水泥厂“电改袋”除尘技术探讨

2016-09-09合肥水泥研究设计院合肥230051

中国环保产业 2016年7期

谢捷（合肥水泥研究设计院，合肥 230051）

水泥厂“电改袋”除尘技术探讨

谢捷
（合肥水泥研究设计院，合肥 230051）

“电改袋”技术是因地制宜利用原有电除尘器的壳体，将低压长袋脉冲除尘器技术，经过针对性的优化设计与之结合，并对其内部进行合理的均风设计，最终实现达标排放、低阻高效运行的效果。文章介绍了电除尘器改造为袋除尘器的几种方式，重点分析了“电改袋”技术的使用情况。

电改袋；低压长袋脉冲；达标排放；低阻高效

1　前言

在水泥工业中，熟料煅烧是水泥生产中的重要工艺环节，其排放的主要污染物为高温高浓度含尘烟气，粉尘排放量可约占整个水泥厂粉尘总排放量的70%。按《水泥厂大气污染物排放标准》（GB4915-2013）要求，窑头、窑尾粉尘排放需要达到“排放浓度≤30mg/Nm3，重点地区≤20mg/Nm3。

但是，目前使用的电除尘器设计排放标准大多为100mg/Nm3，并且存在产量提升后烟气量增大、以及设备老化等原因，使得电除尘器面对新的大气污染物排放标准显得力不从心。从水泥工业污染物排放标准制定的趋势和除尘技术发展的情况来看，对于现有的静电除尘器，要达到更严格的排放标准则必须进行技术改造或更新。

2　“电改袋”的主要技术途径

水泥厂电除尘器改为袋除尘器，主要有以下三种途径：1）电换袋，即是把现有的电除尘器废弃，更换一台新的袋除尘器；2）电改袋，即是利用原有电除尘器，改造为袋除尘器；3）电改电-袋复合，即是将原电除尘器改造为电袋复合式除尘器。

这三种方法各有特点，电换袋投资高，改造周期长；电改电-袋复合，系统较复杂，改造受原除尘器的影响较大；电改袋改造周期短，投资适中，可实施性强。本文就水泥厂电改袋的改造方法进行简要的分析探讨。

电改袋的主要技术路线，就是利用原电除尘器改造为行喷吹高温袋除尘器，并对配套工艺设备进行相应改造。

2.1除尘器本体的改造

除尘器本体改造有如下几种方法：1）美国GE（BHA）设计的加设室外风管和闸阀的方案，如北京燕山水泥厂窑尾除尘器；2）合肥水泥研究设计院环保公司设计的中心风道分风、中心风道出风的电改袋方案，湖南韶峰南方、怀化金大地等窑尾电改袋的方案；3）合肥水泥研究设计院环保公司设计的中心风道分风、外设室外出风管和闸阀的方案。如青海水泥厂窑尾电改袋的方案。

第一种方案：从理论上比较科学完美，各个室都有独立的进出口阀门，安全可靠，可实现在线检修和换袋，但缺点是结构复杂、改造工程量大、施工难度大、改造的停窑周期长，一般要在30到40天。

第二种方案：改造周期短，投资省，是目前的主流方案。

第三种方案：对于电除尘器较小，滤袋布置有困难的厂采用。

以上几种方案各有优缺点，可根据电除尘器的结构形式不同，分别合理选用。

2.2对烟气进行调质处理

现在大多数工厂都有预热发电工艺系统，进除尘器的烟气温度在预热发电投运时都能满足袋除尘器的工作要求，但在发电系统故障和点窑时，还会有超温现象发生，严重威胁袋除尘器的安全运行，因此必须对进入除尘器的烟气进行调质处理。对于窑尾电改袋，工厂一般都配套有增湿塔，改造后可继续使用。而对窑头电除尘器改袋除尘器，由于过去采用电除尘器，没有考虑调质降温措施，因此电改袋后，必须新增调质设备以满足安全生产要求，常用的有调质降温系统有多管空气换热器降温和管道增湿降温。目前以增加管道增湿降温为主。

2.3对配套排风机的改造

电改袋实施后，系统阻力较原电除尘有所增加，为此必需对尾排机进行相应的改造。系统阻力增加为1000～1200Pa，考虑到预留一些富裕，一般建议将系统阻力按增加1500Pa考虑。

对尾排机的改造主要采取如下几种方法：1）更换新风机；2）更换叶轮、电机和轴承箱；3）更换电机和轴承箱；4）更换电机。采用何种改造方法，需要根据原有风机的情况酌情选用。

2.4对配套检测和控制设备的改造

电改袋后除尘器的运行参数和要求较原来的电除尘器有很大的改变，因此为保证安全运行，需要对相应的检测和控制设备进行改造。

（1）增加安全运行保障系统

该系统主要有温度检测和安保阀门。在除尘器入口设置安全保护用的冷风阀门，在检测到温度超温后报警并打开冷风阀门，降低除尘器进口温度，从而保护滤袋的安全使用。

（2）改造压力检测系统

由于电改袋后，压差较原来有较大的变化，原有的检测仪表可能不能满足检测要求，必须进行改造，为除尘器运行提供可靠的控制数据。

（3）增加破袋检测系统

为了能够及时发现滤袋的破损，确保排放浓度达标，改造中可以根据要求设置破袋检测系统。常用的破袋检测系统有如下几种：1）压力式破袋检测系统，通过检测破袋后的压差变化检测滤袋破损情况。在每个室设立单独的压差计，以便观察每个室的工作情况，并判断破袋情况。2）浓度式破袋检测系统，通过测定破袋后的浓度变化检测滤袋破损情况。运用静电摩擦原理，粉尘颗粒与探头摩擦产生弱电荷，并被探头中的电子系统测量出来，然后转换成电流信号，电流的大小和粉尘含量成比例关系，从而达到测量目的。利用粉尘浓度监测装置配合电器反馈系统，能够及时发现滤袋破损，并准确地定位到某个袋室，方便了设备维护。

