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长袋低压脉冲袋式除尘器在水泥立窑烟气除尘上的应用

1、概述 
  由于立窑水泥厂具有投资少、收益快、就地取材、就地生产、就地使用等特点,因而立窑水泥是我国水泥工业的重要支柱。立窑水泥厂的生产设备大多较简陋,使用效果差,产生的烟尘污染较严重。立窑水泥厂遍及全国各地,各厂的工艺装备水平,采用的配料与煅烧方式,以及管理水平不尽相同,其烟尘特性不可能是一成不变的。下面是某些厂立窑烟气的特性数据,可以反映出一般规律。
  (1) 粉尘浓度一般在1~10g/m3之间。
  (2) 烟气含水量较高,露点在45~55℃之间,如果煤中含硫量高,其露点还会升高,易产生结露现象。
  (3) 烟气温度波动大。
  (4) 烟气中含有SO2及氟化物,腐蚀性严重。
2、立窑烟气除尘装置的使用情况
  目前用于立窑除尘的主要装置有湿式除尘器、静电除尘器、反吹风玻纤袋式除尘器及长袋低压脉冲袋式除尘器。
  立窑湿式除尘器主要是用水喷淋将粉尘收下的除尘装置。由于该装置除尘效率不高,兼有二次污染问题,因而已较少采用。
  静电除尘器在投入使用初期效果较好,运行一段时间后,粘结在极板上的灰尘不能振打落入灰斗,致使除尘效率大幅降低,同时极板腐蚀严重,各水泥厂亦较少采用。
  反吹风玻纤袋式除尘器在90年代初应用较普遍,除尘效率亦较高。但由于波纤布不抗折,因而使用寿命短,运行费用高。反吹风清灰强度小,除尘器过滤风速一般要求低于0.5m/min,这样就造成单台除尘器过滤面积大,占地面积大,一次性投资较高。
  长袋低压脉冲袋式除尘器是我国80年代末在引进外国技术基础上研制开发成功的,此类除尘器在冶金行业应用较广泛。因其性能优良,很快就被推广到其他领域。我公司1996年将其成功地用于立窑烟气除尘上,取得了良好的效果。目前此类除尘器已成为立窑烟气除尘的主力军。
3、长袋低压脉冲除尘器在立窑烟气除尘上的应用
3.1、长袋低压脉冲除尘器工作原理
  长袋低压大型脉冲袋式除尘器主要由上箱体、中箱体、灰斗、卸灰装置、喷吹装置和控制仪等几部分组成。含尘烟气进入中箱体下部,在挡风板形成的预分离室内,大颗粒粉尘因惯性作用落入灰斗。
  烟气沿挡风板向上到达滤袋,粉尘被阻留在滤袋外面,干净烟气进入袋内,并经袋口和上箱体由排风口排出。当滤袋表面的粉尘不断增加,导致设备阻力上升到设定值时,微压差控制器有信号输出。控制仪便发出信号,使喷吹系统工作。此时压缩空气从气包顺序经脉冲阀和喷吹管上的喷嘴向除尘滤袋内喷射。在滤袋膨胀产生的加速度和反向气流的作用下,附于袋外的粉尘脱离滤袋落入灰斗。粉尘由卸灰阀排出。喷吹一次的持续时间为0.065~0.085s,喷吹结束后,滤袋立即恢复过滤状态。
3.2、技术特点
  长袋低压大型脉冲袋式除尘器配备了阻力低,启闭快和清灰能力大的电磁脉冲阀,改善了喷吹管等部件的动力特性,以缝在袋口的弹性涨圈嵌在花板上,拆装方便。以微机进行清灰和运行参数控制。该除尘器适应大风量烟气净化的需要,是一种高效、可靠、经济、处理能力大、使用简便的除尘设备。其主要特点如下:
  (1)高效、低耗的喷吹装置。脉冲阀采用双纽曲线和双膜片结构,脉冲阀阻力低、启闭快和清灰能力大。由于喷吹管等部件具有优良的空气动力特性,喷吹压力降至0.15~0.25MPa,在净化含尘浓度高和含湿量大的烟气时,仍有良好的清灰效果。运行能耗低于反吹风袋式除尘器。
  (2)长滤袋。滤袋长度6m,大大突破了通常认为的脉冲除尘器的袋长极限,且清灰效果良好,占地面积小。
  (3)简便的滤袋固定方式。滤袋以缝在袋口的弹性涨圈嵌在花板上,拆装方便。减少了维修人员与污袋的接触。
  (4)先进的控制技术。以微机实现对清灰、温度、压差等运行参数的实时控制,经济可靠。由于立窑烟气温度变化大,我们还通过电脑控制仪,根据烟气温度变化情况,自动调节各阀门开闭,确保除尘器安全稳定运行。
3.3应用情况
  1995年初,我公司受山东水泥厂委托承担了该厂一号立窑(年产10万t)烟气治理的任务。接到任务后,公司即派员对该厂一号立窑的烟气变化情况进行了72h连续测定。发现立窑废气温度大多在120℃左右波动,最低57℃,最高300℃,但出现的时间均很短。经过多方论证,选用过滤面积为1695m2的CDY-2.5型长袋低压脉冲袋式除尘器,滤料选用性能优良的涤纶针刺毡。
  由于立窑烟气湿度大,温度波动范围大,经常在60~300℃之间波动,给除尘器正常工作带来较大困难,因此必须考虑高温温度控制方法和低温温度控制方法两方面问题。温度控制原理见图1。
温度控制原理
图1 温度控制原理
D1、D2、D3-电动蝶阀;W1、W2-温度测点
  为了保证除尘器安全、稳定地运行,需要操作工、看火工密切配合,将立窑温度控制在70~250℃之间,各电动阀门的控制原理如下:
  (1)当W1≥250℃时,D2、D3关,D1开,烟气通过原沉降室外排;
  (2)当70℃  (3)当W1≤70℃时,D1开,D2、D3关,烟气通过原沉降室外排。
  以上阀门既可由电脑自动跟踪控制,也可由人工手动控制。
  该工程当年被列为山东省烟气治理示范工程,并于1996年投入使用,效果良好。1997年3月26日监测的排放浓度为24.64 mg/m3,远远低于国家排放标准。该除尘器使用3年后才更换部分除尘布袋,其优良的性能获得了厂方的认可。其实CDY型除尘器不仅可以除尘,而且还能克服结露及消除白烟,因而能彻底改变水泥厂浓烟滚滚的面貌,这是其他除尘器难以做到的。
3.4、存在问题及需改进的地方
  (1)由于原除尘器是从沉降室引风,因沉降室多处漏风,致使立窑窑罩抽风量变少,影响使用效果。在后来立窑除尘系统中,直接从沉降室前引风,不仅立窑窑罩的抽风效果好了很多,而且除尘器的过滤面积可由原来的1695m2降为1018m2,大大节省了投资。改进后的工艺流程见图2。
温度控制原理
图2 改进后的工艺流程

  (2)将电动阀门全部改为气动阀门,节省了投资。
  (3)将风机电机改为调频电机,并在立窑烟罩上设压力探头,通过微机控制,当窑罩负压减少时,控制系统就相应增加电机电流,增大风量,使窑罩负压回复至设定值,反之则减少电机电流。
  通过以上改进,进一步完善了立窑长袋低压脉冲袋式除尘系统,使其投资大幅降低,目前山东省70%以上的立窑正在应用此除尘系统。
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