浅议水泥厂窑尾“电”改“袋”技术

李　勇，王　林，于浩波，任　鹏，王明红，徐忠升

浅议水泥厂窑尾“电”改“袋”技术

Discussion on Changing Kiln'Esp'to 'Bag Filter'in Cement Plant

李勇1，王林2，于浩波1，任鹏1，王明红1，徐忠升3

分析了窑尾电收尘器粉尘排放不达标需要改造的主要原因，介绍了电收尘器更新改造的几种可行的方案，认为利用现有壳体改造成袋收尘器是比较合理的方案，并阐述了改造过程中需要重视的几个问题。

窑尾电收尘器；脉冲喷吹袋收尘器；气流分布；

1　电收尘器现状

水泥厂窑尾粉尘排放量约占排放总量的1/3以上，降低窑尾污染物的排放，对保护水泥厂的大气环境至关重要。目前窑尾收尘系统采用电收尘器的粉尘排放浓度，多数达不到国家排放标准，其中因素很多，情况也很复杂，归纳起来，主要有以下几个方面：

（1）设计选型不当

有的设计者在选用电收尘器时，只是根据厂家产品样本中所标明的风量和截面积来确定电收尘器的规格，而不考虑烟气和粉尘的性质以及收尘极板总面积等主要因素，所以确定的设计参数，如驱进速度和比集尘面积等主要参数往往取值不当，致使电收尘器的规格偏小、处理风量能力不够，造成收尘效率低，达不到国家的粉尘排放标准。

（2）处理烟气量增大

现在不少水泥厂为了提高窑的产量，对原有的生产线进行了技术改造，如将湿法生产改为干法生产、改造现有的预热器、增设分解炉和扩大回转窑烧成带等。经技术改造后，相应风量也增大，而电收尘器的规格未相应扩大，致使收尘效率降低，粉尘排放浓度达不到国家排放标准。

（3）国家排放标准进一步提高

1996年以前投产电收尘器是按排放浓度≤100mg/m3（标）设计的，现在要求执行修订后的新标准（GB4915-2004）≤50mg/m3（标），排放不达标是必然的。如果排放标准进一步提高到30mg/m3（标），现有的电收尘器达标将更加困难。

（4）窑尾收尘系统发生变化

新型干法水泥生产线一般将窑尾烟气用于原料烘干，所谓的窑尾废气处理系统实际上是包括原料粉磨兼烘干设备的收尘系统。这一措施可一举两得，既烘干了物料，节约了能源，又对烟气进行了调质，降低了粉尘的比电阻。但是由于原料粉磨设备的生产能力大于窑的生产能力，因而窑尾电收尘器会经常工作在原料磨“停”和“开”两种工作状态，即所谓的“独立操作”和“联合操作”。一般情况下，在独立操作时，应将烟气温度降到150℃以下，露点温度达到45℃以上；在联合操作时，应使磨机的出口烟气温度降到90℃左右，露点温度达到55℃以上，两种烟气混合后的烟气温度不得＞130℃，温度越低，收尘效果越好，露点温度应≮45℃。这一收尘系统只要增湿塔运行正常，电收尘器一般不存在大的问题。但是近些年来，由于国家严格要求企业执行节能减排的政策，所以水泥行业大力推行低温发电技术，因此窑尾收尘系统相应有所变化，使得窑尾收尘系统更为复杂，给电收尘器的运行带来更多的不确定因素，这也是部分窑系统电收尘器不达标的主要原因之一。

（5）制造和安装质量方面

电收尘器在制造方面存在误区，不少人认为电收尘器的技术含量不高，不是精密度要求很高的金属结构件产品，只要是个机械厂，不论规模大小都能制造。所以在很多正规大型电收尘器制造厂的周围，派生出许多小型制造厂。很长一个时期，正规厂任务十分饱满，一部分产品自然分流到一些小厂，故而出现一些质量问题。加之有的厂又无严格的检验制度，其产品确实难以保证达到排放标准。

安装方面，问题尤为严重。有些安装队伍并不是专业的，好多都是临时拼凑成的，技术水平不高，也缺少责任心。有的对电收尘器一知半解，安装前既无施工组织计划，也不作开工报告，施工现场混乱无序。而且施工过程中，用户缺乏监督，必然留下许多不能达标的隐患。

（6）操作和管理水平跟不上

有的厂家对收尘器“三分技术，七分管理”的理念认识不足，对电收尘器未制订严格和科学的操作、维护、管理规程，以致设备故障频繁，不能及时排除，而且备品和备件也跟不上。有的厂由于技术力量不足，一时又找不到能承担收尘设备改造或维修的单位，致使收尘效率愈来愈低。由于制造和安装给电收尘器带来先天不足，如果后天的维护管理也跟不上，必将致使电收尘器长期带病运行，这种情况是有些电收尘器不被看好的主要原因之一。

此外，还有收尘系统设计不合理、烟气调质装置未充分发挥作用、高压电源装置性能低劣和对收尘工作重视不够等因素。总之，电收尘器排放不达标的原因很多，而且各个企业的情况也是千差万别。所以，目前水泥厂窑尾电收尘器都面临改造和更新的课题。

2　改造现有电收尘器使之排放达标的方案

改造现有电收尘器的多种方案：

（1）对电收尘器本体进行改造

这一方案以往采用最为普遍，主要是增加收尘极板的面积，如增加新的电场、电场高度和电场的通道数以及并联一台或串联一台新的电收尘器等。但是这一方案往往受场地条件和烟气粉尘性质的制约，难以保证达到国家日益严格的排放标准，所以现在已很少采用。

