電改袋技術(shù)在回轉(zhuǎn)窯窯頭煙氣凈化中的應(yīng)用

章潮鴻

（福建東源環(huán)保有限公司，福建 龍巖 364028）

電改袋技術(shù)在回轉(zhuǎn)窯窯頭煙氣凈化中的應(yīng)用

章潮鴻

（福建東源環(huán)保有限公司，福建 龍巖 364028）

在對水泥生產(chǎn)線篦冷機尾氣除塵進行分析的基礎(chǔ)上，提出了電除塵改袋式除塵的必要性，可有效控制新型干法窯煙塵和粉塵的排放濃度；針對具體案例的使用結(jié)果進行了闡述。

水泥;除塵;電改袋;工業(yè)應(yīng)用

1 概述

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，環(huán)境污染也日益加劇，環(huán)保問題已越來越受到國家的重視。水泥工業(yè)作為高污染的行業(yè)之一，受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。環(huán)保部頒布的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2004）要求：自2010年1月1日起，水泥窯頭及窯尾煙塵最高允許排放濃度為50mg/Nm3。傳統(tǒng)的電除塵器已很難長期保證高效達標(biāo)運行。國內(nèi)外的研究結(jié)果表明：電除塵器很難除去對人類特別有害的PM10和PM2.5，特別是PM2.5幾乎無法回收。而袋式除塵器可以同時過濾煙塵中PM10和PM2.5，使PM10和PM2.5降到對環(huán)境無害的程度。因此大型的袋式除塵技術(shù)應(yīng)運而生。本文根據(jù)篦冷機余風(fēng)特性，介紹了袋式除塵技術(shù)在某水泥廠水泥窯磨一體機窯頭煙氣凈化中的應(yīng)用。

2 采用袋式除塵器的必要性

2.1 電除塵器的特點

電除塵器的優(yōu)勢在于其運行費用及運行阻力較低，若要達到國家規(guī)定的50mg/Nm3的排放要求，除塵效率需達到99.9%以上。在篦冷機余風(fēng)除塵系統(tǒng)中，風(fēng)量變化大，溫度變化大，含塵濃度變化大，粉塵比電阻高[1]，電除塵的粉塵排放濃度要達到不大于50mg/Nm3，必須增加電場數(shù)量并對煙氣進行調(diào)質(zhì)處理[2]，從而導(dǎo)致除塵器的能耗和設(shè)備投資大幅增加，這樣就會使得電除塵器相對袋式除塵器的傳統(tǒng)優(yōu)勢喪失。

2.2 袋式除塵器的特點

袋式除塵器具有高而穩(wěn)定的除塵效率，除塵效率很容易達到99.9%，并且不受粉塵濃度和比電阻變化的影響。

3 袋式除塵器設(shè)計技術(shù)參數(shù)（見表1）

表1 袋式除塵器設(shè)計技術(shù)參數(shù)

4 袋式除塵系統(tǒng)設(shè)備配置及選型設(shè)計

4.1 濾料及袋籠的選用

針對水泥篦冷機余風(fēng)的性質(zhì)，濾料選用諾梅克斯（Nomex），該濾料具有耐高溫、耐磨蝕、抗氧化、造價低等特點，正常使用溫度在180℃，短時可承受210℃高溫[3]，相對于玻纖覆膜濾料而言，有比較好的耐磨蝕性和較高的過濾風(fēng)速及耐折性。與P84和PTFE等高溫濾料比較，其價格較低，有效使用壽命≥30,000h。

濾袋由袋籠支撐，規(guī)格為：φ155×6000（mm），袋籠用碳鋼絲制作，為減少濾袋與籠骨的磨擦，延長濾袋的使用壽命及便于拆卸濾袋，濾袋采用圓形結(jié)構(gòu)；為了延長袋籠的使用壽命，籠骨表面采用有機硅高溫涂料進行表面粉末靜電噴涂，使其表面比普通涂料光滑且防腐蝕性能大大提高；為保證濾袋與花板間的氣密性，袋口采用彈性漲圈，使其密封牢固可靠。

4.2 袋式除塵器清灰方式及檢測裝置的確定

清灰效果的好壞，直接決定了袋式除塵器能否長期穩(wěn)定運行。反吹風(fēng)式清灰和低壓行噴吹都可采用，但反吹風(fēng)式清灰要求過濾風(fēng)速低，設(shè)備體積龐大，造價更高。采用低壓脈沖噴吹方式清灰，設(shè)計在線和離線兩種清灰模式，具有在除塵器隨窯運行的情況下，對袋室進行檢修和換袋功能，保證了除塵器隨主機運轉(zhuǎn)率達到100%。

