技術(shù) | 水泥窯尾袋式除塵器的改造

大氣網(wǎng)訊:摘要：隨著“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”號角的強(qiáng)勁吹響，國家環(huán)保力度不斷加大，沿海地區(qū)和京津冀地區(qū)紛紛發(fā)布出臺了水泥窯超低排放標(biāo)準(zhǔn)。由于國家環(huán)保形勢越來越嚴(yán)峻，最初設(shè)計(jì)的袋式除塵器已很難達(dá)到水泥窯的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，所以有必要對現(xiàn)有不達(dá)標(biāo)除塵器進(jìn)行改造。本文結(jié)合工程改造實(shí)例，詳細(xì)闡述某水泥廠窯尾袋式除塵器技術(shù)改造。

袋式除塵器是含塵氣體通過濾布纖維網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn)氣體和固體顆粒分離的除塵裝置。袋式除塵器按清灰方式分為：機(jī)械振動式、逆吹風(fēng)式、PPC高壓氣箱脈沖式、低壓脈沖式等，其中低壓脈沖式袋除塵器在水泥行業(yè)應(yīng)用更廣泛。低壓脈沖式袋除塵器的清灰機(jī)理是依靠瞬間往濾袋噴射高速氣流，同時(shí)吸引周圍5~7倍于噴射氣量的誘導(dǎo)空氣達(dá)到清灰的目的。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、清灰效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等。

河南滎陽某水泥廠窯尾除塵設(shè)備是2009年投入使用的低壓脈沖式袋除塵器，改造前排放濃度是20~25 mg/Nm3，不能滿足現(xiàn)行環(huán)保排放要求。本文以該廠窯尾袋式除塵器為例，針對其過濾風(fēng)速高、運(yùn)行阻力升高、排放不達(dá)標(biāo)等問題，從袋除塵器結(jié)構(gòu)及其他方面進(jìn)行技術(shù)改造。

1 存在的問題及分析

經(jīng)過技術(shù)人員在現(xiàn)場仔細(xì)勘察，發(fā)現(xiàn)除塵器設(shè)備殼體的人孔門和檢修門處已腐蝕損壞，抽查發(fā)現(xiàn)部分濾袋有板結(jié)和糊袋現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行阻力過高，過濾風(fēng)速高。

究其原因主要有：除塵器設(shè)備凈氣室部分箱體發(fā)生腐蝕，凈氣室檢修門密封條老化斷裂，檢修門處多點(diǎn)漏風(fēng)，導(dǎo)致凈氣室內(nèi)氣體溫度降低，發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，粉塵顆粒就會黏附在潮濕的濾袋表面，越積越厚，從而形成板結(jié)和糊袋，致使濾袋的透氣性能變差，過濾風(fēng)速升高，凈過濾風(fēng)速達(dá)到1.06 m/min，設(shè)備運(yùn)行阻力偏高，超過2 500 Pa，出口風(fēng)機(jī)負(fù)荷大，易跳停。

2 改造方案對比

該廠原有袋除塵器型號：LJPA28147-2×10，是非緊湊型結(jié)構(gòu)，采用氣體分布板，清灰方式為離線清灰，頂部設(shè)有檢修吊架，濾袋長度7 m，20個(gè)凈氣室分成兩排，單個(gè)凈氣室平行布置兩排脈沖閥（每排8個(gè)），單個(gè)脈沖閥噴吹14條濾袋。設(shè)計(jì)風(fēng)量為950 000 m3/h，選用4 480條濾袋，規(guī)格是Φ160 mm×7 000 mm，過濾面積為15 760 m2，過濾風(fēng)速為1 m/min。本次改造為了滿足水泥企業(yè)粉塵排放濃度≤5 mg/Nm3、改造后的過濾風(fēng)速為0.67 m/min的要求，需要的過濾面積為23 352 m2。

為了滿足過濾面積和過濾風(fēng)速的要求，共有3種方案可選：

方案1：替換為加長的濾袋。經(jīng)核算，要將除塵器全部4 480條濾袋替換為Φ160 mm×10 000 mm濾袋，需要將殼體加高3 m。

方案2：增加濾袋數(shù)量，經(jīng)核算，要增加1 926條Φ160 mm×7 000 mm濾袋，并在原除塵器進(jìn)氣端或出氣端增加除塵單元。

方案3：調(diào)整除塵器的濾袋布置方式，適當(dāng)加高殼體高度，濾袋長度統(tǒng)一增加到8 300 mm，并增加1 120條濾袋。

如果采用方案1，選用10 m超長濾袋，原除塵器袋室高度7 m，結(jié)構(gòu)上難以保證10 m濾袋的使用；中材裝備集團(tuán)公司曾在國外某公司4 000 t/d水泥生產(chǎn)線電改袋改造項(xiàng)目中使用過9 m濾袋，而10 m濾袋還處于試驗(yàn)研究階段，尚未投入到實(shí)際工程中，業(yè)主采用的可能性低。

