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LEEF袋式除尘器在水泥厂机立窑烟尘治理中的应用

摘要:本文介绍了袋式除尘新技术在机立窑烟气治理中的应用,多台机立窑采用一台LFEF玻纤袋除尘器集中除尘,其技术已经非常成熟,可以说是机立窑玻纤袋除尘技术的一个重大突破,一次飞跃式的发展。文中还对袋式除尘器的技术发展等也进行了论述。
关键词: 袋式除尘器 集中除尘 烟气治理

0概述

  随着我国经济建设的快速发展和人们生活水平的不断提高,工业粉尘对环境污染问题越来越受到全社会的关注。目前清洁生产法的颁布,消除粉尘污染,推进清洁生产工艺已不仅仅是社会的呼声,也是水泥工业的发展方向。目前,由于我国很多立窑生产工艺是非常落后,已远远不能适应社会发展对立窑的期望,成为一种不能适应先进生产力和时代发展要求的落后生产方式。人类已进入信息时代,对水泥工业的要求则是零污染,绿色性,不仅能为人类提供建筑材料,而且充分利用其他工业废渣、废料和二次能源,既能达到人类对生存环境和生态环境的要求,同时又能促进水泥工业可持续发展。
  我国水泥工业每年向大气排放的粉尘、烟尘在1200万吨以上,成为我国粉尘污染的大户;其他如:二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、氟化物的污染也占有相当的比重。水泥生产的过程可简单地分为生料制备、烧成和水泥粉磨三个主要过程。在生产中必须处理大量的粉体并进行高温煅烧;常温含尘气体和高温含尘烟气是水泥工业的最主要的污染物,也是水泥工业资源未能很好利用的因数之一。水泥生产过程中应用的电器设备和机械设备也由于粉尘的污染,使得寿命明显缩短,不能充分发挥其应有的效益。
  袋式除尘器作为一种高效除尘设备,已被广泛应用于水泥工业的各个生产环节;随着水泥生产工艺技术的不断进步,许多生产环节只有袋式除尘器才能达到生产的需要和满足国家的排放要求。在水泥工业中应用的袋式除尘器已不仅仅是环保设备,而是必不可少的生产设备了。我国共有水泥生产企业8435个,年生产能力居世界第一位,但同时给环境造成严重污染。每生产1吨水泥,要加工3吨物料,我国水泥工业的粉尘、烟尘年排放量高达1200万吨以上。到2000年我国已淘汰4.4万吨/年以下小水泥企业4400家,产量约为2亿吨。水泥工业进行结构调整,“上大改小”、注重环保已成为行业的共识。特别是引进美国富乐袋收尘技术以后,新上的日产700吨、1000吨、2000吨、4000吨的数十条生产线广泛采用美国富乐袋收尘技术,单是气箱脉冲袋式除尘器用量已达1500台以上。
然而占我国80%的立窑企业大多是能耗高,环境污染严重,经济效益低下的企业,这就是国家产业政策“淘汰”落后立窑的主要原因。淘汰的措施则是发展新型干法。2001年淘汰落后小水泥生产能力近1520万吨,到目前已累计关闭小水泥窑3894台,压减水泥9450万吨,取得了阶段性的成果。然而还有近5600家立窑企业,这些企业在短期内用新型干法水泥完全取代是不可能的,这是由于我国国情、市场需求,以及企业经济实力所决定的。本文结合笔者多年来的治理实践经验,对袋式除尘新技术在机立窑烟尘治理中的应用进行探讨。以飨读者

2 环保标准的修定,要求更先进的环保技术与装备

  2.1水泥工业污染物排放标准修订的必要性
  对水泥工业的排放污染,我国曾先后制定过《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-85第一稿和GB4915-1996第二稿。并在一定的时期内对我国水泥工业的排放控制起到了促进作用。但随着水泥工业的快速发展,水泥产量的迅速增加,水泥工业的排放总量也随之上升,且大部分的城市,风景区,如北京、上海等环境要求已同国际接轨,因此,原有的标准以不能满足当前的要求。在国务院总理温家宝的直接关心下,由中国环境科学研究院环境标准研究所和合肥水泥研究设计院作为主编单位,重新修订了《水泥工业大气污染物排放标准》,并已于2004年4月28日在合肥通过了国家环保局组织的专家审议。