（2）将现有的电收尘器全部拆除，更换为袋收尘器

这一方案虽然达标可靠，但投资较大，停产时间也长，很不经济，所以这一方案一般不被采用。

（3）利用现有电收尘器的壳体改造成电、袋组合式收尘器

如果这一方案在保留前面电场的情况下还有足够的空间布置滤袋，是可以考虑的；但是如果空间不够，还要留出前面电场，用提高过滤风速的办法勉强布置下滤袋，实际效果是否真的很理想，笔者持谨慎的态度。

（4）利用现有电收尘器的壳体改造成袋收尘器

这一方案不仅投资省，改造周期短，而且已有许多改造成功的实例，同时袋收尘技术还在不断进步和发展，使用和管理经验也日益丰富，所以这一方案最为切实可行。即使执行排放浓度≤30mg/m3（标）的标准也十分有保证。本文就这一方案进一步加以阐述。

3　电收尘器改造更新为袋收尘器应重视的问题

改造实施步骤首先要收集改造所需要的原始资料，如窑生产工艺设备的类型、、规格、产量、处理烟气量、烟气温度（包括正常和最高温度）、进口干烟气含尘浓度、露点或含湿量、工作压力、当地环保部门允许的排放浓度、海拔高度和主要气象资料以及现有收尘系统的现状和设备的完好情况等。用户提供的技术数据一般都偏高（如风量和进口含尘浓度等），所以首先要将用户提供的数据与已掌握的同类设备数据进行对比，必要时还要进行现场标定。此外，还应重视以下几方面的问题。

（1）改善和优化气流分布

气流分布对电收尘器的重要性一般都比较重视，但对袋收尘器的气流分布认识不足，认为袋收尘器的气流分布靠滤袋的阻力可自行均匀分配，从理论上讲这种观点是成立的，但是实际的运行情况并非如此。根据有的袋收尘器测试结果，其气流分布很不均匀，严重的局部风速比设计风速高6倍以上，由于高速气流冲刷滤袋，致使部分滤袋过早破损，所以说气流分布的均匀性对袋收尘器极为重要。要使进入袋收尘器的气流均匀分配到各个室，最理想的措施是进行气流模拟实验。建议模拟实验采用CFD （Computer Fluid Dynamics）技术，快速且直观。

（2）根据设备结构决定设计方案

国内电收尘器类型五花八门，设备投入使用时间长短不一，设备完好情况参差不齐，每次改造都要认真评估原收尘器的情况，最好的评估方法就是根据原设计图纸配合实地测量。做到第一手数据真实可靠，不能仅仅根据原设计图纸草率改造，因为设备的实际情况往往与设计图纸多少都会有出入。根据该设备的具体结构特点采用最合理的设计，可以最大限度地使用原来的部件，并使改造后的指标达到最佳。

设计方案的另一个非常重要的考量就是要最大限度地方便施工，缩短施工时间，水泥厂通常很重视运转率，对停窑时间控制很严格，而一个好方案的电改袋就能很好地满足水泥厂短暂的停窑时间。以我们公司承接的电改袋项目为例，不论是2500t/d还是5000t/d，改造时间都很好地控制在10～17d之间。

（3）控制进袋收尘器的温度

新型干法窑的废气温度＞320℃，现在普遍采用的玻纤覆膜或p84等高温滤料，长期耐用温度也不能＞260℃，不经过降温处理，显然无法直接进入袋收尘器。无论废气降温措施是用于烘干物料还是用于余热发电，或是采用其他降温措施，都要严格控制进入袋收尘器的温度，防止超温烧袋和低温糊袋的事故，所以一定要设置完善和可靠的温度监控设施。窑尾主要采用增湿塔喷水与管道喷水；对窑头电改袋的降温主要是采用空冷器与篦冷机喷水两种方式，如果该生产线有余热发电，则笔者建议采用篦冷机喷水的方式，既经济又能有效地应急。另外，还要注意“结皮”和“跑黄料”，这不是简易喷水装置能胜任的，新一代喷水系统要从喷枪的布置、喷射角度乃至最重要的智能控制做全面的更新，这就对喷水设备提出了更高的要求。

（4）改造或更换排风机

袋收尘器的阻力比电收尘器大得多，一般有4～5倍之差，排风机的压头至少要能达到3500Pa，所以改造之前要仔细评估排风机的能力。如果原有的排风机的压头富余量较大，也许只要提高风机的转速就能满足需要。

若排风机的压头与袋收尘器的阻力相距较大，就需要更换大压头的风机，千万不能为省投资而将就使用。因为袋收尘器的阻力是个动态值，新的滤袋阻力较低，随着运行时间的延长，阻力会有所增大。如果风机的压头不能克服收尘器的阻力，风机的风量就会降低，轻则影响窑的产量，重则可能使窑停产。

4　结语

中材装备集团有限公司（原天津水泥工业设计研究院有限公司）开发的窑尾脉冲袋收尘器，在哈尔滨天鹅水泥公司6号窑尾成功应用后，又成功地应用在多条5000t/d水泥生产线上。近几年来又先后将此技术用于窑尾和窑头电收尘器的改造，如天瑞集团汝州5000t/d、2500t/d和4000t/d、金隅赞皇、金隅鼎新鹿泉、蒙西海拉尔2500t/d等水泥厂窑尾的电改袋，焦作5000t/d水泥厂窑头电改袋等工程，以及刚刚改造完成的曲寨2500t/ d窑尾、窑头收尘器都取得了良好的效果。

随着脉冲喷吹清灰袋收尘器技术的不断发展和高温滤料质量的提高，以及窑尾“电”改“袋”的技术日益成熟和操作经验的日渐丰富，相信窑尾电改袋技术会发展更快，有更广阔的前途。

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2012-12-26； 编辑：吕 光