水泥行业新型干法工艺线大型低阻袋式除尘器的设计与应用
水泥 2011-11-03
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1、绪言
随着单一水泥生产线建设规模越来越大，大型袋式除尘器的使用越来越广泛；一方面排放要求的提高，另一方面袋式除尘技术、滤料、配件的技术进步。新设计的5000t/d以上规模、中联10000t/d、海南华盛12000t/d新型干法生产线全线都采用袋式除尘器；处理风量从几十万m3/h到几百万m3/h；这就对运行的可靠性、运行阻力等提出了更高的要求，必须引起袋式除尘器设计者、供应商、配件生产厂家的高度重视。
2、水泥工业节能减排的形势
水泥工业重点节能降耗工作，主要通过技术进步，大力推广新型干法窑外分解技术，促进工艺结构调整，大幅降低能耗，改善环境并提高生产技术指标和经济效益。大型新型干法水泥企业烟尘排放达标排放率95.0％以上，工业粉尘排放达标率98.0％以上。
但全行业核定的年粉尘排放总量是600万吨左右；去年水泥总产量达到18.8亿吨，粉尘排放超过1000万吨，减排任务还很重。
2.1、水泥十强企业
2.2、我国水泥工业粉尘污染的防治政策
我国水泥行业执行《水泥工业污染物排放标准》；标准对烟粉尘、二氧化硫、氟化物排放限值大幅度降低，同时规定了单位产品的最高排放量，增加了对氮氧化物等排放控制标准。新修订标准的实施，有力促进水泥企业的技术进步，采用先进的环保技术，提高环境保护水平。
2.3、中国水泥工业粉尘污染排放标准和防治政策
随着中国水泥产业政策的调整，水泥生产工艺线日趋大型化，这些大型水泥生产线，每条线都有大量的除尘器，窑尾除尘是水泥行业环保关键所在。大型水泥厂的窑尾除尘，过去大多采用电除尘器，其烟尘排放浓度较高。随着环保标准的严格实施，窑尾烟尘排放都必须达到50mg/Nm3，中国沿海经济发达地区、四川、河南等省要求窑尾烟尘排放浓度小于30mg/Nm3，因此，采用袋式除尘器是窑头、窑尾除尘发展的趋势。
3、低阻、高效袋式除尘器的技术措施
3.1、合理的气流分布
水泥行业使用的小型袋式除尘器来，气流分布的要求不是那么高，随着单一水泥工艺线的规模越来越大，处理风量也越来越大；处理100万m3/h以上风量的袋式除尘器已很常见，对于大型袋式除尘器来说，气流的分布就显得尤为重要；不合理的气流分布除可能对滤袋等造成破坏外，最大的可能就是造成除尘器运行阻力的“居高不下”，带来能耗的增加，因此在水泥行业大型袋式除尘器设计中，气流分布应引起足够重视。
3.2、高性能、低阻力过滤材料的选用
正确选择与使用过滤材料，仍然是核心技术，对性能和运行费用，包括滤袋消耗和运行电耗起着决定性作用。水泥工业排放的含尘气体，根据工艺过程不同，具有不同的特性。
(1)高温，如窑头、窑尾排出的含尘气体，温度高达350℃以上，须先经过调质，冷却后再进行处理；
(2)高湿，如联合粉磨，烘干机，不仅温度波动，其湿含量也高达20%以上；
(3)高浓度，与立式磨、挤压磨、高效选粉机配套的袋式除尘器，处理含尘气体的粉尘浓度可达700～1600g/m3，它即是生产过程生产设备，也是粉尘排放控制的环保设备；
(4)防燃、防爆，如煤磨排出的含有煤粉的含尘气体。
3.3、高强度的清灰措施
清灰强度与清灰的效果有着重要的联系，高强度的清灰能够提高清灰效果，降低运行阻力；对于同一种滤料来说，降低滤料运行阻力的方法就是提高清灰强度。
水泥行业大型袋式除尘器采用最多的是在线脉冲喷吹清灰方式，在气源压力一定，供气量能够保证的情况下，脉冲阀一次喷吹的压缩空气量对于清灰的效果就至关重要了；高品质的脉冲阀和控制方式就能够在最短的时间喷出足够的压缩气量就能达到高强度的清灰效果，所以对脉冲阀要求确实比较高。