  2.2尽快实施新标准,加速环保装备技术的发展
  (1)新标准的实施,加快立窑的环保治理;新标准统一排放50mg/m3n,原来立窑为100-600 mg/ m3n,差别很大。原来立窑大多数在偏远地区,环保设备的投入,意味着成本加大,一般均不愿意高投入,但新标准实施后,面临一票否决,势必加大投入,重视环保的排放。
  (2)在新的国家标准中,由1996年标准的氟化物排放值10 mg/ m3n,降低到标准的5 mg/ m3n,从而减少萤石的使用,提高了立窑的生产成本。另外,大量使用萤石而产生的氟化氧,即使采用高效收尘器,也会导致收尘设备腐蚀加快。
  (3)新标准的出台,在加速淘汰立窑企业的同时,也能够促进水泥行业先进生产工艺(新型干法水泥生产工艺)的快速和大型化发展。
  (4)新标准规定了主机设备必须与除尘设备同步运转,其不仅限制了粉尘的排放量,而且有利于检验环保设备的可靠性,将运行不可靠的环保设备排除出去,促进了环保设备提高技术水平和档次,从而促进环保产业的发展。
  (5)标准要求水泥厂的主要排放源必须安装连续在线监测装置(国外早已执行),为我国的环保执法部门提供了相应的技术支撑和法规措施,避免了过去一些水泥厂上环保设备是为了应付执法部门的检查。使企业无法弄虚作假。对制约落后的生产工艺有一定的促进意义。从而加速水泥工业产业结构的调整。

3 机立窑烟气的特性

  机立窑烟气的特性与其煅烧方法和操作密切相关。一般来说,废气含尘浓度在1-10g/m3,个别情况可在30g/m3以上;废气温度波动范围大,从30到300℃或更高;废气湿含量高,波动范围在8-20%,且露点温度较高在45-60℃;废气中的有害气体有CO、SOx、NOx、F及沥青烟等,其中SOx和F的生成物腐蚀性尤为严重。随着温度和湿度的变化,废气中粉尘比电阻也随之变化,有时可高于1012Ω.cm,对电收尘的运行使用有很大影响。明火、浅暗火、暗火、深暗火几种煅烧方法又在一定范围内给多变的工况添加一定的影响。由于操作不稳定,出现的“返火”、“卡窑”、“炼边”等故障,又给收尘器的正常运行带来一定的威胁。

4 机立窑烟气治理设备选用

  对于机立窑烟气除尘净化,目前绝大多数企业仅采用沉降室、水收尘等,由于设备简陋,收尘效率低,因此,烟尘排放浓度严重超标。有的企业也使用了电除尘器,但一直都因种种原因未能获得令人满意的使用效果。主要理原因是:

  (1)电收尘器难以适应机立窑烟气多参数大范围的变化;
  (2)烟气的露点,尤其是酸露点对电收尘器的腐蚀,并明显地影响运行;
  (3)由于温度和湿度的变化大,造成烟气粉尘的比电阻变化范围也大,在最佳范围外的比电阻会造成反电晕等多种不利运行的情况,严重地影响电收尘器的收尘效率。
  治理机立窑烟气,应首选玻纤袋收尘器,尤其在环境意识强、对排放要求高的地区更加如此。机立窑烟气治理采用玻纤袋收尘器,大多数的排放浓度都在100mg/ m3n以下。目前国内各地已有近2000台玻纤袋收尘器成功应用于机立窑的烟气治理,并已成功投入运行使用,获得了较好的环境和社会效益。

5 袋式除尘新技术的工艺特点和要求

  袋式除尘新技术的工艺特点和要求:
  (1) LFEF立窑玻纤袋除尘器可作为立窑的一级除尘系统,不仅简化了工艺流程,又降低了系统阻力,并减少了系统的漏风。
  (2) LFEF立窑玻纤布袋除尘器的内部结构更加合理、紧凑,占地空间少,钢耗量低,降低了设备投资。
  (3)减少了粉尘对滤袋的磨损,延长了滤袋的使用寿命,滤袋平均使用寿命可达二年以上。可以防止灰斗内粉尘潮解、“结拱”,影响卸灰。
  (4)除尘器结构设计合理,采用箱体拼装型式,有利于现场装配,减少现场安装工作量,加快了工程进度,除尘器检查滤袋、更换滤袋不需要停机,维修量少,维修环境好。
  (5)根据立窑烟气的特性,选用的滤袋具有憎水性好,耐酸性好,易清灰。

6 袋式除尘新技术、新产品的开发应用

  袋式除尘器的除尘效率最高,并且还能有效捕集对人体危害最大的5微米以下的超细的微小颗粒。近年来,袋式除尘技术有了长足的进步,主机、滤料、自动控制和应用技术的水平都有很大提高,使得袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件有了更强的适应性,并且在加强清灰提高收尘效率、降低消耗、减少故障、方便维修方面达到了一个新的高度。

