立窯新型濕法除塵系統的應用
某廠有兩臺Φ2.5m×10m和兩臺Φ3.0m×10m的機立窯,煅燒工藝均為全黑生料、淺暗火煅燒,人工執釬操作。收塵系統原設計為鋼板結構沉降室,收塵效率較低,只有70%左右,而且由于提火時溫度高,使用兩年后,鋼板變形,焊縫開裂,幾乎停用。為此曾試用過兩種噴淋、噴霧式水除塵器,因噴嘴易堵塞和擋水板阻力大,系統故障多等原因被迫停用。使用新的濕法除塵系統以來,效果較好,現做一介紹。
1 工藝流程
如圖1,煙氣分別經窯兩側煙囪進入除塵塔,被塔內分布的水膜捕集下來,流入分離器內進行第一次分離。泥漿從分離器底部放出進入攪拌機內與生料粉混合。經初次凈化后,只含少量細粉塵的水從分離器上部溢流至沉淀箱內進行第二次分離。經過兩次凈化以后的水由離心水泵打到收塵塔上部的水箱內。為克服除塵塔內的流體阻力損失,在塔外設一高壓鼓風機,并將風管引至收塵塔中心,引導氣體流動。
 圖1 工藝流程示意圖 1.煙囪;2.除塵塔;3.水箱;4.分離器;5.雙軸攪拌機;6.沉淀箱;7.水泵;8.循環水管;9.高壓風機 |
2 收塵原理
如圖2,在收塵塔內有一內套筒,循環水經水管進入水箱;當水箱內的液面達到一定程度后,由小孔溢出,在除塵塔的內壁和套筒的外壁各形成一層厚約2mm的水膜。窯內的煙氣經30°斜煙道,以切線方向進入到除塵塔內,在旋轉上升的過程中與內外筒的水膜相接觸,粉塵與水膜發生粘性碰撞而被捕集下來,隨水流入分離器中,凈化的煙氣經煙囪排出。高壓風機的風管從內筒中通過,以大于20m/s的速度通過噴口,將動量傳遞給煙氣,用以克服塔內的流體阻力損失。
 圖2 除塵塔工作原理 1.煙囪;2.斜煙道;3.收塵塔;4.內筒;5.水箱;6.水管;7.風管;8.高壓風機 |
3 泥漿的分離過程
結合立窯粉塵顆粒較大的特點,我們采用了分級沉降的分離系統,如圖3。含塵水流由溜管進入分離器內筒;內筒的下端做成擴大型,目的是為減緩水流向下的沖擊速度,避免把底層的泥漿沖起。當液體上升的速度小于顆粒沉降速度時,顆粒逐漸下沉。經計算把此處(擴大口平面)的水流上升速度確定為≤1mm/s,在這個速度下,較大顆粒(>50μm)沉降下來,小的顆粒隨水溢流至沉淀箱內繼續沉淀。從分離器錐底放出的泥漿含水量在40%左右,有較好的流動性,可直接用管道將其送入攪拌機與生料粉混合。為防止管道堵塞,可設一反沖水管。
刮邊器是為了防止泥垢在錐面部分沉淀而設計的,可通過手動搖柄使其做平面轉動。
該分離系統的特點是:約90%左右的粉塵被直接回收到雙軸攪拌機內;5%左右的細粉塵在水中循環;沉淀箱內有約5%的細粒沉淀;整個分離過程無需任何動力設備。
 圖3 分離器工作原理 1.進水管;2.內筒;3.分離器主體;4.刮邊器;5.手動搖柄;6.泥漿放出管;7.雙軸攪拌機;8.沉淀箱;9.浮球閥 |
4 主要設備及技術參數
(1)除塵塔
規格:Φ2.4m×11m;
重量:5000kg;
處理風量:40000～60000Nm3/h;
進口風速:4m/s
進口濃度:<30g/Nm3;
出口濃度:150～180mg/Nm3
水膜厚度:2mm
需水量:8～10m3/h;
阻力損失:20～30Pa
(2)分離器
規格:Φ2.5m×4m;
重量(不包括水):1100kg;
水流上升速度：<1mm/s
(3)離心水泵
流量:10～15m3/h;
功率:7.5kW;
揚程:>50m。
(4)高壓風機
流量:3000～4000m3/h;
全壓:4000～5000Pa。
(5)沉淀箱
長×寬×高:1.3m×1.3m×1.2m 3個。
5 系統特點
該除塵系統主要有以下幾方面特點:
(1)除塵塔集旋風、水膜除塵于一體,因而收塵效率較高,可達95%以上。
(2)無任何噴嘴、噴頭及復雜機械和電器設備,工藝簡單,易操作,事故率低。
(3)粉塵回收和循環水利用率高。
(4)對各種煅燒操作方法均有較強的適應性。即在立窯煅燒條件下,不管煙氣的溫度、濕度、含塵濃度、成分等如何變化,系統參數不需做任何調整均能正常工作。
(5)投資較少。由于系統阻力較小,無需大型引風設備,必要時,只需在窯頂安裝一臺小型誘導風機(功率幾千瓦)即可,其余大部分設備均能自己制做,總需鋼材量8～10t,總投資10萬元左右。
6 使用及測試效果
我們首先訂做了一個Φ1.5m×7m的除塵塔小型樣機,對Φ2.5m×10m機立窯的一個煙囪做工業性試驗,廠環保科測試結果見表1。試驗中未加裝誘導風機。
測試結果中的收塵效率是較令人滿意的,同時也可以看出排煙量和出口動壓較小,因此在系統中加一臺誘導風機。我們在Φ3.0m×10m機立窯上做正式的工藝設計和土建結構核算。把除塵塔安裝于頂層平面,水泵和沉淀箱安裝于原降塵室平面,分離器安裝在生料攪拌機平面。經調試使用半年以后,進入正常運轉狀態。鹿泉市環保局初次測試結果如表2。
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表1 工業性試驗測試結果
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表2 正式運行后的測試結果
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7 設計和使用中應注意的問題
(1)由于該系統是安裝在廠房的頂部,荷載較大,因此,作為技改項目時,需注意做工藝設計和建筑結構核算。如原結構不能承受該荷載,應視情況采取一定的加固措施。
(2)對于采用水表計量熟料產量的單位,使用此系統后,應做適當調整,最好采用生料計量或熟料直接計量。
(3)此方法對于沒有采用預加水成球工藝的廠家不太適用,因粉塵無法回收,會造成二次污染。
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