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淺談水泥廠立窯袋除塵器的選型及應(yīng)用

更新時(shí)間:2010-03-19 16:51 來(lái)源:中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè) 作者: 閱讀:2295 網(wǎng)友評(píng)論0

摘要:介紹了立窯煙氣的特性及治理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,并從袋除塵器類(lèi)型及處理風(fēng)量的確定、過(guò)濾風(fēng)速的選取、過(guò)濾面積的計(jì)算、除塵器規(guī)格的選取等方面介紹了立窯袋除塵器的選型要點(diǎn);介紹了LFEF型立窯袋除塵器、LMC低壓長(zhǎng)袋脈沖立窯袋除塵器和GMC型高溫高壓脈噴立窯袋除塵器在水泥行業(yè)的推廣情況及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞:立窯袋除塵器,LFEF型,LMC型,GMC型,選型,應(yīng)用

1 前言

隨著新型干法水泥的發(fā)展和國(guó)家淘汰落后產(chǎn)能速度的加快,2008年我國(guó)立窯水泥產(chǎn)量約占水泥總產(chǎn)量的 35%,立窯水泥企業(yè)污染治理水平遠(yuǎn)低于新型干法水泥企業(yè),立窯企業(yè)的粉塵污染較嚴(yán)重,其中立窯設(shè)備是立窯企業(yè)最主要的粉塵排放點(diǎn)。為有效控制水泥工業(yè)污染物的排放,《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915- 2004)已于2005年1月1日正式頒布實(shí)施,該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排放限值作了嚴(yán)格規(guī)定:自2006年7月1日起至2009年12月 31日止,現(xiàn)有生產(chǎn)線立窯排氣筒中的顆粒物最高允許排放濃度是100mg/Nm3,自2010年1月1日起,其最高允許排放濃度是50mg/Nm3。因此,解決立窯煙氣治理問(wèn)題是立窯企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急,立窯企業(yè)必須盡快落實(shí)好環(huán)保改造和達(dá)標(biāo)排放工作。

根據(jù)GB4915-2004新標(biāo)準(zhǔn)的排放限值要求,只有采用高效電除塵和袋除塵技術(shù)才能使煙氣排放達(dá)標(biāo)。由于袋除塵器除塵效率高且具有脫除有害氣體的功能,故袋除塵器更有優(yōu)勢(shì)。

2 立窯煙氣的特性

立窯煙氣的特性主要取決于原燃料成分、煅燒方法、成球工藝和操作方法等,主要性質(zhì)有:

( 1 ) 煙氣量的波動(dòng)范圍較大, 一般為2 . 5 ~ 6.3Nm3/kg熟料。

(2)煙氣中粉塵濃度波動(dòng)范圍較大,一般為1~ 20g/Nm3。粉塵中小于30μm的細(xì)粉占80%左右,具體顆粒級(jí)配見(jiàn)表1。

(3)煙氣濕含量較高,且波動(dòng)范圍較大,一般為 8%~16%,正常濕含量為13%左右,若濕料層厚、底火深,其濕含量則可超過(guò)20%。煙氣露點(diǎn)溫度較高,一般為40℃~55℃。

(4)煙氣溫度波動(dòng)范圍大,且隨著窯內(nèi)工況變化而變化,窯面煙氣的溫度為45℃~300℃,當(dāng)窯內(nèi)出現(xiàn)異常情況時(shí),窯面煙氣溫度會(huì)更高,可能達(dá)到400℃。(5)煙氣中含有大量的有害氣體,且成分較復(fù)雜,通常有CO、SO2、NOX、氟化物及瀝青煙等,其中SO2和氟化物有很強(qiáng)的腐蝕性,對(duì)除塵設(shè)備的殼體和濾料有較強(qiáng)的腐蝕作用,嚴(yán)重影響設(shè)備的性能和濾料的性能。

( 6 )立窯粉塵的比電阻值較高,通常為1 0 1 1~ 1012Ω·cm,且隨著溫度和濕度的變化而變化,有時(shí)會(huì)高于1012Ω·cm,傳統(tǒng)的電除塵器已難以適應(yīng)。

綜上所述,立窯煙氣具有煙氣量、煙氣溫度和濕含量波動(dòng)范圍大,露點(diǎn)溫度高,煙氣中粉塵的顆粒較細(xì)及堿含量高(見(jiàn)表2)等特性,故立窯煙氣治理具有其特殊性和困難。

