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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
关键词:电除尘器石灰石窑炉

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。

3 结束语

在当前社会经济不断快速发展的背景下,国家越来越重视环境保护和节能减排,意识到空气质量的重要性,也开始将重点放在大气污染物处理技术的合理利用方面。在针对各种不同类型的烟粉尘进行处理时,要结合实际情况,采取有针对性的处理技术,保证工业粉尘处理效果的同时,能够推动大气污染物处理技术的未来可持续发展。

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