水泥廠除塵技術(shù)
在水泥生產(chǎn)過程中 ,無論是立窯工藝還是旋窯工藝 ,均產(chǎn)生大量粉塵 ,粉塵是水泥廠最嚴(yán)重的污染源 ,也是環(huán)？刂谱钪匾闹笜(biāo)。除塵作為煙氣凈化的一項重要內(nèi)容 ,筆者結(jié)合多年設(shè)計與研究經(jīng)驗 ,對水泥生產(chǎn)中常用除塵技術(shù)進(jìn)行歸納比較 ,以便工程方案設(shè)計優(yōu)化。
1 重力除塵和慣性除塵
煙氣流中固體顆粒物的質(zhì)量濃度有較大差值 ,利用氣流減速所形成重力沉降或氣流方向變化時顆粒物產(chǎn)生的慣性力和離心力可將固體顆粒物從氣流中分離出來 ,除塵效率一般為60%左右 ,常作為初級除塵 ,常見的裝置有以下幾種：
（1）沉降室 沉降室是消除煙氣中大顆粒物的一種簡單設(shè)備。它利用顆粒物的重力大于氣體對它的浮力原理而將顆粒物沉降分離出來 。顆粒沉降速度與其幾何形狀有較大關(guān)系 ,幾何形狀與煙氣流對它的攜帶有關(guān)。計算沉降室尺寸時 ,沉降室的斷面積決定了煙氣速度 ,其長度又決定了煙氣在室內(nèi)的停留時間。由沉降距離和不同顆粒物的沉降速度可以求出每種顆料沉降時間 ,與煙氣在室內(nèi)的停留時間相比 ,得知這個沉降室能將多大顆粒沉降下來。因此 ,沉降室宜做得寬而矮 ,但又不能做的太長 ,以免占地太多 ,沉降室一般適合去除100微米以上顆粒物。
（2）擋板 在煙氣通道中 ,設(shè)計一個或多個擋板 ,氣流沖擊擋板時 ,其中的顆粒物動能消失而降落。為提高分離效果 ,擋板還可用水膜潤濕做成濕式擋板 ,以吸收酸性氣體和其它可溶氣體。不過由此產(chǎn)生的污水需處理才能排放 ,沉渣可送入成球盤成球 ,變廢為寶 。
（3）旋風(fēng)分離 旋風(fēng)分離是曲型的慣性分離。由于慣性力的作用 ,顆粒物被拋向旋風(fēng)筒筒壁 ,而順筒壁下落至下灰筒排出。一般適合去除15微米以上顆粒物 ,而一般煙氣中15微米以上顆粒物占總量的85% ,因此 ,它作為前級分離時效果較好。旋風(fēng)分離器還 可以做成濕式的 ,即在旋風(fēng)分離器中噴水或在外筒壁上方注水 ,在筒內(nèi)壁上形成水膜 ,以利顆粒物的捕集和收集排出。
2 過濾除塵
讓煙氣進(jìn)人紡織物袋子內(nèi),袋子能透氣而不能透過顆粒物 ,它可除去10微米以下的顆粒物 ,尤其是小于1微米的粒子 ,其效果更佳。過濾袋材質(zhì)不同,透氣度也各有不同,常用過濾比來衡量效率高低。選擇濾袋時 ,要考慮溫度參數(shù)和對磨損、酸堿耐受力等因素。袋式除塵器總壓降一般為588-980Pa,總的除塵效率可達(dá)99%。過濾除塵的過程還有沖擊、擴散、重力吸引和顆粒物相互摩擦所產(chǎn)生的靜電吸引等作用,這樣才能完成全部過濾過程。隨著粉塵在袋子表面上的聚集,氣流阻力就越來越大,為此必須定時清除袋子上的積灰。常見除灰方法有偏心振動、壓縮空氣吹洗、超聲波振蕩等。使用中故障主要有燒袋、糊袋。
3 靜電除塵
利用強電場使氣體發(fā)生電離即電暈放電,此時煙氣中顆粒物帶電,然后,帶負(fù)電荷的顆粒物在電場中向帶正電荷的集塵極板放電 ,再經(jīng)振打落入灰斗 ,完成除塵任務(wù)。靜電除塵器根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀可分為板式和管式 ,按除塵方式又分為干、濕二種,一般多用干式板型除塵器。在電除塵器內(nèi),其煙氣速度一般在1m/s左右,整個除塵阻力約為196Pa,除塵效率可達(dá)99%或更高,其能源消耗也不大 ,是理想的除塵設(shè)備。但它一次性投資較大,控制、操作、維修要求的技術(shù)性高,對SO2等有害氣體無能為力,因此靜電除塵器是作為除塵要求較高的環(huán)境下使用的設(shè)備。
4 濕式除塵器
濕式除塵設(shè)備是讓固體顆粒與液滴充分接觸,氣體穿過水層,在強烈的湍流狀態(tài)下進(jìn)行傳質(zhì)交換,以達(dá)到清洗作用等。濕式除塵器可清除5μm以上顆粒物 ,效率一般為90%-95%。對SO2等有害氣體去除率可達(dá)80%。近年來,濕式除塵器在水泥行業(yè)得到廣泛使用 ,正逐漸取代以往占主導(dǎo)地位的布袋收塵器。目前常見濕式除塵器有二大類：
（1）濕式洗滌塔除塵器 噴霧是一種低能耗的洗氣法,沿?zé)煔饬鞯哪嫦驀婌F,可使液滴直接攔截固體顆粒。噴滴的大小與液滴接觸顆粒的幾率有關(guān),但液滴過細(xì),其攔截力較差,或形成潤濕的顆粒的重力不夠。較理想的液滴為100微米左右。另一方面,霧狀的液滴和煙氣中顆粒物在混合空間中由于分子布朗運動也有利于液滴與顆粒物碰撞接觸。因此,清除效果在一定范圍內(nèi)與液滴顆粒大小成反比。圖1為筆者單位研制的高效煙氣洗滌塔簡圖,塔內(nèi)設(shè)三層噴水,二層填料,填料為輕質(zhì)多面塑料球,煙氣在塔內(nèi)停留時間大于12s。除塵效率可達(dá)99%以上,脫硫率達(dá)85%,洗滌塔還起煙氣冷卻作用。洗滌水沉渣送入成球盤成球媛燒后作為水泥熟料,洗滌水循環(huán)使用。
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(2)文丘里濕式除塵器 圖2為文丘里濕式除塵器的簡圖。該裝置的核心是文丘里縮放噴管,氣流先經(jīng)過收縮區(qū)壓縮。通過喉部時速度達(dá)60-200m/s,此時在喉部噴人的水滴,將被高速氣流的動能沖擊成水霧,并強烈地紊流入氣流中。噴水量約0.2kg/m3煙,煙氣帶走的液滴通過旋風(fēng)分離器分離,除塵效率可達(dá)95%,但文丘里管磨損嚴(yán)重,維護(hù)費用大 ,水泥廠很少使用。
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通過上述對各種除塵器的比較 ,筆者的結(jié)論是 ,傳統(tǒng)的袋收塵、電收塵由于維護(hù)費用高,一次性投資大,對SO2等有害氣體無能為力等缺陷,在工程中要逐漸淡出,尤其對燒成煙氣要淡出。大力推廣新型濕法洗氣裝置,進(jìn)一步完善濕法洗氣廢水循環(huán)利用及沉渣綜合利用 ,在安徽省已有成功范例。
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