降低石灰回转窑窑尾烟气氧含量的措施

崔胜利

（新疆宝新昌佳石灰制品有限公司）

1 前言

新疆宝新昌佳石灰制品有限公司有三座4×60m石灰回转窑，于2011年建成投产，采用回转窑工艺生产的活性石灰供给八钢公司炼钢、烧结生产使用。石灰回转窑窑尾除尘器采用耐高温玻纤覆膜布袋除尘器，2017年10月根据环保的要求在三台窑尾除尘器排气筒上安装了废气在线监测系统，通过一段时间的运行，检测数据表明窑尾废气中氧含量较高且波动较大，一般氧含量在12%～13%。由于含氧量高，废气中颗粒物、SO2、NOx等数据折算超标，尾气排放不达标，也影响设备的稳定运行。环保要求的烟气排放指标：SO2浓度为100mg/m3，烟尘浓度为20mg/m3，氮氧化物浓度为300mg/m3。分析认为，为实现烟气排放达标，从降低窑尾除尘器废气氧含量入手，为此开展了技术攻关。

2 污染物排放的折算

工业炉窑排放的污染物主要有SO2、NOx、粉尘等。监测排放值通过实测值与氧含量折算进行计算。由于各种工业炉窑及其形式、燃烧方式的不同，其过剩空气系数也不同。为了对工业炉窑排放的污染物进行统一监管，国家环保部在制定标准时在定义排放浓度时也同时定义了温度为273K、大气压为101325Pa、烟气过剩空气系数等条件，折算到该条件下的排放浓度达到标准规定值即为“达标排放”，超过规定值即为“超标排放”。环保监测数据均按标准折算，以确定是否超标应予处罚，并按此计算排放总量。

（1）（过剩）空气系数：过剩空气系数是燃料燃烧时实际空气需要量与理论空气需要量之比值，用“α”表示。α＝20.9%/(20.9%-O2)

式中，20.9%为O2在环境空气中的含量；O2为仪器测量烟道中的O2实测值值。例如：石灰回转窑测试时O2实测值为13%，计算出的过剩空气系数α＝20.9%/(20.9%-13%)＝2.6。国标规定回转窑炉过剩空气系数应按α＝1.7进行折算。

（2）实测数据与（基准氧含量）标准数据的折算。折算后大气污染物（基准氧含量下）排放浓度=实测排放浓度×（α实际值/α国标值）。燃煤石灰回转窑O2实测值为13%，SO2实测排放值100mg/m3，烟尘浓度为20mg/m3，氮氧化物浓度55mg/m3，计算出的过剩空气系数α＝2.6。根据国标规定，计算折算后的大气污染物值。

通过计算可以看出，污染物排放浓度都与烟气中的氧含量关系紧密，氧含量越高，折算出的浓度越高。因此，降低烟气中的氧含量意义重大。

3 除尘器系统漏风对回转窑生产的影响

（1）除尘器系统漏风，造成窑尾废气中氧含量升高，由于含氧量升高，在线检测系统中，外排烟气中的颗粒物、SO2、NOX气体的排放折算值大幅升高，增加了排污费。

（2）影响生产操作。回转窑窑头窑尾微负压操作，窑尾负压一般控制在-1000Pa。由于除尘器漏风抽入“野风”，除尘器风机抽取窑内的有效风量减少，一方面造成窑头窑尾负压达不到，窑头窑尾冒灰，粉尘外溢影响环境；另一方面影响了石灰的产、质量。

（3）粉尘外溢，影响环境。正常生产时，除尘器箱体内部为负压工作环境，脉冲清灰时依靠空压机的反吹风，清灰状态会使清灰单元处于正压工作环境。灰斗、卸灰阀存在漏风时，粉尘会在清灰动力的作用下通过泄漏点高速喷向灰斗外，造成粉尘外溢，影响环境。

（4）增加风机负荷。除尘器为负压运行，而漏入的风为正压气体，改变了除尘器内的工作环境。漏风严重时，除尘器前形成正压扬尘，除尘运行阻力由原来的前后压力绝对值之差变成了两者绝对值之和，大大增加了风机的运行负荷。

（5）影响布袋的使用寿命。由于窑尾烟气的水分含量达10%，且烟气中含有SO2、NOx等酸性气体，除尘后，标态下出口烟气中SO2含量一般在100～200mg/m3，酸会使露点提高，尤其是SO3(在500℃～600℃由SO2转化而来)对露点起重要作用，过滤介质中的SO3含量达0.05%时，可使露点升至150℃。大量冷空气的涌入，降低了运行温度。

（6）影响除尘器的使用寿命。正常生产时除尘器内工作压力大入口负压一般在-4000～-4500Pa，空气潮湿时，湿冷空气进入除尘器内部与高温酸性气体结合凝结在喷吹管、花板、净气箱内壁和滤袋内壁上，造成除尘器壳体内壁、管路严重锈蚀。尤其在北方寒冷的冬季，除尘器系统漏风易造成除尘布袋糊袋及内壁结露，使除尘器壳体、盖板腐蚀，壳体内壁生锈，层层剥落，时间一长，造成壳体强度变差，壳体大面积漏风，大大缩短了除尘器的使用寿命。

