結果

2.4分析總結

（1）運行阻力低，電場預收塵后，降低袋收塵的負荷，延長了濾袋壽命。

（2）電區(qū)更換老化內部結構件，更改振打系統(tǒng)可除去大量的大顆粒粉塵，既降低了粉塵排放濃度又可延長濾袋壽命。

（3）濾袋選用優(yōu)質的芳綸材料具有高強度、高模量、耐腐蝕、低密度、不熔融、耐熱性、耐疲勞性和耐磨性好等優(yōu)點。

（4）提高了安裝質量和濾袋制造安裝精度。

（5）增加過濾面積，在原收塵設備尺寸條件允許情況下，可增加濾袋數(shù)量或增加濾袋長度來增加過濾面積。

（6）降低過濾風速，合理布置本體結構。

（7）改造的局限性：由于兼有電收塵和布袋收塵兩套單元，運行維護較為復雜，且芳綸濾料壓縮性差，壓縮強度還不到拉伸強度的1/5。

3結論

超低排放改造邊界條件的確定決定于設計方案的選擇，而可行的設計方案是建立在對原有收塵器的過濾風速和過濾面積做技術評估和改造路線及水泥工況的基礎上的。只要在過濾面積和濾料選擇方面做出適當調整，就基本實現(xiàn)了對粉塵排放的超低控制。

大量實踐充分說明了對于超低排放改造方案的技術探討是很有意義的，相信也是業(yè)內廣泛認可的改造技術路線，也希望給大家探討和解決愈來愈嚴峻的環(huán)保問題提供一個思路。