水泥窯尾除塵器選型比較
新型干法水泥回轉窯單線產量高, 產品質量好, 能耗低, 是國家產業政策中要求采用的水泥窯型, 其大氣污染物主要有TSP (包括PM10 ) 、O2、NOX 和CO2 , 后者尚無環境質量國家標準, 本文不對其分析。廢氣分別從窯尾和窯頭排出, 窯尾廢氣量大, 污染物種類較多, 溫度高, 業主從運行成本和達標排放角度多傾向于采用電除塵器, 環保部門和環評單位從對環境影響和非正常排放角度多傾向于采用布袋除塵器, 而設計單位意見比較分散。
窯尾廢氣從C1 旋風筒出來的溫度一般為320～350℃, 水分很少, 煙塵濃度60 ～80g/Nm3 , 粉塵粒徑< 10μ的占90%以上, 比較細。NOX 含量為200 ～250ppm, SO2 排放濃度隨原煤含硫量變化。預分解窯有60%左右的煤在分解爐內燃燒,溫度830～930℃, 在此溫度下, 由于水泥原料主要為CaCO3 , 其生料中大部分CaCO3 分解產生CaO, CaO (還有少量R2O) 有較強的吸硫作用,即使有部分廢氣不經分解爐而進入旋風予熱器系統, 但氣固兩相充分接觸, 固相中有相當數量的粉狀CaO, 廢氣中SO2 大多被CaO吸收, 形成CaSO4(RaSO4 ) 固定在水泥熟料中。增濕塔噴水調質或降溫也有吸硫作用, 而生料磨熱風來自窯尾廢氣,進入生料磨廢氣中的SO2 , 被廢氣中的水汽與生料粉表面吸收, 因此, 預分解窯的吸硫率高達98%。
目前, 窯尾除塵器主要采用布袋和靜電除塵器, 性能比較見表1。
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(1) 過去布袋除塵器設備投資偏高, 經過改進, 如果采用氟美斯濾料, 兩種除塵器投資已相差無幾, 若采用覆膜濾料, 布袋除塵器高25%左右。
(2) 對工況的適應性主要表現在溫度和粉塵比電阻上。布袋除塵器采用噴霧或空氣冷卻降溫,電除塵器采用噴霧調質, 降低粉塵比電阻。由于無論是布袋還是電除塵器, 噴水量和廢氣溫度均可同步調整, 噴頭耐磨性和噴霧效果都比較好, 因此,對工況的適應性都比較好。但由于電除塵器對粉塵比電阻有一個適宜范圍, 如一般為104 ～1011Ω·cm, 它隨溫度、濕含量等變化, 而布袋除塵器沒有這個問題, 溫度變化只是影響布袋壽命, 對除塵基本沒有影響。
(3) 布袋除塵器采用表面處理過的玻纖濾料,允許工作溫度一般≤250℃ (也有≤400℃進口濾料, 價格昂貴) , 電除塵器適應范圍大一些, 一般≤300～400℃。
(4) 對SO2 的適應性。由于粉塵中多為石灰石粉塵, 呈堿性, 煙氣全部要從附著在布袋上的堿性粉塵通過, 有一定的吸硫作用, 相當于一定的干法脫硫, 據有關研究部門實測, 40%廢氣進入生料烘干磨, 其余經增濕塔降溫, 全部廢氣進入布袋除塵器, 脫硫率為78%。廢氣電除塵器也有一點脫硫作用, 但作用很小, 遠遠不如布袋除塵器。
(5) 運行費用。采用氟美斯濾料, 布袋壽命一般為110～115a, 采用聚四氟覆膜濾料, 3 ～4a更換。而電除塵器正常運轉, 極板和電暈線10a左右才更換, 每年布袋除塵器維修費用比電除塵器高2倍左右。但若按10a平均計算, 維修費用只比電除塵器高1倍左右。特別是電除塵器阻力只有200～ 300Pa, 而布袋除塵器阻力大, 為1200 ～1500Pa, 窯尾風機裝機容量大, 噸熟料電耗增加4～5kW·h, 運行費用布袋除塵器高。
(6) 操作性和維修性。經過幾十年的使用和改進, 兩種除塵器在使用和維護方面均積累了豐富的經驗, 布袋除塵器耐溫性能和布袋壽命提高, 脈沖閥的總動作次數大大增加, 可隨布袋阻力變化自動清灰。電除塵器在提高電暈線和極板材質, 改進直流高壓電源和火化自動跟蹤控制上都有不少的提高, 操作和維修性已不分上下。
(7) 穩定性。由于工況變化使粉塵比電阻變化, 因此, 盡管增濕塔噴霧能調整粉塵比電阻, 但不可能將比電阻時時調整到最適合電除塵器捕集狀態, 除塵效率有一定波動。而布袋除塵器除了破袋以外, 粉塵都要經過布袋, 除塵效率是穩定的。另外, 生料磨熱風來自窯尾, 一般從窯尾高溫風機出口引出, 生料磨的運轉率往往低于回轉窯, 則生料磨常常停機, 這時窯尾廢氣全部直接進入除塵器,若采用電除塵器, 由于廢氣溫度高, 粉塵比電阻大, 這時增濕塔噴水要多一些, 但噴水多經常會濕底(增濕塔底部淌水) , 所以噴水量往往不能加大, 因此, 粉塵比電阻偏大, 除塵效果下降, 這種情況在云南省新型干法窯中經常出現。這樣, 生料磨的開開停停也影響到電除塵器的穩定性, 而布袋除塵器沒有這個問題。
(8) 除塵效率。盡管電除塵器經過不斷改進,除塵效率可達9919% , 排放濃度可< 50mg/Nm3 ,但為通過式, 細小粉塵有部分會隨氣流排出, 另外, 對于PM10 , 電除塵器電場截面風速為0.6 ～0.8m / s, 少量的PM10會隨煙氣逸出, 影響除塵效率, 特別是工況波動, 除塵效率也波動, 因此, 長期穩定保持較高效率比較困難。而布袋除塵器為過濾式, 只有很細小粉塵排出, 基本沒有上述問題。而且由于針刺氈, 特別是覆膜濾料的出現, 除塵效率可達99199% , 排塵濃度< 10 ～20mg/Nm3 , 可長期穩定在< 30mg/Nm3。另外, 除塵效率從99.9% 提高到99.99%, 雖然效率只提高了0109% , 但排放量則減少了90% , 因此, 除塵效率對排放量影響很大。
(9) 非正常排放。主要是電除塵器發生爆炸的可能。電除塵器內存在火花和氧氣, 尤其是開窯時, 還原氣氛嚴重, CO 偏多, 當CO 濃度和空氣混合物達到濃度1215%時, 就可能引起CO爆炸,要關閉電除塵器一段時間。當然, 發生爆炸的因素較多, 如廢氣中含有H2 及煤粉濃度、氧氣含量等, 都會使爆炸下限降低。目前, 我國水泥回轉窯燒成帶耐火磚壽命僅6～10 個月, 高的達到10～12個月, 而且還有停電的可能, 因此, 每年停窯(換磚、檢修、停電等) 1～3次, 電除塵器停開時只相當于沉降室, 除塵效率為50% ～60% , 即便按60%計算, 排放量占40% , 是正常排放時的400倍以上, 若每年非正常排放按2次計算, 每次4h計, 也相當于窯尾133d正常排放量, 當然, 有的廠精心操作, 可使停開電除塵器的時間大大縮短, 但大多數水泥廠做不到這點。而布袋除塵器中無火花產生, 發生爆炸的可能極小。
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