3 立窯煙氣治理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

目前, 立窯煙氣治理技術(shù)主要有沉降室除塵、水除塵、電除塵和袋除塵等技術(shù),按照GB4915-2004新標(biāo)準(zhǔn)的排放限值要求,沉降室除塵和水除塵均不能達(dá)標(biāo),只有采用高效電除塵和袋除塵技術(shù)才能使煙氣排放達(dá)標(biāo)。煙氣經(jīng)沉降室除塵后排放濃度大多超過(guò)500mg/Nm3,根本不能達(dá)標(biāo),需要改造,改造后的沉降室作為預(yù)收塵用,下一級(jí)配其它高效電除塵器或袋除塵器。采用水除塵,煙氣的排放濃度往往在200mg/Nm3左右。

電除塵器的除塵效果除與本身結(jié)構(gòu)有關(guān)外,還取決于廢氣的性質(zhì),最主要的是廢氣的比電阻和溫度。由于煙氣的量、溫度、濕度都在較大的范圍內(nèi)波動(dòng),廢氣的比電阻也隨之變化,直接影響其除塵效率。另外廢氣中的硫氧化物、氮氧化物對(duì)電除塵器的腐蝕,也明顯影響它的運(yùn)行,會(huì)降低其使用壽命。合肥水泥研究設(shè)計(jì)院開(kāi)發(fā)研制的立窯專(zhuān)用電除塵器如先期的CDLY型電除塵器和后來(lái)改進(jìn)的JYC型電除塵器都取得了良好的應(yīng)用效果,基本能達(dá)到100mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn),如須達(dá)到50mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn),必須增加電場(chǎng)數(shù)且作改進(jìn)設(shè)計(jì)。

袋除塵器與以上幾種除塵器相比,除塵效率最高,能使排放濃度在50mg/Nm3以下。另外,袋除塵器還具有能脫除有害氣體的功能。合肥水泥研究設(shè)計(jì)院研制的立窯袋除塵器主要有:LFEF型立窯玻纖袋除塵器、 LMC低壓長(zhǎng)袋脈沖立窯袋除塵器和GMC高溫高壓脈噴立窯袋除塵器,其中,LFEF型立窯玻纖袋除塵器研制至今共有四代產(chǎn)品,目前性能最優(yōu)的是LFEF(IV)型。以上這幾種袋除塵器都有使用效果良好的業(yè)績(jī),也有因管理和操作等方面原因致使用效果較差的例子。這三種袋除塵器具有設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)、工藝布置簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定可靠,除塵效率高等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用。

為適應(yīng)排放新標(biāo)準(zhǔn)GB4915-2004的限值要求,改造和新建的生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)最好選用LMC型或GMC型脈噴袋除塵器。

4 立窯袋除塵器的選型

根據(jù)工藝設(shè)計(jì)方案和原始參數(shù)對(duì)袋除塵器作選型,主要步驟包括:袋除塵器類(lèi)型的確定、處理風(fēng)量的確定、過(guò)濾風(fēng)速的選取、過(guò)濾面積的計(jì)算、除塵器規(guī)格的選取等。

4.1 袋除塵器類(lèi)型的確定

(1)LFEF型立窯袋除塵器

主要由進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、反吹系統(tǒng)、袋室、灰斗、排灰系統(tǒng)和電控等組成。

工作原理:采用上進(jìn)氣方式,含塵廢氣由上部進(jìn)入進(jìn)氣室,部分粗顆粒由于慣性落入灰斗,清灰時(shí)因氣流方向與煙塵沉降方向一致,防止了粉塵的二次飛揚(yáng)。又因?yàn)檫M(jìn)氣室使氣流分布均勻,氣流速度沒(méi)有突變,從而保證了各袋室壓降平衡,有利于提高濾袋壽命。除塵器運(yùn)行一段時(shí)間后,濾袋內(nèi)表面附著的粉塵層逐漸增厚,除塵器的運(yùn)行阻力上升,當(dāng)增加到一定值后,就需要對(duì)濾袋清灰,即通過(guò)反吹風(fēng)機(jī)清灰使除塵器的阻力下降,清灰結(jié)束后,該室又投入正常過(guò)濾工作。清灰控制采用定時(shí)清灰,清灰控制儀采用西門(mén)子原裝PLC。

