袋式除塵器在水泥立窯煙塵治理中的應用比較
摘要: 通過分析和比較低壓脈沖袋式除塵器與反吹風袋式除塵器在水泥機立窯煙塵治理中的應用, 提出兩種袋式除塵器的適用特點, 并對袋式除塵器在實際治理過程中遇到的問題給出解決辦法。
關鍵詞: 袋式除塵器, 水泥煙塵治理, 應用比較, 問題解決
0 前言
近年來, 我國袋式除塵技術不斷進步, 隨著國產除塵器的主要配件: 濾料、脈沖閥、氣動閥等關鍵部件質量的提高及自動化控制技術的成熟, 布袋除塵器在機立窯上得到了較為廣泛的推廣應用。在龍巖等市的水泥煙塵治理過程中, 我們先后對 80 多臺機立窯尾氣采用袋式除塵治理技術。實踐證明, 袋式除塵器除塵效率高達 99.5%以上, 且其運行穩定、可靠性高, 基本實現“無煙、無塵” 行業達標排放, 排放濃度在 30 mg/Nm3以下, 是一種較理想的除塵設備。下面, 我們進一步將兩種袋式除塵器的應用進行分析和比較, 并對實際運行過程中遇到的一些問題提出解決辦法。
1 立窯煙氣的特性分析
立窯排放的煙氣受工藝特點、操作方法、配料方案、原料波動等因素的影響較大, 主要特點如下:
1.1 溫度波動范圍大
煙氣溫度高且變化大, 一般在 50 ~ 300 ℃左右。 正常情況下, 采用深暗火、淺暗火煅燒, 煙氣溫度在 50 ~ 120 ℃之間; 而在個別情況, 如窯內偏火、垮邊、提火等不正常窯況, 溫度可達 400 ~ 500 ℃。
1.2 廢氣含塵、含濕量大
一般煙氣量為 35 000 ~ 45 000 m3/h, 熟料含塵濃度在 5 ~ 30 g/Nm3, 水氣量為10% ~ 20%, 露點溫度為 45 ~ 55 ℃。
1.3 腐蝕性、有害性大
通過分析可知, 立窯廢氣主要是由 CO, CO2,NOX 等組成, 由于原料和燃料中帶入的硫化物以及使用復合礦化劑后, 氟酸的腐蝕性尤為強烈。
許多學者、專家把立窯的這種煙氣特性稱之為“濕、 蝕、 變” , 這就要求我們應根據實際情況選型、選擇濾料, 才能達到預期的效果。
2 立窯袋式除塵器類型的比較
目前, 在水泥機立窯上廣泛應用的袋式除塵器主要有兩種類型, 一種是采用脈沖噴吹清灰的袋除塵器, 另一種是采用反吹風清灰的玻纖袋除塵器, 它們的工作原理都是采用引風機將立窯煙氣通過進風連接管道引入本體布袋中, 經過布袋過濾阻留粉塵,凈化后的氣體排入大氣。
2.1 兩種類型除塵器主要技術性能對比
兩種類型除塵器技術性能對比詳見表 1。
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2.2 兩種類型除塵器的相同點
(1)采用多點溫度檢測(進口、 袋室、 出口) , 設有防高溫、低溫裝置, 運行溫度由溫度記錄儀自動記錄儲存, 便于管理。
(2)通過設置檔流板, 防止反火料球進入濾袋,且有預收塵功能。
(3)采用自動摻冷風控制, 主進風管上設置冷風閥, 當廢氣溫度達到危險溫度時, 自控系統打開冷風閥, 摻入冷風降溫, 當溫度回落到安全溫度時, 冷風閥自動關閉, 同時設置了聲、光報警信號。
(4)本體全鋼結構, 漏氣率低, 采用 δ= 100 mm石棉保溫, 防止結露, 凡是與煙氣接觸部位, 全部采用高溫防腐涂料, 減少腐蝕, 延長本體管道使用壽命。
(5)整機系統采用 PLC自動控制, 清灰時間、卸灰時間、振打時間、輸灰時間均可根據現場情況進行調節, 適應能力強。
(6)均能實現 “三狀態” 清灰, 防止粉塵二次吸附現象。
2.3 兩種類型除塵器的不同點
(1)清灰方式不同