  6.1除尘器主机
  袋式除尘器的关键在于清灰,清灰效果决定袋式除尘器乃至整个系统的成败。因此,反吹风等弱力清灰的除尘器从其应用的高潮退了下来,而以强力清灰为特征的脉冲袋式除尘器,克服了传统脉冲除尘的缺点,而其清灰能力强的特性则比传统技术更突出。其优点为:滤袋长(6m或更多),占地面积少,设备阻力小,清灰所需气源压力低,能源少,工作可靠,维修工作量小等,杜绝了弱清灰类除尘器普遍存在的阻力过高现象,在各行业获得日益广泛的应用。
  主机的布袋接口技术有了长足进步,使除尘效率更加提高。我国的袋式除尘器的排放浓度低于50mg/m3n已是普遍现象,低于10mg/m3n范围内也非罕见。过去采取绑扎或螺栓压紧的固袋方式,滤袋接口存在泄漏,使除尘器的除尘效率同滤料相差1~2个数量级。新的固定方式是严格控制花板的袋孔以及袋口的加工尺寸,依靠弹性元件使袋口外侧的凹槽嵌入袋孔内,二者公差配合,密封性好,消除了接口处的泄漏。
  脉冲袋式除尘器大型化的趋势明显,性能达到国际先进水平。采用这种设备处理风量96.7万m3/h,排尘浓度为8~12mg/m3,设备阻力低于1200Pa,喷吹压力≤0.2MPa,清灰周期长达75min,滤袋和脉冲阀膜片的使用寿命达三年多,其经济、社会和环境效益都明显好于以往。
  袋式除尘器在适应高含尘浓度方面实现突破,能够直接处理含尘浓度1400g/m3的气体,比以往提高数十倍,并达标排放。因此,许多物料回收系统抛弃原有的多级收尘工艺,而用一级收尘取代。例如以长袋脉冲布袋除尘器的核心技术为基础,强化过滤、清灰和安全防爆功能,形成高浓度煤粉收集技术,已成功用于煤磨系统的收粉工艺,并在多家企业推广应用。实测入口浓度675~879g/m3,排尘浓度0.59~12.2mg/m3,效益显著并杜绝了污染。
  为了克服自身清灰能力薄弱的缺点,反吹清灰除尘器出现了“回转定位反吹机构”。首先用于回转反吹扁袋除尘器,将其发展为分室停风的回转反吹类型;随后又用于分室反吹袋式除尘器,以一台具有多个输出通道的回转定位反吹阀取代多台三通切换阀,大大降低了漏风量,有利于增强清灰能力,还减少了机械活动部件和相应的维修工作量。在改造在线分室反吹设备时往往配套采用覆膜滤料,加强其粉尘剥离能力。

  6.2 袋式除尘器自动控制系统
  袋式除尘器的自动控制已普遍采用PLC机,工控机(IPC)也已进入这一领域。中、小型设备多采用单片机或集成电路为核心的控制技术。自控系统的功能更为齐全,对清灰进行程控,自动监测除尘设备和系统的温度、压力、压差、流量参数、超限报警;对脉冲喷吹装置、切换阀门、卸灰阀等有关设备和部件的工况进行监视、故障报警;对清灰参数(周期持续时间等)进行显示。使各控制参数的调节更加方便。

7 耐高温玻纤袋除尘器的大型化发展

  袋除尘器在一台立窑上使用,其技术已经非常成熟,并在我国的立窑烟尘治理中发挥了无可替代的作用,为我国的立窑烟尘治理做出了巨大贡献。随着立窑烟尘治理技术的发展和进步,耐高温玻纤袋除尘器的大型化已成为必然趋势。我公司,已成功的用一台袋除尘器对多台立窑进行除尘。多台机立窑采用一台玻纤袋除尘器集中除尘,是机立窑玻纤袋除尘技术的一个重大突破,一次飞跃式的发展。
  采用集中除尘的主要优点是:烟气温度等参数波动范围小,易于调节和把握,由于多台窑工况的不同时性,多台窑的烟气具有互补性,相当于对烟气进行调质,极端低温和极端高温都不易出现,有效避免了低温结露和高温烧袋现象;也避免了单窑单机方案因控制烟气温度而对立窑煅烧提出的较严格要求,对立窑产质量无负面影响与牵制。此外,该项技术特别适用于群窑大磨系统的除尘,其不仅可大大降低一次性设备投资费用,节约能耗,节约场地,而且又能减少人工管理费用等。
  自2000年该项技术在广东阳山水泥分厂首次使用成功以后(该技术属全国首创),接着又在广东、云南、浙江、四川、重庆等地已推广20余台。该技术得到了全国著名环保专家的充分肯定和赞誉,并受到了用户的一致好评。
  LFEF玻纤袋大型集中收尘技术的成熟,解决了“群窑”水泥厂收尘系统工艺布置困难的难题,同时使收尘系统总投资大幅度下降,标志着LFEF收尘技术迈上了一个新台阶。LFEF系统的大型化发展,也为LFEF系统在垃圾焚烧、电力、化工、冶金等大流量场合的使用作好了技术准备。

8 结语

  现代立窑能否成为生产水泥的生态工厂?现代立窑能否进入绿色产业?我们必须坚持不懈地发展先进的生产力。对于仍然存在的不适应先进生产力和时代发展需求的一些落后生产方式,既不能脱离实际地简单加以排斥,也不能采取安于现状、保护落后的态度,而要立足实际,逐步使立窑向先进适用的生产方式转变。先进的新型干法不可能一夜之间替代落后的生产方法,这里有一个逐步转变的过程,该过程也不是一年两年能够完成,客观的讲应该有一个比较长的时期,在这个时期内落后立窑有责任向现代立窑转变,以改变我国水泥工业落后的面貌。节能、环保、低投资是转变的必然选择。机立窑除尘新技术必将在这个过程中发挥不可替代的作用。