(2)LMC低壓長(zhǎng)袋脈沖立窯袋除塵器

主要由進(jìn)氣管路、進(jìn)氣室、灰斗、袋室、凈氣室、出口管道、噴吹管路系統(tǒng)、排灰裝置、卸灰閥和電氣控制系統(tǒng)組成。

工作原理:含塵煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入塵氣通道,然后折入灰斗。當(dāng)氣流撞擊導(dǎo)流板,部分粗粒由慣性而落入灰斗,其余含塵煙氣的粉塵被阻留在濾袋表面,凈氣相繼經(jīng)凈氣室、出風(fēng)蝶閥和排風(fēng)道最終排入大氣。除塵器運(yùn)行一段時(shí)間后,濾袋外表面捕集的粉塵層逐漸增厚,除塵器的運(yùn)行阻力上升,當(dāng)增加一定值后,就需要對(duì)濾袋進(jìn)行清灰,整個(gè)清灰過(guò)程主要是通過(guò)脈沖閥來(lái)進(jìn)行的,首先關(guān)閉排風(fēng)閥打開(kāi)脈沖閥,壓縮空氣通過(guò)噴管向本排每條濾袋噴射氣流,使濾袋產(chǎn)生變形、震動(dòng)以達(dá)到清灰的目的。清灰結(jié)束后,排風(fēng)閥再次打開(kāi),除塵器又進(jìn)入過(guò)濾狀態(tài),互不干擾,實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行,提高了清灰效果。

(3)GMC型高溫高壓脈噴立窯袋除塵器

主要由灰斗、袋室、凈氣室、噴吹管路系統(tǒng)、排灰裝置、卸灰閥和電控柜等組成。

工作原理:含塵氣體經(jīng)過(guò)風(fēng)道進(jìn)入除塵器已擴(kuò)大的灰斗進(jìn)行預(yù)收塵,通過(guò)導(dǎo)流板均布于各條濾袋之間,粉塵阻留于濾袋表面,為使設(shè)備阻力不超過(guò)1500Pa,高壓氣體經(jīng)電磁脈沖閥產(chǎn)生脈沖,使氣包內(nèi)壓縮空氣由噴吹管孔眼噴吹(稱(chēng)一次風(fēng)),通過(guò)文丘里管誘導(dǎo)數(shù)倍于一次風(fēng)的周?chē)諝猓ǚQ(chēng)二次風(fēng))進(jìn)入濾袋使濾袋瞬時(shí)急劇膨脹,并伴隨著氣流的反作用抖落粉塵,達(dá)到清灰的目的,使用PLC自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)定時(shí)清灰,可根據(jù)粉塵濃度隨意調(diào)節(jié)清灰周期和脈噴時(shí)間,使除塵器在較低的阻力范圍內(nèi)運(yùn)行。

4.2 處理風(fēng)量的確定

袋除塵器的處理風(fēng)量應(yīng)按一般生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的最大廢氣量選取,具體計(jì)算式如下:

Q =(1+K)·A·G·Qb·(273 +T)/273

其中: Q — 除塵器的處理風(fēng)量,m3/h; K — 窯面除塵系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù); G — 立窯臺(tái)時(shí)平均產(chǎn)量,t/h; Qb — 單位熟料生產(chǎn)的理論廢氣量,Nm3/t熟料,可取2000Nm3/t熟料; T — 除塵器運(yùn)行的合適上限溫度,℃; A — 立窯生產(chǎn)不均衡系數(shù)。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和立窯正常的生產(chǎn)數(shù)據(jù),取K=0.65, G=9.5t/h,T=120℃,A=1.2。

4.3 過(guò)濾風(fēng)速ω的選取

為使袋除塵器高效穩(wěn)定運(yùn)行,應(yīng)根據(jù)立窯煙氣的性質(zhì)、工藝狀況、濾料的種類(lèi)、清灰方式等選取合適的過(guò)濾風(fēng)速ω。對(duì)于LFEF(IV)型立窯袋除塵器,布袋選用國(guó)產(chǎn)玻纖濾料,該濾料可以在260℃時(shí)連續(xù)使用,瞬間耐溫為290℃,表面經(jīng)過(guò)特殊處理后還可有效抗結(jié)露。對(duì)于LMC低壓長(zhǎng)袋分箱脈沖袋除塵器和GMC型高溫脈噴立窯袋除塵器,布袋可以選用國(guó)產(chǎn)玻纖濾料或耐頓濾料,耐頓濾料連續(xù)使用可耐溫190℃,瞬間耐溫為230℃。濾料性能具體見(jiàn)表3。綜合考慮各因素,LFEF(IV)型立窯袋除塵器的過(guò)濾風(fēng)速最大選0.5m/min,LMC低壓長(zhǎng)袋分箱脈沖袋除塵器的過(guò)濾風(fēng)速最大選0.8m/min, GMC型高溫高壓脈噴立窯袋除塵器的過(guò)濾風(fēng)速最大選 1.0m/min。