如果采用方案2，需要新增4個(gè)袋室，考慮到除塵器的結(jié)構(gòu)，只能新增在原除塵器的入口或出口，而除塵器的進(jìn)口和出口均無空間布置新袋室。

如果采用方案3，袋室增加高度小，有相關(guān)實(shí)際應(yīng)用案例，業(yè)主易于接受，設(shè)備鋼耗低，資金投入少。

綜上所述比較，方案3的可行性更大。

3 具體改造措施

為了合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)和減少改造成本，我們決定保留原袋式除塵器的基礎(chǔ)、輸灰系統(tǒng)、灰斗和殼體、氣路系統(tǒng)的氣源處理元件、儲氣罐和差壓系統(tǒng)，拆除原袋式除塵器殼體內(nèi)部的氣流均布系統(tǒng)，設(shè)計(jì)新的進(jìn)氣均布系統(tǒng)；袋室增高1 300 mm；每個(gè)袋室的濾袋數(shù)量由原來的224條增加到280條；采用Φ160 mm×8 300 mm的濾袋；將過濾風(fēng)速降低到0.7 m/min左右。

3.1 殼體結(jié)構(gòu)改造

3.1.1 袋室增高的改造

原袋式除塵器選用7 m濾袋，因此，袋室高度不能保證8.3 m濾袋的使用，需要加高1.3 m。同時(shí)，增高袋室的端板、側(cè)板、除塵單元之間內(nèi)隔板，并對原袋式除塵器殼體進(jìn)行加固改造，在袋室上重新構(gòu)造支撐平面，用于承載新增的凈氣室及濾袋、袋籠。

3.1.2 氣流均布系統(tǒng)的改造

原袋式除塵器采用側(cè)進(jìn)氣方式，并有從進(jìn)氣煙道側(cè)壁到袋室向外縱向擴(kuò)散的通道，有利于煙氣氣體的均勻擴(kuò)散，同時(shí)避免煙氣氣體直接沖刷濾袋。原袋式除塵器的氣流均布系統(tǒng)如圖1所示。

進(jìn)氣口氣體分布板把擴(kuò)散室和袋室隔開，擴(kuò)散室有橫向區(qū)和縱向區(qū)，縱向擴(kuò)散室又把一個(gè)袋室分成兩部分，增加擴(kuò)散空間，有利于氣體均勻分布。煙氣從進(jìn)氣口經(jīng)過煙道，側(cè)進(jìn)氣到袋室的縱、橫向擴(kuò)散室。氣流均布系統(tǒng)下部設(shè)有擋風(fēng)板和分散板，使含塵氣體中較粗顆粒的粉塵受阻擋碰撞直接沉降到灰斗內(nèi)部，其他含塵氣體從孔板向上運(yùn)動進(jìn)入袋室上部，再從上部進(jìn)入袋室，從濾袋中部靠下部位均勻、緩慢地向過濾袋區(qū)擴(kuò)散，達(dá)到煙氣均布的目的。

為了節(jié)約成本，縮短工期，有效利用原設(shè)備空間盡量布置足夠多的濾袋，需要拆除原氣流均布系統(tǒng)，布置新的氣流均布系統(tǒng)（見圖2），阻流板分為上阻流板和下阻流板（見圖3）。改造后袋式除塵器的進(jìn)氣仍是側(cè)進(jìn)氣方式，氣流從進(jìn)氣閥進(jìn)入，撞到上阻流板后向上流動進(jìn)入袋室，有效緩解濾袋底部的沖刷，濾袋表面粉塵分布均勻；下阻流板阻擋氣流灰斗進(jìn)氣。而灰斗進(jìn)氣的濾袋表面粉塵是呈自下而上逐漸減少的，底部附灰嚴(yán)重。

