水泥厂窑尾袋除尘器节能除尘技术的探讨

水泥厂窑尾袋除尘器节能除尘技术的探讨

董金兴

洛浦天山水泥有限责任公司 新疆和田地区洛浦县 848200

摘 要：水泥生产过程往往会产生大量的含尘烟气，尤其是水泥生产线窑尾产生的含尘烟气，不仅烟气量大，而且烟气含尘浓度较高。如何选择合理的除尘设备来处理水泥厂窑尾含尘烟气，是建设生产线之前要考虑的重要问题。目前，用于水泥厂窑尾含尘烟气处理的环保除尘设备主要为袋除尘器，技术方面都已经有成熟和丰富的经验，所以只要设计选型合理，精心制造和安装以及维护管理及时，都能达到预期的除尘效果。

关键词：水泥厂；窑尾袋；除尘器；节能；除尘技术

1 回转窑窑尾废气的特性

回转窑的废气是由燃料燃烧后的烟气、水泥原料在分解反应中生成的CO2、生料干燥过程中放出的水蒸气以及过剩空气等组成。废气中的粉尘主要是已经干燥的和部分分解的入窑生料，少量的熟料微粒、未完全燃烧颗粒和燃料的灰分。此外还有少量钾、钠、硫的氧化物结晶。新型干法水泥回转窑窑尾废气具有如下特点：

（1）含尘浓度高，窑外分解窑窑尾废气含尘浓度为40～80g/m3；

（2）温度高，新型干法窑外分解窑窑尾废气温度为320～350℃左右；

（3）含尘颗粒细，<10μm的细颗粒占90%～97%，小于2~3μm的细颗粒占50%；（4）粉尘中有一定的碱含量，剥离性较差；

（5）风量较大，且随着窑系统工况变化时风量不稳定；

（6）粉尘比电阻高，正常高达1012～1013Ω.cm。

为响应节能、降耗、减排等政策要求，新型干法水泥生产线积极利用窑尾废气的余热，主要用于物料烘干和余热发电等，经过余热利用后的废气的特性发生较大的变化，如废气温度得到降低、粉尘浓度提高等。

2 水泥厂窑尾袋除尘器节能除尘技术

2.1 烟气流场技术

有别于静电除尘器的流场均布是为了提高收尘效率，布袋除尘器的流场均布最主要的目的是防止破袋，降低除尘器本体结构而增加的阻力。在所有除尘器中，布袋除尘器的流场是最复杂也是最不均布的，因此合理地布置箱体内部的导流板就尤为重要。原则上布袋除尘器的导流技术应包涵以下几点：

（1）应控制含尘气流的速度，避免含尘气流在局部直接冲刷滤袋；（2）应削弱上升的气流，有利于粉尘的沉降；（3）应合理地降低除尘器本体的阻力，为系统节能；（4）应尽量做到除尘器壳体内部气流均匀，降低阻力[1]。

2.2 本体结构技术

布袋除尘器的本体结构分为上箱体（净气室）、中箱体（尘气室）和下箱体（灰斗）。以分仓室结构为主，主烟道在中间，由各个分烟道联通各个仓室，净气室多采用低净气室结构。并设旁路提升门和工作提升门，这种分室结构最大优势在于如果某个仓室有破袋现象，可以通过关闭进风口闸板门和工作提升门来将这个仓室处于离线状态。除此结构以外，不分仓室结构也有应用，从结构形式上各有利弊，不过不分仓室结构阻力更低。

近年来箱体的变形事故也屡有发生，因此在设计时应对箱体结构的耐压程度进行核算，箱体的耐压程度应能够满足系统压力，一般情况是按引风机铭牌数据的1.2倍来进行核算，由于目前覆膜滤料的应用极为广泛，在后期的运行中系统阻力基本上都接近甚至超过1500Pa，结构验算极为重要。另外花板结构也值得关注，要满足两面压差和布袋、袋笼的自重和最大粉尘荷载，对于一些大型的布袋除尘器还应考虑热荷载所产生的位移[2]。

由于超低排放的需要，为了保证长期有效的运行，过滤风速不宜太高，理论上讲如果除尘器出口浓度小于10mg/Nm3，应将过滤风速尽量控制在0.85m/min以内，以满足出口的排放浓度，如果排放要求更低的话，应将过滤风速控制在一个更为合理的区间内，以兼顾投资成本和超低排放的问题。