3　电改袋的主要技术参数的选择

水泥厂电收尘改袋收尘，首先要确定处理风量、过滤风速、滤袋材质、滤袋规格等技术参数，为改造方案的设计提供依据。

3.1处理风量的确定

很多水泥厂改造时，都期盼着能通过改造提高烧成系统的产量，但单一窑尾电改袋工程，不能提高产量，在设计时可以为系统提产做好储备工作。因此在确定处理风量时，一般会把风量设计得比原来增加5%～10%，以满足以后的提产要求。

3.2滤料的选择和过滤风速的确定

常用的高温滤袋品种有很多，各有优缺点，表1为目前常用几种滤料的特点。建议在电改袋工程中，在满足工况要求的情况下，遵循经济实惠的原则，选择性价比高的滤袋。

3.3脉冲阀门的选取

针对不同的电除尘器，要根据它的结构形式确定改造方案，从而确定滤袋的布置形式，根据每个阀门需要喷吹的滤袋条数选取阀门规格。目前在电改袋中主要采用3”或3.5”的淹没式脉冲阀，不同厂家的阀门性能有所区别。表2是常用脉冲阀的参数表。

表1　窑头、窑尾用耐高温滤料性能简表

表2　脉冲阀参数表

4　电改袋的主要作业流程

为了充分利用电除尘器本体，将根据提供的电除尘器设备外形图进行合理、优化设计。1）现有的电除尘器的内部空间进行改造设计后，立即在加工基地对净气室、喷吹系统、离线系统、花板进行加工、拼装组对成组合模块，并做好其他停窑施工期间要准备的一切材料和设备；2）停窑后首先去除电除尘器内部的各种部件，包括极线、极板、振打装置、顶部板、变压器等，保留主框架及除尘器壳体；3）对进风口部分进行改造（目的是使含尘气体有组织地进入中部通风道内）；4）安装袋室隔板及通风道侧板下的依托梁网，增加侧板的内立柱，安装上部用于花板及净气室的钢梁网，使电除尘器内部拆除后的整体结构强度不受破坏，同时具备安装大件板件的要求；5）将袋室隔板、通风道板、通风道斜隔板、各室倒流板安装在下部依托梁网上，各板的侧边焊在新增的侧板内立柱和原电收尘立柱上；6）将模块化的净气室（包括喷吹系统、花板、离线系统等已组对完成）吊装在已安装好的上部钢梁网上；7）同时安装主气路、外部检修平台、栏杆扶梯等，油漆修补，安装电路、电气控制系统等；8）安袋过滤元件（滤袋、袋笼），喷吹管就位等；9）检查各部位的质量清况，在开机前及时消缺。

5　“电改袋”主要采用的新技术

（1）对原电除尘器的科学拆除

针对国内外电除尘器的结构特点，采用科学的拆除方法，即可缩短拆除工期，又可降低成本。

（2）合理的均风结构设计

为了保证电改袋式除尘器的过滤面积并降低除尘器阻力，根据电除尘器箱体高度较富裕的特点，采用国内企业自主研发的新型箱体均风结构，改善内部气流分布。

（3）袋式除尘器核心技术的应用

将具有实用新型专利的袋式除尘器的核心技术应用于改造项目中，保证排放达标并实现低阻、处理高浓度烟气的运行效果。利用箱体的模块化设计，方便安装，节约了安装成本。

（4）破袋检测技术

在每个室设立单独的压差计，以便观察每个室的工作情况。利用粉尘监测装置配合控制反馈系统，及时发现滤袋破损情况并准确定位到某个袋室，方便了设备维护。

（5）工艺系统综合分析

借助国内设计单位的优势，对整个除尘工艺系统进行综合分析，包括对通风管路的优化设计、风机的参数选型和改造等，为整个系统的提产提供了条件。

6　应用实例

目前，此项技术已成功应用于广东广信青洲水泥有限公司窑尾、福建春驰新丰水泥有限公司（一、二线）窑尾、浙江安吉南方水泥有限公司、福建水泥有限公司炼石水泥厂4#窑窑尾、淮海中联水泥有限公司窑头、窑尾等60余条水泥生产线的改造。其中福建春驰新丰水泥有限公司一线窑尾改造后的技术参数见表3。

该次改造在厂方停窑大修的15～20天内完成，保证了工期；拆除安装方便，节约了改造费用。除尘器投运后，生产线实际产量2900t/h。除尘器阻力：窑磨联合操作时1100Pa，生料立磨停时，1000Pa。排放浓度控制在11～15mg/Nm3，达到国家标准。滤袋使用至今已将近4年，无破损情况。电改袋技术的成功应用，减少了排放，符合节能减排的发展要求，具有广泛的经济效益和社会效益。