每一個小室配一個氣包，單個氣包進氣處設(shè)有截止閥，便于脈沖閥檢修。所有氣包底部都設(shè)有手動排污閥，定期對氣包進行手動排污。氣包氣源配置不銹鋼手動隔離閥、止回閥、壓力調(diào)節(jié)閥（帶有壓力表）、油水分離器；氣包氣路上安裝壓力遠(yuǎn)傳信號裝置，用于連續(xù)監(jiān)控噴吹氣源壓力和進行脈沖閥故障的判斷。系統(tǒng)配兩臺10Nm3/min的螺桿式空壓機（一運一備）和一套后處理裝置作為清灰及提升閥控制氣源。

袋區(qū)各分室、除塵器進出口端均設(shè)有差壓變送器，每個脈沖閥都設(shè)有手動控制開關(guān)，并安裝在就地控制柜內(nèi)，手動控制開關(guān)按行列式布置，行選擇采用多位旋鈕開關(guān)，列選擇采用按鈕開關(guān)。

4.3 旁路系統(tǒng)及預(yù)涂灰裝置

旁路系統(tǒng)包括旁路提升閥和旁路煙道。除塵器頂部設(shè)計一個旁路煙道，旁路煙道配2個旁路提升閥，可以在系統(tǒng)煙氣出現(xiàn)異常情況時開啟旁路系統(tǒng)保護濾袋。旁路提升閥垂直上下提升布置，閥芯及框架材料為Q235，密封采用耐高溫硅橡膠（滿足200℃工況下長期使用），旁路提升閥連桿密封能防止灰塵進入和由于高溫而引起的變形或老化。旁路提升閥具有快速開啟的功能，全關(guān)到全開的動作時間≤10s，并可進行手動操作、就地操作和DCS遠(yuǎn)程操作，擋板位置（4～20mA DC兩線制模擬量信號）和開、關(guān)狀態(tài)反饋進入DCS系統(tǒng)。

預(yù)涂灰裝置指袋式除塵器在投運前給新裝濾袋噴涂一層干燥粉煤灰，是防止系統(tǒng)啟動時的低溫油、濕煙氣黏污濾袋導(dǎo)致初始阻力增大或糊袋的一種保護措施。涂灰粉料為干燥的Ⅰ級粉煤灰。系統(tǒng)布置在除塵器進口煙道處，管道進口選用專門密封蝶閥，可與煤灰罐車實現(xiàn)緊密的連接。

4.4 控制系統(tǒng)

袋式除塵器控制系統(tǒng)分為三個部分：灰斗加熱、倉振、卸輸灰控制系統(tǒng)、布袋除塵控制系統(tǒng)、旁路煙道報警保護控制系統(tǒng)。系統(tǒng)配置及主要功能如下：

（1）低壓部分

低壓部分采用PLC控制，具有完備的程序控制功能。加熱控制提供連續(xù)加熱和恒溫加熱兩種方式；工作方式、控制溫限和時間參數(shù)等均可隨時在線修改?？梢韵蛏衔粰C傳送除塵器振打、電加熱、卸/輸灰等的實時運行參數(shù)和狀態(tài)，也可接受來自上位機的各種參數(shù)的設(shè)定命令。

（2）袋式除塵器控制系統(tǒng)

系統(tǒng)配置：袋式除塵控制系統(tǒng)和旁路煙道報警保護控制系統(tǒng)共用一套Siemens PLC，配用人機界面TP170B 5.7寸液晶觸摸顯示屏，安裝于一個控制柜內(nèi)，同時配有電源模塊、CPU模塊、輸入輸出模塊、通信模塊等。在觸摸屏上設(shè)有自動、手動等轉(zhuǎn)換方式開關(guān)。當(dāng)開關(guān)置于自動時，由PLC按設(shè)定的運行方式和參數(shù)自動控制，當(dāng)置于手動時，可在現(xiàn)場控制箱手動控制每個電磁脈沖閥。