反吹風采用的是反吹風機將原來膨脹的濾袋在反吹風的作用下壓縮變形, 從而清掉濾袋內表面附著的粉塵, 屬低能清灰。 脈沖噴吹采用壓縮空氣以極短促的時間( 0.1 ~ 0.2 s)按順序通過脈沖閥, 經噴吹管噴嘴向每條濾袋噴射, 使濾袋迅速膨脹產生振動, 并在逆向氣流的作用下, 使附著在濾袋外表面上的粉塵剝離, 清灰壓力可根據濾袋粉塵粘附情況調節, 屬高能可調節型清灰。
(2)濾料選擇不同
反吹風袋式除塵器采用的是玻纖濾料, 高溫適應能力較強, 最高溫度可達 260 ℃不燒袋, 但抗折性能差, 低溫適應能力差(應在 75 ℃以上運行) , 特別是使用復合礦化劑配方的企業, 由于氟酸的影響, 對布袋損傷較大。脈沖噴吹除塵器采用的是拒水防油針刺氈濾料, 低溫適應能力較強, 可滿足 60 ℃以上運行不糊袋, 但高溫區較差, 應小于 150 ℃。 不過, 通過技術改進及操作上的指導, 可提高脈沖袋除塵的高溫適應能力。
(3)過濾風速不同
反吹風過濾風速必須選擇在小于 0.5 m/min, 脈沖過濾風速一般為 0.8 ~ 1.3 m/min, 由于過濾風速的不同, 在處理相同煙氣量下, 反吹風比脈沖過濾面積大一倍, 而同樣過濾面積的除塵器, 反吹風比脈沖的體積要大 30%左右, 單位過濾面積的鋼材耗量反吹風 35 ~ 50 kg/m2, 脈沖為 18 ~ 28 kg/m2。
2.4 結論比較
綜上所述, 我們發現, 反吹風袋式除塵器較為適合半明火或明火的煅燒操作、原燃材料差、窯況波動大且不使用復合礦化劑的機立窯使用, 其缺點是由于面積大, 造成一次性投資大; 由于不適宜低溫操作, 造成能耗上升, 產量下降較為明顯; 由于清灰較弱, 在水氣大、粉塵粘度大時, 過濾阻力上升較快, 在一定外部條件下, 容易糊袋, 布袋破損率高。脈沖噴吹袋式除塵器較為適合深暗火或淺暗火煅燒操作,一次性投資小、 能耗低、占地面積小, 其缺點是所用部件多, 維護保養要求較高。當前, 在能源價格高漲、產品利潤薄, 水泥企業為確保節能降耗, 降低成本,提高產量, 全面推行深暗火操作的情況下, 選擇這種體積小、造價低、安裝周期短、除塵效率高的脈沖噴吹袋式除塵器, 在機立窯上的應用已成為水泥企業的共識。
3 立窯布袋除塵器應用中的問題及解決辦法
布袋除塵器在水泥機立窯上的使用效果的好壞, 不僅與除塵設備的設計、選型、用料有關, 更重要的是如何正確使用, 如何針對使用過程中出現的問題, 采取有效的解決辦法。 通過對近百臺機立窯布袋除塵器的使用情況進行跟蹤了解, 目前存在的問題主要表現在以下幾個方面: 一是高溫燒袋; 二是低溫糊袋; 三是產量降低, 能耗上升; 四是運行不穩定, 故障率高。 針對這些問題, 我們認為應通過以下幾個方面來加以克服和解決。
3.1 高溫燒袋問題
當除塵器在高溫區運行時, 操作人員應該注意進入袋室的溫度是否超過所選用布袋的允許設計溫度。如果長時間的高溫, 或反復高溫, 就容易出現布袋碳化, 造成燒袋。實踐證明, 若煙氣溫度超過設計溫度 20 ~ 40 ℃, 且連續運行 20 ~ 30 min, 將不可避免地發生燒袋現象。因此, 將從以下幾個方面加以克服:
(1)科學配料、合理用風、精心操作, 努力保持窯內底火的穩定。當窯內出現塌邊、偏火、抽心等不正常高溫窯況時, 操作者應嚴格以溫度控制為中心進行操作, 采取減風、局部壓料或停風等辦法, 及時迅速地處理, 防止燒袋。
(2)合理設置冷風閥、高溫直排閥、緊急停風機裝置的工作溫度, 確保冷風閥打開后, 混和氣體能有效降低進入布袋的溫度, 以及高溫氣體能及時保證直排, 危險溫度時能夠自動停機保護。根據我們的實踐經驗, 對于脈沖除塵器, 當窯內溫度為 130 ℃時,開啟第一冷風閥; 溫度為 150 ℃時開啟第二冷風閥;當經冷風混合后的氣體溫度達 140 ℃時, 開啟直排閥; 當該氣體溫度上升至 170 ℃時, 立窯主風機將停止運轉, 防止燒袋。
