5500t/d水泥窑尾大型高温袋式除尘器的开发与应用
水泥 2007-11-02
随着国家环保政策日趋严格，新型干法水泥生产线窑尾废气处理采用电除尘已经难以达到目前的国家标准。在新型干法水泥窑尾烟气净化系统中，研制大风量、低排放浓度、长寿命、低阻力、高效率、耐高温的袋式除尘器取代电除尘势在必行。
5000t/d以上规模的大型新型干法水泥窑尾废气除尘用的脉喷袋式除尘器可以解决排放污染问题，在新型干法窑尾使用能达到低排放浓度、低运行阻力和滤袋的长使用寿命，彻底改变长期以来大风量袋除尘器运行阻力高、能耗高和维护工作量大的问题。
以在海德堡珠江水泥有限公司5500t／d规模的新型干法生产线窑尾运用脉喷袋式除尘器除尘项目为例，该项目除尘器达到了如下主要技术性能指标：过滤风速l.0m／min～1.2m／min；入口浓度60g／m3以上，出口浓度<7.92mg／m3（9.24mg／Nm3）；滤袋寿命超过4年。
该除尘器不受粉尘的种类、颗粒大小、粉尘的浓度和比电阻的影响，除尘效率可以稳定达到99.8％～99.99％，排放浓度可以达到30mg／Nm3以下；具有耐高温、耐腐蚀、拒油防水、防燃、防爆的特点；并且处理风量大、占地面积小，能做到不停机进行维护，随主机运转率达到l00％；结构简单，可以模块式灵活布置。在机械设计上，进行了袋笼的配比设计、文氏管的反置设计、喷吹系统的模块设计、喷嘴的流量可调设计、进风方式的防湍流设计和净气出口防涡流设计等多项措施，保证了系统的设计参数达到预期指标。针对5500t/d以上水泥窑尾烟气特性，可以对以往的袋式除尘器进行改进和创新，科技成果的创新点在于：
1.气流动态平衡均布系统。采用2级气流分布措施，气流分布板和气流分布调节阀；气流分布板根据流体力学的异形设计，减少气流雷诺值并保护了滤袋。气流调节阀保证进入各室的风量均匀，并可根据每个室气流分配反馈数据调节其角度和开度。
2.模拟结构设计软件。大风量袋式除尘器本体的钢结构件重达数百吨，在设计中既要考虑设备自身的重量，还必须考虑设备运行时承受的负压、设备受热时的热变形、热应力等因素；在设计中采用有限元分析法进行计算机辅助设计，消除热应力和留有膨胀缝，保证了设备的安全运行。同时开发了模拟软件，设定现场工况进行设备的最大负压和热变形模拟试验。
3.故障诊断、分析和记录功能的专家系统。即故障自动诊断系统的开发研究，实现对各点自动测控和快速控制。该功能包括滤袋破损的检漏、清灰系统故障、卸灰系统故障和超温报警与故障诊断、分析和智能提示功能。
4.滤袋自动保护系统。除了采用包括袋笼的横竖筋配比计算、文氏管的引流改进设计、喷嘴的流量可调设计和进风防湍流设计等几项措施外，还设计了滤袋的自动保护系统。当滤袋的压力或温度超限时，系统自动切断进气，采用紧急排放，并启动冷风阀喷入冷风保护滤袋。
5.高效率、低浓度、低阻力的运行工况。该袋式除尘器随主机运转率为l00％，排放浓度始终在10mg／m3以下。运行阻力一直维持1200Pa以下，并可以根据工艺状况调整除尘系统的运行阻力，达到节能降耗的目的。该设备的技术指标是粉尘排放浓度小于10mg／Nm3，远小于我国的标准50mg／Nm3.随着人们环保意识的不断加强，烟气粉尘排放浓度标准也将不断提高，因此脉喷袋式除尘器的市场前景较好。
原珠江水泥有限公司有1条4000t/d熟料生产线，经多次的改造，现已达到5500t/d生产水平。原来窑尾配备的是引进的电除尘器，随着广州市对环境要求的日益严格及该公司对环境保护的重视，为了保证粉尘的排放浓度达到欧盟的排放标准，该公司对窑尾电除尘器进行改造，改用脉冲喷吹袋式除尘器。袋式除尘器投运至今运行状况良好。投运初期，除尘器的进出口压差仅为800Pa，减少了清灰次数，从而进一步降低运行能耗，现今的运行阻力保持在1200Pa以下；现在的袋除尘器运行费用比原来的电除尘器还低，解决了长期以来袋除尘器比电除尘器能耗高的问题。另外粉尘排放浓度一直低于10mg／m3，粉尘排放量大大减少。此外，设备采用的在线／离线自动切换清灰和检修技术，可以进行不间断分室检修，运行至今，没有因为除尘器的故障引起主机设备的停运，随主机运转率达到了100％，同时没有其他备品备件损坏的问题。
该除尘器在珠江水泥厂成功投运后，极大地改善了公司周边环境和工人的工作环境，低阻力运行节约了窑尾风机的运行电耗，也给公司带来了很好的经济效益和社会效益。据广州市珠江水泥厂成本核算，除尘器在投运的最初1年时间里，为该厂节约电耗开支约100多万元，具有很好的社会效益、环境效益和经济效益。
该除尘器研制过程中遇到最大的问题是滤袋的国产化。经调查，国产高温滤料达不到要求的技术指标，最后只得采用德国BWF公司的P84滤料。这样除尘器的投资就大大增加，因此研制耐高温、耐腐蚀、性能良好的国产滤料是降低除尘器成本、提高市场竞争力的关键，国内有关的科研机构应加强基础材料科学的研究，提高我国的滤料水平。
该除尘器的低运行阻力和滤袋的长使用寿命，大大降低了设备的运行成本，改变了长期以来袋除尘器运行费用和维护费用高的问题，为减少水泥行业的粉尘排放总量，改善工艺条件，提高窑产量都具有很重要的意义。
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