石灰石工业窑炉常用除尘器特点及应用

2021-11-30王勇

新疆有色金属 2021年5期

王勇

（新疆有色冶金设计研究院有限公司乌鲁木齐 830000）

我国工业的快速发展，不仅创造了很多就业岗位，而且还为我国的经济发展创造出非常强大的推动力。但是工业的快速发展，促使我国的整个环境遭受到一定的污染威胁，特别是工业废气的不断增加，对人们的日常生活、环境等都会产生严重影响。如果工业废气不经过过滤处理就直接排放到空气中，空气中的有害物质浓度上升，被人类及其他生物呼吸到，久而久之就可能患疾病，那么这不仅会对人们的生存造成威胁，而且还会严重影响到人们赖以生存的基本环境。

以石灰生产为例，石灰是国民经济建设不可缺少的重要原材料，不仅用于建筑与道路工程，还广泛用于冶金、化工、轻工、食品、环保及农业领域。在石灰生产作业过程中，会排放出含有多类型粉尘的烟气，这些粉尘有一部分是来自于石灰石，还有一部分是通过燃烧而形成的飞灰以及其他细尘。这烟粉尘中有些是未加工的原料产尘、燃料烟尘，有些是石灰产品转运储存过程的产品细尘。所以除了石灰加工过程选用清洁的燃料外，还需要对排放的粉尘进行过滤处理，要控制石灰的污染源，在石灰生产过程中要加以控制，粉尘净化收集的设立，让焙烧窑炉所产生的烟粉尘废气通过除尘器设备过滤，降低污染物浓度。

1 石灰石工业粉尘污染源分析

1.1 排放源

石灰生产过程对环境空气质量产生影响的主要污染物是烟尘和粉尘，主要产生于物料输送、煅烧、布袋送风、储存等生产环节。最大的烟尘排放源是产品料仓除尘废气、煅烧废气、物料输送、卸料等。

1.2 污染物种类

在石灰石煅烧废气中除烟尘外，还含有NOx和SO2等有害气体，煅烧料输送、卸料排放的废气主要是粉尘。

排放的烟尘主要产生于系统煅烧废气及成品料仓除尘废气。排放粉尘多为物料转运、装卸、收集过程产生的原料及成品。

参考《逸散性工业粉尘控制技术》、《工业污染核算》等书，石灰生产过程逸散尘排放因子为卸料0.1 kg/t，贮存0.05 kg/t；石灰石输送转运粉尘产污系数0.4kg/t，成品转运和输送粉尘产生量约0.05kg/t，装运粉尘产生量约0.125kg/t[1]。

窑炉排放的烟尘、粉尘浓度均高于《大气污染物综合排放标准》及《工业炉窑大气污染物排放标准》时，如果不对这些污染物进行及时有效的处理，那么势必会导致环境空气质量的污染现象越来越严重。

2 除尘器特点及石灰石窑炉除尘应用

在针对工业窑炉废气进行处理时，烟尘及粉尘通常采用除尘器对颗粒物进行有效收集和净化含尘烟气。除尘嚣设备已经在全国工业企业得到广泛的应用。经安装除尘器系统后，室内环境完全可以达到国家规定的粉尘浓度标准。常用的有布袋除尘器、电除尘器、多管旋风式除尘器、湿式除尘器等。本文主要对各除尘器特点及应用进行简单阐述。

2.1 常用除尘器特点及应用

除尘器是粉尘收集与烟尘治理的主要设备，不同除尘器应用于不同的工况条件，收集不用性质粉尘，以满足不同的排放要求。选择合适的除尘方式不但可以有效收集粉尘，净化含尘烟气，还可以节省投资和维护成本。

2.1.1 袋式除尘器

袋式除尘器以布袋除尘器为主，除尘器由灰斗、上箱体、中箱体、下箱体、喷吹系统等部分组成。工作原理是含尘气体由进风道进入灰斗，粗尘粒直接落入灰斗底部，细尘粒随气流转折向上进入中、下箱体，粉尘积附在滤袋外表面，过滤后的气体进入净气排风道，经排风机排至大气[2]。工作机制为含尘气体通过除尘滤芯过滤后收集粉尘颗粒经收集清灰，洁净气体经过排气筒排出，除尘率达到99.9%。对脉冲布袋除尘器清灰控制采用PLC微电脑程控仪对排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制。

布袋除尘器适用于捕集细小、干燥、非纤维性微细的尘粒，对处理气量变化适应性强，具有除尘效率高，可捕捉粉尘粒径范围大，结构简单，运行稳定，安装维修简单。最适宜处理有回收价值的细小颗粒物。

袋式除尘器缺点为一次投资高，允许使用温度低（高温易燃烧），布袋容易破损，清灰会造成二次扬尘。

2.1.2 静电除尘器

静电除尘器工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离，以利用静电吸引轻小物体的性质，利用静电吸附工业粉尘。静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。

静电除尘器自动化程度较高，耗能少，除尘效率高，适用于除去烟气中0.01～50μm的粉尘，而且可用于烟气温度高，压力大的场合。静电除尘器主要用于处理气量大，对排放浓度要求严格，对维护管理水平高的大企业，如电厂、建材、冶金等行业。