(3)注重管理, 特別是做好交接班工作。 窯工、成球、送料人員實行崗對崗交接班制度, 防止崗位人員脫節, 出現人為的燒袋現象。
(4)確保除塵器各保護系統的正常使用, 防止因保護系統失靈或部分提升閥門不關閉而造成的燒袋現象發生。
3.2 低溫糊袋問題
當除塵器在露點± 10 ℃區域溫度內運行時, 操作人員應注意低溫區運行的時間, 如果長時間煙氣溫度控制在脈沖 55 ~ 65 ℃, 反吹風 65 ~ 75 ℃, 會出現結露糊袋現象, 一般要求該區域運行時間不超過 30 min。因此, 將從以下幾個方面加以克服:
(1)加強保溫, 嚴格控制漏風。窯罩、 進風管道、除塵器上箱體、中箱體、灰斗以及箱體與箱體之間等部位, 全部采用 δ= 100 mm、 容重為 50 kg/m3巖棉,外表用δ= 0.5 mm鍍鋅板或彩鋼板保溫, 重點做好上蓋板、卸灰斗、檢修門等的密封工作。
(2)加強對成球水份的考核。 目前大部分水泥企業對立窯各班產量以水方耗量計產, 由產計酬, 必然會因為追求水方量而造成廢氣量中水氣量上升, 長期積累, 將導致糊袋。我們認為成球水份應控制在13%以下為宜。
(3)對于脈沖布袋除塵器而言, 良好的清灰效果是減少糊袋的有效辦法。清灰周期、噴吹壓力的確定是關鍵。因為清灰周期長、噴吹壓力低, 易糊袋, 反之則易傷袋。因此, 我們認為, 利用 1.5 m3/min, 功率為11 kW 的空壓機配 1 m3儲氣罐的供氣系統, 使用
DN65DMF- Y型脈沖閥, 清灰周期設置為: 室與室之間 5 min, 同室布袋排與排之間間隔 10 ~ 15 s。噴吹壓力則采用分期設置, 每期為 2 ～3 個月, 初期噴吹壓力為 0.25 ~ 0.4 MPa, 中期為 0.25 ~ 0.45 MPa, 后期為 0.3 ~ 0. 5 MPa。
(4)注重對布袋在開機、運行、停機全過程的管理。一般在運行中每天應對布袋進行檢查, 對于糊袋初始期, 可將窯內溫度比平時提高 20 ℃左右運行30 min, 則可消除; 開機后、停機前均應保證有 10 ~20 min 的烘袋時間(停機超過三個班以上) ; 對于較長時間停機(停機超過六個班)應適當延長清灰噴吹2 ~ 4 h。
3.3 產量降低、能耗上升問題
(1)在配料上注重提高物料煅燒的上火速度, 加料上堅持量少勤加。因為上火速度快, 同等時間內加料量增加; 加料量少, 窯內降溫慢, 加料時間延長, 這兩種措施均能降低對產量的影響。
(2)對于除塵器的引風機應采用變頻控制技術,控制窯內廢氣的抽風速度。因為抽風速度過快, 窯內降溫快, 加料時間相應縮短, 而且增加風機能耗。一般情況下, 以窯內煙氣不溢出窯門影響操作為準。
(3)確保窯罩、風管的氣密性, 窯面操作應做到閉門操作。因為從窯門抽入的冷空氣將影響窯內溫度, 而窯內溫度的下降又直接影響到加料時間, 從而降低產量。
(4)加強除塵器的管理, 降低除塵設備的故障率, 以減少立窯的停機次數, 提高臺時產量。
3.4 運行不穩定, 故障率高的問題
(1)企業重視, 管理到位, 對除塵器應設崗專人負責, 加強日常維護保養及巡視檢查工作, 發現問題, 及時處理, 把隱患和故障消除在萌芽狀態。
(2)重視培訓工作, 操作管理人員應全面掌握除塵器的性能、結構、工作原理及使用維護辦法, 合理使用, 努力提高操作水平。
(3)重視質量, 目前市場上除塵器配件、濾料生產廠家多, 技術水平參差不齊, 企業不能因眼前利益而降低質量標準, 否則將直接影響除塵器的穩定、可靠運行。
(4)保持操作人員、熟料工人的相對穩定, 禁止未經專業培訓的人員上崗操作,防止人為故障的發生。
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