4 除尘器漏风点梳理检查

氧含量的升高对生产、设备的危害大，要降低氧含量就必须系统地对每一个可能造成漏风的设备、环节进行检查，采取措施堵住漏风点。

4.1 除尘器上部箱体盖板

回转窑窑尾除尘器南北各四室，每个室4块盖板，共计在箱体上部设32个盖板门。因更换滤袋及检修需要打开盖板，检修完毕后，如果盖板门密封不严，密封条、压块没有上紧，会造成盖板四面漏风。因此，除尘器顶部盖板门密封不严是窑尾除尘器漏风的主要漏风点。

4.2 脉冲清灰阀门

如果脉冲清灰阀门膜片破损、裂痕，弹簧断裂，工作时产生的正压气体会在非清灰时间段内源源不断地吹入净气室，造成除尘器含氧量升高。特别是冬季北方气温低，橡胶膜片低温下易折裂，使用寿命大大缩短，

4.3 卸灰阀和灰斗人孔门

除尘器灰斗下部安装有卸灰阀、游插板阀及人孔门，卸灰阀与上部灰斗法兰密封不严，人孔门压板螺丝安装不到位，灰斗焊接不严，有沙眼等都能造成设备漏风。

4.4 除尘器壳体

除尘器壳体在制作安装时，如果没有严格按照标准制作、焊接、安装，存在虚焊和漏焊会造成除尘器焊缝漏风，或在后期的使用中由于漏风，加之冷热废气交替，废气中含有SO2、NOx酸性气体，与冷空气相遇产生酸，使除尘器壳体、边角、焊缝处迅速氧化、腐蚀变薄，产生漏风点。

5 降低窑尾尾气含氧量措施

5.1 除尘器顶部盖板密封

顶部盖板制作时门框及门盖板须平整，每次检修完毕，装配时采用密封条进行密封，密封条三年一换，采用硅胶耐高温密封条，并将盖板上部压块将门压紧。安排专人检查密封情况。

5.2 清灰脉冲阀门检查

安排专人每天对窑尾布袋除尘的脉冲阀门进行检查，发现漏气、膜片烂要及时更换，减少漏风。为防止冬季气温低橡胶膜片低温下容易冻裂出现漏气现象，每到冬季采用篷布对除尘器顶部脉冲系统进行覆盖、保温，使脉冲阀系统温度保持在20℃，避免膜片冻裂。

5.3 灰斗下部的密封

除尘器灰斗下部的人孔门及卸灰阀法兰之间采用石棉绳加入玻璃胶混合进行密封，螺丝安装必须加装垫片，安装牢固，不得有漏风的声响。

5.4 调整脉冲喷吹压力及喷吹频率

脉冲喷吹袋除尘器清灰气体来自压缩空气，喷入的压缩空气为正压气体，在保证清灰效果的前提下，为了保护滤袋及高效运行，气体压力不宜过大，清灰瞬间压缩空气的喷入，同样可视为设备的漏风，增加废气中的含氧量。喷吹压力越高，风机的运行负荷越高，对阀门、膜片、布袋都产生不利影响，喷吹压力低，喷吹效果不好，布袋清灰不彻底，影响除尘效果。喷吹压力0.4 MPa，喷吹频率为150ms，由于喷吹压力高，喷吹频率快，布袋使用寿命受到影响。根据实际情况调整脉冲喷吹压力为0.25～0.30MPa，喷吹脉宽从150ms调整为250ms，以减小喷吹的力度，减少布袋的磨损。

5.5 采取的密封措施

对回转窑窑头、窑尾密封进行改造，采用双层“迷宫式密封”，提高密封效果，减少窑头窑尾漏风，从而降低外部“野风”的窜入，降低烟气氧含量。

每次检修时，要求检查窑尾密封罩，对密封罩与预热器连接的法兰处采用浇注料进行灌浆处理，堵住漏风点。对预热器上部、观察孔、液压推杆连接法兰等漏风处进行密封处理。

6 效果

通过对宝新昌佳石灰回转窑窑尾布袋除尘器、窑头、窑尾漏风点的梳理、检查，针对每个存在的漏风点采取了解决措施，利用检修停机处理，大大减少了除尘器系统的漏风，降低了窑尾废气中的氧含量。1#窑、2#窑、3#窑废气中的氧含量都不同程度降低，折算后的粉尘浓度、SO2浓度、NOx浓度都有所降低，低于烟气排放标准（表1）。

表1 烟气污染物排放指标对比

7 结束语

通过对石灰回转窑生产工序的堵漏风治理，降低了烟气中氧含量，从而降低了折算系数。通过对工艺操参数的控制调整，降低污染物排放值，污染物排放达到要求。废气中含氧量的降低对设备的正常运行、企业效益带来一定的收益。针对石灰灰砖窑的窑头、窑尾、预热器系统的漏风还有许多工作要做，还需进一步努力。