設(shè)計(jì)一個(gè)合理的分氣箱是脈沖清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在脈沖噴吹后氣包內(nèi)壓降不超過原來儲存壓力的30%，當(dāng)脈沖閥配備大容量的氣包時(shí)，脈沖噴吹效果更明顯。改造后的分氣箱選用的無縫鋼管Φ337 mm×8 mm，比原分氣箱選用的方管300 mm×300 mm×10 mm承受壓力更好，方形管的缺點(diǎn)就是每次噴吹時(shí)壁板會發(fā)生位移，噴吹頻率高時(shí)鋼板會出現(xiàn)斷裂。改造前后分氣箱的截面如圖4所示。

3.3 濾袋材質(zhì)的選擇

濾袋是袋式除塵器的關(guān)鍵部件，濾袋的性能好壞直接關(guān)系到除塵器的清灰效率。如何選用濾袋，首先要考慮濾料的特點(diǎn)，其次要考慮含塵氣體和粉塵的性質(zhì)，最后是除塵器的清灰方式。常用的濾料有滌綸針刺氈、Nomex、玻璃纖維、P84等。

3.3.1 滌綸針刺氈

滌綸濾料在常溫狀態(tài)（<130 ℃）下能連續(xù)工作，耐磨耐酸性能良好，一般不覆膜使用；當(dāng)排放標(biāo)準(zhǔn)≤30 mg/Nm3或粉塵粒徑小和濕度大時(shí)可以覆膜；滌綸濾料具有防水、防油和防靜電，可以運(yùn)行到易燃易爆的煤磨袋式除塵系統(tǒng)。缺點(diǎn)是不耐強(qiáng)堿，易水解。

3.3.2 Nomex

Nomex濾料的適應(yīng)能力比較強(qiáng)，在溫度135~204 ℃工況下性能良好，最高溫度能達(dá)到220 ℃；耐磨性和抗折性能良好，善于收集粒徑大粉塵；濾料的楊氏模數(shù)高，能承受較高的噴吹壓力；但溫度升高到170 ℃以上時(shí)，耐水解性降低；高溫到370 ℃時(shí)濾料開始碳化分解。

3.3.3 玻璃纖維

玻璃纖維濾料的運(yùn)行溫度260 ℃，最高溫度290 ℃；濾料不可燃，抗拉性好，耐酸堿性優(yōu)，零吸濕性。缺點(diǎn)是抗折性耐磨性差，安裝時(shí)容易破損，高壓清灰能力差。當(dāng)覆膜處理后，過濾性能比較優(yōu)異。

3.3.4 P84

P84濾料的運(yùn)行溫度240 ℃，最高溫度260 ℃；濾料不可燃，纖維結(jié)構(gòu)是不均布、不規(guī)則的，有利于提高清灰效率，抗折性和抗氧化性好，可承受較高的過濾風(fēng)速，適應(yīng)場合廣泛。缺點(diǎn)就是低溫堿性環(huán)境下性能差，價(jià)格高。

窯尾煙氣溫度一般為180 ℃左右，粉塵粒徑小、黏性大，含塵濃度高。當(dāng)窯尾溫度高于濾料工作溫度范圍，就會減少濾料的使用周期，甚至濾料會著火；粉塵的黏性會增加除塵器清灰難度，使除塵器系統(tǒng)阻力上升。經(jīng)過上述條件綜合比較，玻璃纖維覆膜是很好的選擇。

3.4 凈氣室檢修門密封改進(jìn)

凈氣室檢修門用U形硅橡膠密封條（見圖5）代替原來的橡膠海綿條，U形硅橡膠密封條密封效果好，工作溫度范圍從-100 ℃至350 ℃，耐氧化，絕緣性好，耐油性好，改造后檢修門氣密性好，漏風(fēng)率低。

4 改造效果

為了滿足新的排放濃度標(biāo)準(zhǔn)，分別從殼體結(jié)構(gòu)、噴吹系統(tǒng)、濾袋材質(zhì)選擇和清灰控制等方面對原來的窯尾袋式除塵器進(jìn)行改造。改造前后的除塵器性能技術(shù)參數(shù)對比見表1。

此次改造是在不改變原有工藝流程的原則下，根據(jù)目前袋除塵器的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行的，施工工期短，投資少，僅用15 d圓滿完成并順利點(diǎn)火。改造后窯尾袋式除塵器運(yùn)行了一年時(shí)間，設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行阻力穩(wěn)定在1 000 Pa左右，2019年6月，經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門監(jiān)測，粉塵排放濃度為3.4 mg/Nm3，滿足了合同要求，達(dá)到降低系統(tǒng)運(yùn)行阻力和粉塵排放濃度的目標(biāo)。

作者單位：河南中材環(huán)保有限公司