3.4、智能化的清、卸灰控制
袋式除尘器的运行阻力与除尘工艺条件密切相关，运行过程中也常常随着工况条件变化而变化；如粉尘浓度、风量的波动必然引起袋式除尘器阻力的波动；如何保证袋式除尘器在设定的阻力范围内运行，是袋式除尘器的设计者们多年来一直追求的。目前能够做到的也就是，用袋式除尘器的清、卸灰制度来保证和稳定袋式除尘器的运行阻力；这些技术措施的实现都由阻力测试和控制系统来完成，在系统中加入智能化的技术措施就很容易做到，也就是在原来袋式除尘器清、卸灰程序中增加了阻力监测和调整的功能，我们在设计中采用了这些措施，经过几年的运行，取得了比较满意的效果。
3. 5、优化除尘器本体设计
大型袋式除尘器的本体设计必须考虑如下特点：
风量大：日产10000t熟料的生产线，窑尾排放风量近200万m3/h，加上窑头篦冷机余风除尘；占全厂除尘风量的80%以上；
温度高：入除尘器废气温度达到200℃以上；
成分复杂：有NO、SO2、水分等，有较强的腐蚀性；
设备运转率要求高：随窑运转率必须达到100%，无旁路系统；因此，水泥行业大型袋式除尘器的设计者必须合理设计本体的每一个细节。
4、袋式除尘器在水泥工业的发展趋势
节能减排是水泥工业永恒的主题，水泥结构调整，大量新上的新型干法水泥生产线，具有工艺先进、设备精良，企业规模大，有利于对烟尘、粉尘的控制。新修订的国家标准GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》是任何水泥厂都必须执行。有些城市和地区标准严于国家的标准，排放浓度提高到30mg/Nm3，甚至10mg/Nm3；广东、四川、江苏、河南等省新上的工艺线均要求从原料处理到产品都采用袋式除尘器，同时，全国各省、市逐步在大、中型水泥生产线安装在线监测仪器，随时监控烟尘和粉尘的排放。
水泥工业结构调整，新型干法水泥生产线快速增长，环保法规和监管愈来愈严格。我国在新型干法生产线的窑头、窑尾采用袋式除尘器越来越多；全国几大水泥公司全工艺线都采用袋式除尘器；中联水泥、冀东水泥、华新水泥、海德堡、中材国际、亚东等大型水泥集团新上5000t/d到12000t/d整条工艺线都是采用袋式除尘器；为减少排放，中联水泥公司的新型干法水泥工艺线逐步把电除尘器改为袋式除尘器；河南南阳中联、郏县中联已于2010年完成改造。
根据水泥行业准入条件要求：“所有水泥生产环节必须达到国家环保要求，严格执行《水泥工业大气污染物排放标准》和《水泥工业除尘工程技术规范》，新建水泥项目必须安装在线排放检测装置。”
水泥工业产业政策要求：“建立和完善水泥工业污染物控制指标的在线监测和评价体系，加快实施水泥企业污染物排放在线控制和监测，及时、准确、有效控制水泥工业污染物排放。”
对于影响我国大气最为严重的PM2.5的细粉尘，袋式除尘器是水泥工业最终解决的装置。十二.五期间国家发改委、环保部拟将影响我国阴霾天气的PM2.5超细粉尘列入治理规划，这对水泥工业的粉尘治理又提出更高的要求；也是袋式除尘器的机遇。
中国环境保护产业协会在专业委员会工作会议上提出：“随着技术的进步，逐步修订和完善排放标准，推广袋式除尘技术；中国是燃煤大国，要坚决、毫不动摇的推广袋式除尘技术”。
工业和信息化部《关于水泥工业节能减排的指导意见》工信部节（2010）582号文明确规定：到“十二五”末，全国水泥生产水泥颗粒物排放在2009年基础上降低50%；推广袋式除尘器，将现有水泥窑电除尘器改为袋式除尘器。
5、窑尾袋式除尘器
[Page]
设备阻力： <1200Pa；
排放浓度： <10mg/Nm3
投运时间：2005.4.16；
滤 料：P84；
设计过滤风速：1.12m/min；