静电除尘器缺点为设备一次投资大，设备复杂，占地面积大，操作、运行维护管理要求高，清灰会造成二次扬尘。

2.1.3 机械式除尘器

机械除尘器主要指应用粉尘惯性作用、重力作用而设计的除尘设备，如沉降室、惰性除尘器、旋风集粉器等高浓度的除尘器等，常作为二级除尘系统中的预除尘、气力输送系统中的卸料分离器和小型工业锅炉除尘用。

其优点为造价比较低，运行费用低、维护管理较简单，结构装置简单，可耐高温。

缺点为对5μm 以下的微粒去除率不高，主要针对高浓度粗颗粒径粉尘的分离或浓集。

2.1.4 旋风除尘器

旋风除尘器属于机械除尘器的一种，包括多管除尘器是由若干个旋风子组合在一个密封的箱体内，均属于旋风类干式除尘器，相对应用较为广泛。

旋风除尘器造价比较低、维护管理方便，特别适合收集高温高湿烟气、耐腐蚀性气体。旋风除尘器的造价要比现在的脉冲除尘器、布袋除尘器小的多。它的特点是价格低，阻力小，效率高，处理风量大，性能稳定。

旋风除尘器对粒径在10um 以下的尘粒去除率较低，当气体含尘浓度高时，这类除尘器可作为初级除尘，以减轻二级除尘的负荷。

2.1.5 湿式除尘器

湿式除尘器由外筒体、内筒体、旋流片、挡水装置、供水系统等组成。主要用水作为除尘介质，除尘效率一般可达95%以上。其制造成本相对较低，对于化工、喷漆、喷釉、颜料等行业产生的带有水份、粘性和刺激性气味的灰尘是最理想的除尘方式。因为不仅可除去灰尘，还可利用水除去一部分异味，如果是有害性气体（如少量的二氧化硫、盐酸雾等），可在洗涤液中配制吸收剂吸收。

其缺点为能耗高，用水量比较大，泥浆和废水需进行处理，设备易腐蚀。寒冷地区要注意防冻，处理高温烟气时，会形成白烟，不利于扩散。湿式除尘器在水箱中加入脱硫剂可作为脱硫除尘器使用。

2.2 石灰石工业窑炉除尘方式选择

在针对石灰石窑炉尾气进行除尘处理时，根据烟气腐蚀性、温度、烟气对滤料氧化作用、烟气中水分作用等特点，井下分析选择除尘器。

石灰石窑炉烟气量较大，经过煅烧后烟气温度较高，煅烧后烟气均可进行余热利用，利用余热作为原料的预热、干燥热源，经过三级余热利用后的烟气温度低于180℃。依据烟气温度950℃，多级预热分离过程烟气温度较高，粗细粉尘颗粒物混杂烟尘浓度高，旋风除尘器比较适合对高温、粗细粉尘颗粒物分离收集，而且除了效率高，处理风量大，性能比较稳定，选择旋风除尘器对烟气进行初级除尘，以减轻二级除尘的负荷。

旋风除尘器烟气多级预热利用后，烟气温度较低至180℃以下。烟气中10μm以上的尘粒大部分已去除，烟尘中主要尘粒小于10μm。石灰石煅烧后的烟尘颗粒为干燥的物料，不含水，滤料具有抗水解性。

二级除尘器选择方面，因石灰石煅烧后烟气及成品颗粒物集中收集，不含水，湿式除尘器作用机理是水介质除尘，滤料熟石灰尘遇水放热，除尘后还会产生泥浆和废水需要净化处理，且用水量较大，寒冷地区要注意防冻、保温需要配套设施设备较多，运行费用高，不适用于石灰石窑炉尾气除尘。

静电除尘器受粉尘的比电阻影响较大，粉尘比电阻位于104～1011Ω·cm 为正常型，这类粉尘到达集尘极后，会以正常速度放电荷，电除尘效果较好。石灰粉尘比电阻5×1012属于高阻型，高比电阻粉尘到达集尘极后，粉尘释放负电荷慢，粉尘层内易出现反电晕现象，正离子向负离子运动过程中与负离子中和，大量中性尘粒由气流带出除尘器，而使除尘效果急剧恶化。除尘器内接有高压直流电源，在放电过程操作工人在现场作业会对身体造成伤害，极不安全，综合考虑以上因素不使用静电除尘器。

石灰石粉尘烟气经过多级预热利用后，烟气温度较低至180℃以下，温度满足布袋除尘器的温度要求，目前耐高温布袋可以满足烟气温度要求。石灰石煅烧过程对硫氧化物进行了还原，烟气中酸性气体浓度降低，腐蚀性小，布袋适用寿命得到保障，粉尘颗粒为干燥粉粒，粉尘附着性差，不易粘袋、堵袋，布袋除尘器适合捕集细小、干燥、非纤维性微细的尘粒，对处理气量变化适应性强，可捕捉粉尘粒径范围大，且结构简单，运行稳定，安装维修简单。作为二级除尘设备，对10μm 以下粉尘颗粒除尘率达到99.9%。对脉冲布袋除尘器清灰控制可采用PLC 微电脑程控仪对排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制。在全封闭条件下自动清灰造成二次扬尘较小。

煅烧后各环节产生的石灰粉尘颗粒是属于成品，具有回收价值颗粒物，采用布袋收尘捕集后卸灰至储料仓，这样不仅能够从根本上降低了污染物排放浓度，而且还会最大程度的回收了有价值颗粒物，从而达到空气污染物净化和颗粒物的回收目的。