主要控制功能：袋式除塵控制系統(tǒng)主要是控制布袋的清灰和提升閥的動作，其工作方式可選擇在線清灰、離線清灰、定時清灰、定壓清灰。在觸摸屏上設(shè)有自動、手動等轉(zhuǎn)換方式開關(guān)，設(shè)在自動時人機界面操作終端上每個分室可單獨設(shè)投入/退出。壓差信號上下設(shè)定值可調(diào)，電磁脈沖閥以矩陣控制輸出，在任何時候，不允許兩個及兩個以上的脈沖電磁閥工作。表2為清灰狀態(tài)脈沖閥設(shè)定。

表2 清灰狀態(tài)脈沖閥設(shè)定

（3）旁路煙道報警保護控制系統(tǒng)

系統(tǒng)配置：旁路煙道報警保護控制系統(tǒng)主要是旁路閥控制信號測量設(shè)備，測量儀器包括量程0℃～400℃的測溫?zé)犭娮瑁y量除塵器進口煙氣溫度）。

主要控制功能：報警保護控制主要為煙溫報警，默認(rèn)狀態(tài)下高/低溫都是報警狀態(tài)。當(dāng)高溫保護允許時，進口煙氣溫度＞180℃時開旁路閥，關(guān)提升閥；當(dāng)?shù)蜏乇Ｗo允許時，進口煙氣溫度＜80℃時開旁路閥，關(guān)提升閥。旁路閥操作在低壓柜上設(shè)有旁路操作禁止、允許轉(zhuǎn)換開關(guān)和旁路強制開按鈕，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于允許位置時，按下旁路強制開按鈕時即系統(tǒng)進入旁路狀態(tài)，如果轉(zhuǎn)換開關(guān)置于禁止位置時，操作旁路強制開按鈕不起作用。

（4）壓縮空氣氣路報警系統(tǒng)

系統(tǒng)配置：壓縮空氣氣路報警保護控制系統(tǒng)主要是氣缸及脈沖閥氣源壓力測量設(shè)備，測量儀器包括量程0～1MPa的壓力變送器（測量清灰氣包及提升和旁路氣缸氣源壓力）。當(dāng)清灰氣源壓力＜0.2MPa或＞0.3MPa時報警；當(dāng)提升和旁路氣缸氣源壓力＜0.4MPa時報警，具體參數(shù)可調(diào)。

5 使用效果

該系統(tǒng)于2009年9月竣工并投入運行，2010年1月，該廠組織環(huán)保驗收，測試結(jié)果為除塵器出口排放濃度平均為26.6mg/Nm3（見表3），阻力為1200Pa，達到設(shè)計要求。

表3 除塵器進、出口煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)

6 小結(jié)

從應(yīng)用后的測試數(shù)據(jù)可以看出，電改袋除塵技術(shù)在水泥窯磨一體機窯頭收塵上的應(yīng)用是成功的，除塵器出口濃度為26.6mg/Nm3，達到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求（≤50mg/Nm3），對今后環(huán)保要求的提高具有廣泛的適應(yīng)性，我國現(xiàn)有新型干法水泥廠的篦冷機余風(fēng)除塵大部分采用的是電除塵器，如何使這些除塵系統(tǒng)滿足國家規(guī)定的新的排放標(biāo)準(zhǔn)，電改袋無疑是最有效的途徑之一。

[1]何宏濤，孫世群. 篦冷機余風(fēng)的冷卻與多管冷卻器的設(shè)計選型及應(yīng)用 [J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報，2007（2）：12-13.

[2]王洪禮. 最新電除塵器的選型安裝和運行及其技術(shù)應(yīng)用實用手冊[M].北京：中國機械工業(yè)出版社，2006 ： 139-158 .

[3]陳隆樞，陶暉，中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會.袋式除塵技術(shù)手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2010 ： 33-46 .

Application of ESP Retrofit to FF Technology in Rotary Kiln Back’s Flue Gas Cleaning System of New Dry Cement Process

ZHANG Chao-hong
(Fujian Dongyuan Environmental Protection Co., Ltd, Longyan Fujian 364028, China)

The important point of environmental protection at the new dry cement kiln is that how to effectively control the concentration of dust emission under the new environmental standards in China. This paper puts forward the necessity of ESP retrofit to FF technology based on the analysis on cement processing tail gas dedusting, and an introduction of the use result of specific case concerned.

cement; dedusting system; ESP retrofit to FF; industrial application

X701

A

1006-5377（2012）05-0042-03