滤袋规格：￠160X6000；
滤袋平均使用寿命：5年；
配套工艺线：5300吨/日；
实测排放：<9.24mg/Nm3
原来系统：电除尘器
用户：广州珠江水泥有限公司
窑尾袋式除尘器（高原型）
处理风量：680000m3/h；
设备阻力： <1000Pa；
排放浓度： <10mg/Nm3
投运时间：2006.7.18；
滤 料：P84；
设计过滤风速：1.10m/min；
滤袋规格：￠160X6000；
滤袋要求使用寿命：5年；
配套工艺线：3000吨/日；
实测排放：<6.2mg/Nm3
原来系统：新上；
用户：西藏高争水泥有限公司
6、窑头电改袋（中联南阳）
处理风量：370000m3/h；
设备阻力： <1000Pa；
排放浓度： <30mg/Nm3
投运时间：2009.1.18；
滤 料：芳纶；
设计过滤风速：1.10m/min；
滤袋规格：￠160X7000；
滤袋要求使用寿命：4年；
配套工艺线：3200吨/日；
实测排放：<25.8mg/Nm3
原来系统：电除尘器23/12.5/3X9/0.4；
系统阻力：862Pa；
用户：中联南阳水泥有限公司
7、煤磨防爆型袋式除尘器（电改袋）
处理风量：33000m3/h；
设备阻力： <1100Pa；
排放浓度： <10mg/Nm3
投运时间：2005.4.18；
滤 料： ZLN-J-02 抗静电针刺毡；
设计过滤风速：1.10m/min；
滤袋规格：￠130X2448；
滤袋平均使用寿命：4年；
配套煤磨：φ2.8×3m烘干 兼粉磨风扫磨；
煤磨产量 16t/h；
入口浓度：720g/m3
实测排放：<8.3mg/Nm3
用户：广州珠江水泥有限公司
8、高浓度水泥磨袋式除尘器
处理风量：213000m3/h；
设备阻力： <1100Pa；
排放浓度： <10mg/Nm3
投运时间：2005.6.18；
滤 料： 普通针刺毡；
设计过滤风速：1.0m/min；
滤袋规格：￠160X6000；
滤袋平均使用寿命：4年；
入口浓度：1320g/m3
实测排放：<8.3mg/Nm3
用户：广州珠江水泥有限公司
9、高浓度、高水分烘干机袋式除尘器
烘干机规格：Ø3.6×36m；
初水分：30—35%；
终水分：<5%；
处理风量： 180000m3/h；
设备阻力： <1100Pa；
投运时间：2006.7.16；
滤 料：抗结露玻纤 ；
设计过滤风速：0.5m/min；
滤袋规格：￠180X7400；
滤袋平均使用寿命：2年；
入口浓度：1320g/m3；
实测排放：<26.3mg/Nm3 ；
10、窑尾电除尘改袋除尘（郏县中联）
处理风量： 480000m3/h；
设备阻力： <1200Pa；
投运时间：2010.2；
滤 料：P84；
设计过滤风速： 1.05m/min；
滤袋规格：￠160X6500；
滤袋平均使用寿命：4年；
实测排放：<21.1mg/Nm3
珠江水泥厂窑头电改袋
处理风量： 720000m3/h；
设备阻力： <800Pa；
投运时间：2010.6；
滤 料：芳纶；
设计过滤风速： 1.05m/min；
滤袋规格：￠160X6500；
滤袋保用寿命：4年；
运行阻力： <800Pa；
要求排放： <10mg/Nm3
11、低阻力运行的窑尾袋式除尘器（北江）
处理风量：480000m3/h；
设备阻力：<960Pa；
投运时间：2009.1；
滤 料：P84；
设计过滤风速：1.25m/min；
滤袋规格：￠160X6500；
滤袋平均使用寿命：4年；
实测排放：<7.1mg/Nm3
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