4.4 過(guò)濾面積的計(jì)算

過(guò)濾面積S=處理風(fēng)量Q/(60×過(guò)濾風(fēng)速ω)。

4.5 除塵器規(guī)格的選取

根據(jù)過(guò)濾面積,對(duì)照相應(yīng)袋除塵器的規(guī)格和性能表選擇一種規(guī)格。這三種袋除塵器的規(guī)格和性能分別見(jiàn)表4、表5、表6。根據(jù)立窯的規(guī)格和熟料產(chǎn)量,也可以為業(yè)主設(shè)計(jì)非標(biāo)型產(chǎn)品。

5 立窯袋除塵器的應(yīng)用

5.1 推廣和應(yīng)用情況

(1)LFEF(IV)型立窯袋除塵器

自1987年第一臺(tái)投入運(yùn)行以來(lái),目前已在全國(guó)各地投入使用200余臺(tái)。使用廠家有廣東石井水泥廠、廣東花都市花山水泥廠和南京天龍水泥有限公司等,均取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。該型除塵器不僅改變了過(guò)去袋除塵器不適應(yīng)立窯煙氣除塵的觀念,而且還一度成為最可靠成熟的立窯專(zhuān)用除塵器。該類(lèi)型除塵器技術(shù)先后榮獲“國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品”、“國(guó)家最佳環(huán)保實(shí)用新技術(shù)”、“國(guó)家級(jí)高新技術(shù)精選項(xiàng)目”、“部級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)”等稱(chēng)號(hào)。

(2)LMC低壓長(zhǎng)袋脈沖立窯袋除塵器

自研制以來(lái)廣泛應(yīng)用于立窯煙氣治理,自1999年第一臺(tái)在西昌水泥廠成功運(yùn)行,現(xiàn)已推廣應(yīng)用了70余臺(tái)。應(yīng)用于四川忠縣衛(wèi)星水泥廠、西藏拉薩水泥廠和江蘇邳縣水泥廠等生產(chǎn)線,在老線立窯除塵改造系統(tǒng)中發(fā)揮了的積極的作用。該除塵器技術(shù)1999年通過(guò)技術(shù)鑒定,先后榮獲“國(guó)家最佳環(huán)保實(shí)用新技術(shù)”和“環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)”等稱(chēng)號(hào)。

(3)GMC型高溫高壓脈噴立窯袋除塵器

自研制以來(lái)廣泛應(yīng)用于立窯煙氣治理,目前已推廣銷(xiāo)售了近30臺(tái)。應(yīng)用于鞍鋼大連石灰石礦水泥廠、廣東三水水泥廠、浙江桐廬水泥廠等生產(chǎn)線,在老線除塵改造系統(tǒng)中發(fā)揮了積極的作用并取得了良好的效益。該除塵器技術(shù)2003年通過(guò)省級(jí)技術(shù)鑒定,榮獲“部級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)”。

隨著新標(biāo)準(zhǔn)GB4915-2004的頒布實(shí)施,LMC型和 GMC型立窯袋除塵器由于具有除塵效率高、清灰徹底、出口排放塵濃度低(≤50mg/Nm3)、濾袋使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn),將在除塵器市場(chǎng)上逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。

5.2 應(yīng)用效果列舉

這三種立窯袋除塵器的應(yīng)用效果列舉見(jiàn)表7。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)由于立窯煙氣具有煙氣量及煙氣溫度和濕含量波動(dòng)范圍大、露點(diǎn)溫度高、煙氣中粉塵的顆粒較細(xì)及堿含量高等特性,因而立窯煙氣的治理具有特殊性且比較困難。為適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)GB4915-2004,立窯煙氣治理必須選用高效的電除塵器或袋除塵器。如須滿足排放濃度 50mg/Nm3的限值,袋除塵器更有優(yōu)越性和應(yīng)用性。

(2)立窯袋除塵器因具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、適應(yīng)性強(qiáng)和除塵效率高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。

(3)立窯袋除塵器的選型主要包括袋除塵器類(lèi)型的確定、處理風(fēng)量的確定、過(guò)濾風(fēng)速的選取、過(guò)濾面積的計(jì)算、除塵器規(guī)格的選取等內(nèi)容。

(4)LMC型和GMC型立窯袋除塵器在老線立窯除塵改造系統(tǒng)中發(fā)揮了積極的作用。隨著新標(biāo)準(zhǔn) GB4915-2004的進(jìn)一步實(shí)施,這兩種除塵器必將逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。

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