2.3 滤袋技术

在近十年的发展中，布袋材质发生了巨大的变化，目前烟气净化领域最常用的几种滤料材质的基本特性。由于水泥厂窑尾烟气一般温度偏高，湿度大，目前应用比较广泛的布袋滤料中以玻璃纤维为主。受工艺限制，早期的玻璃纤维滤料由于易折易断，所以布袋长度很少做到6m以上，这在一定的时间段限制了窑尾布袋除尘器的应用，但近年来由于工艺技术的提高，玻纤材质的布袋长度基本都可做到8m以上，另外采用覆膜工艺后，以上两点极大地提高了布袋除尘器超低排放的应用环境，从目前的数据看，效果很好，满足超低排放的要求。

2.4 清灰技术

布袋除尘器清灰技术可分为机械式清灰技术、分室反吹、回转反吹清灰技术以及脉冲清灰技术。在布袋除尘器应用的早期，布袋反吹清灰方式应该占据了主流，但其喷吹效果一般，尤其是针对湿度较大的烟气，由于喷吹效果不好容易造成糊袋现象。随着淹没式脉冲喷吹阀的发明和应用，主流的布袋除尘器基本采用脉冲清灰为主，清灰方式又分为旋转喷吹和固定行喷吹。从一次投资上来说固定行喷吹方式要较高，可是它的特点是稳定可靠，这对于工业设备的运行尤为重要，而旋转喷吹技术往往由于它的传动失灵导致喷吹失灵[3]，因此固定行喷吹技术在超低排放改造技术中应为主流技术。应注意的是喷吹压力问题，由于在超低排放中采用了覆膜滤料，为了防止膜破损，也从节能角度考虑，喷吹压力不宜过高，尤其在初期运行时，我们建议喷吹压力不要高于0.15MPa，长期运行时应根据具体的工况进行调整处理，但也不应超过0.3MPa。

2.5 控制技术

控制技术应为窑尾布袋除尘器应用技术的核心技术之一，大多数水泥厂在运行过程中往往忽略了这一点。从目前的应用来看，我们从控制方式上采用定压、定时和手动的控制方式。当然很多业主仍旧采用定时方式操作，这样既耗能又容易破袋。所谓定压就是指给布袋除尘器设定两个初始的差压值，一个为高值，另一个为低值。当差压值高于高值时脉冲阀开始喷吹，当差压值低于低值时停止喷吹，此时记录下来喷吹到哪一个脉冲阀，当下一次条件来临时从记录的阀门的下一个开始动作。这么做最大的好处是减少对布袋的过度喷吹[4]。定时功能在这里是一个保护功能，当差压变送器失灵时，定时器会检测在定义的时间内是否进行了喷吹，如果没有动作则启动程序，并报警。手动控制方式是一种调试过程中的方式，正常运行时不进行应用。

离线喷吹一直作为布袋除尘器的一项技术在运用，但通过多年的喷吹应用研究，我们对在线喷吹与离线喷吹都开展了对比研究。离线喷吹是关闭一个仓室后逐个阀门进行离线喷吹，现实的工况是当把这个单元切出去的一瞬间增加了系统的扰动，当然从布袋除尘器设计之初是留下了一定的富裕度来克服这个扰动，但实际上多数水泥厂并没有设置过多的富裕度。工作门在切断某个仓室时确实对系统的影响很大，并且工作提升门频繁启动，过度地消耗电能。而在线喷吹在节能方面以及克服系统扰动方面通过合理的控制表现得更为优异，具体做法为不切断某个仓室，假如我们定义了4个气包（代表着4个仓室），那开始喷吹时先喷吹第一个气包的第一个阀门，其次喷吹第二个气包的第一个阀门，再喷吹第三个气包的第一个阀门，之后喷吹第四个气包的第一个阀门，然后再喷吹第一个气包的第二个阀门，以此循环，直到喷吹压差值到达规定的范围。

结束语

总而言之，随着污染物排放标准的不断收严，水泥行业的除尘技术已逐渐向袋式除尘技术转变，袋式除尘技术的大规模应用已取得显著效果，促进了颗粒物减排。袋式除尘技术效率更高，对满足水泥行业“超低排放”具有更好效果。从水泥行业扩展到其他行业，袋式除尘器由于除尘效率高、结构简单、适应性强、系统运行稳定等特点，对其他行业的“超低排放”也具应用潜力。

参考文献

[1]李波清，唐全胜.窑尾除尘系统及其电除尘的改造[J].水泥工程，2015(05):73-76.

[2]赵素莉，李少平.水泥厂废气粉尘污染排放现状调查与对策[J].水泥，2014(07):54-56.

[3]朱建华.新型干法水泥生产线窑头、窑尾电除尘供电系统的改造[J].科技与企业，2014(06):220.

[4]赵恒帅，苏丽丽.水泥厂窑头窑尾除尘系统改造经验[J].设备管理与维修，2013(07):62-63.