水泥窑头电改袋技术及其工程应用

嵇 浩

（合肥迈特科技工程股份有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

1 水泥窑头电改袋技术原理

水泥窑头电改袋技术，就是利用原有静电除尘器的壳体，在保持原工艺系统处理风量不变的情况下，根据原有静电除尘器的壳体尺寸，合理布置脉冲袋式除尘器的花板，同时对袋式除尘器的净气室、袋室的内部结构进行优化改造，其具体的改造内容包括：不改变原静电除尘器的中部箱体、灰斗及卸灰装置等主要部件，拆除原静电除尘器内部阴阳电极及振打装置；增设过滤、清灰和离线装置；拆除原静电除尘器电气控制系统，安装脉冲袋式除尘器PLC程序控制器及其他电气控制系统。

改造后的脉冲袋式除尘器采用分室结构，主要部件包括：顶部清灰装置、净气室单元、中部袋室、中间风道、灰斗、卸灰装置和电气控制装置等。含尘气体由进风口进入中间风道，经中间风道下部均匀布置的矩形调节阀门，分配给相应的灰斗。进入灰斗的含尘烟气首先与灰斗进风口的均风导流板发生碰撞，大颗粒尘埃沉降落入灰斗，其余尘埃随气流继续上升，分别进入各个袋室。经滤袋过滤后的干净气体由滤袋内部进入净气室，再通过中间风道由出风口排入大气。阻留在滤袋表面的粉尘，在清灰系统的作用下，落入灰斗中，由卸灰装置定时或连续输出。

改造后的脉冲袋式除尘器的清灰过程，采用PLC程序控制器进行控制。根据实际需要，可设计成定时和定阻力两种方式。定时清灰一般根据以往的经验和实际清灰效果来设置清灰周期。定阻清灰则是根据袋除尘器本身阻力的提高来设置清灰周期，当阻力达到预先设定值时，清灰控制器发出信号，提升阀关闭，电磁脉冲阀导通；压缩空气经气包、脉冲阀、喷吹管，瞬间喷入每条滤袋；高速气流在滤袋内膨胀，促使滤袋产生高频震动变形，阻留在滤袋外表面的尘饼变形脱落；待脱落粉尘有效落入灰斗后，提升阀打开，滤袋恢复过滤状态，而下一袋室进入清灰状态。如此循环往复，直到最后一袋室清灰完毕。

窑头电改袋技术融合了分室反吹和脉冲清灰两类袋式除尘器各自的优点。在结构上采用单元式清灰系统，克服了传统分室反吹型袋式除尘器在线清灰强度不足的弱点，使清灰效率明显提高；气路控制元件选用淹没式脉冲阀，弥补了普通脉冲清灰压力不足，容易出现粉尘再附的缺点。改造后的脉冲袋式除尘器，喷吹频率大为降低，清灰周期延长，设备运行的能耗随之降低。与此同时，滤袋、脉冲阀的寿命相应延长，设备综合性能大大提高。

2 水泥窑头电改袋关键技术

2.1 增设喷雾冷却装置

喷雾冷却装置是针对窑头篦冷机工作不稳定，或是余热发电工作异常，而设置的应急降温处理装置。在实际生产当中，为了保护滤袋免受高温的破坏，设计上要求：不但要在除尘器的入口处安装冷风阀，还必须在篦冷机的后端出风口处增设喷雾冷却装置。

喷雾冷却装置的基本功能是根据烟气温度的变化自动控制喷嘴的开关，使冷却器烟气出口温度维持在适当的范围内。工作时，冷却水自水源水箱经过滤器过滤后由多级水泵升压，经出口管路分组控制箱（控制不同工况下的不同喷水量）送到喷嘴，再经过喷嘴喷雾，产生非常细小的颗粒，水雾在高温烟气中迅速蒸发，吸收烟气的大量热量，使烟气温度迅速降低并维持在一定温度范围内。喷雾冷却装置如图1所示。

图1 喷雾冷却装置

2.2 破袋检测技术

如图2所示，为窑尾窑头除尘器配套的在线破袋漏袋监测系统，具有程序自动调整的功能，并能以图形、数字在线显示粉尘的浓度。在实际应用中，分别在每个袋室设置独立的压差计，实时显示每个袋室的压力变化。电气控制系统将采集的压差信号反馈给粉尘监测装置，粉尘监测装置经过分析比较后，显示出异常波峰信号。操作者据此根据波峰的情况，就能够发现滤袋是否破损，并能够准确定位到相应的袋室。

图2 破袋漏袋监测显示系统

2.3 净气室模块化结构设计

改造后的袋式除尘器，净气室采用模块化结构，如图3所示。模块化净气室拼装方便、快捷，改造工期大大缩短，安装成本显著降低。

解析：第一个图中入射光线是平行的，而折射光线远离主光轴，即透镜有发散作用，所以是凹透镜；第二个图中入射光线平行于主光轴，折射光线相对于入射光线靠近了主光轴，即透镜有会聚作用，所以是凸透镜。

图3 模块化的净气室结构

2.4 分室进风并设置导流装置

将进风气流均匀分配到每个袋室，并在每个进风口设置导流装置，从而改善内部气流的分布，进一步降低设备结构阻力。进风口导流装置如图4所示。

图4 进风口导流装置

3 电改袋技术在水泥厂窑头的应用

3.1 工程概况

福建塔牌2#窑头电收尘器采用静电除尘设备，已配备低温余热发电锅炉。原系统配套的静电除尘器内部积灰严重，部分极线出现松动、断裂，个别极线甚至变形、脱落；除尘器的侧箱板由于长期受负压作用而产生变形，导致部分极板拆除，致使静电除尘器除尘效率大幅下降。近年来，随着大气污染物排放标准的日趋严格，现有电收尘器排放浓度已无法满足《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915-2013）的要求。因此，该公司决定将静电除尘器改造为袋式除尘器，以期达到烟尘排放浓度控制在10mg∕m3以内。

3.2 改造方案

在不改变现有工艺流程和原设备的基础上，保留原电除尘器的1#电场不动（需更换极板极线和振打装置），拆除余下电场的顶部和内部所有阳极板、阴极线等；增设花板、袋笼、滤袋、脉冲清灰装置、模块化净气室等部件和PLC程序控制器及其他电气控制系统，改造为电袋复合除尘器。电改袋式除尘器的现场情况如图5所示。

图5 电改袋式除尘器

3.3 主要改造项目

3.3.1 电区改造

保留原电除尘器壳体、进气口、分布板及其分布板的振打装置（需修复），更换原有1#电场内部结构件中的阴极放电系统、阳极收尘系统及阴极振打清灰系统，改为侧振打。

3.3.2 袋区改造

除保留的1#电场外，其他电场和出口喇叭改为袋室，改造后除尘器共分为14个袋室。保留所有灰斗及输灰装置，原锁风装置改为双层气动排灰阀；拆除原第二、三、四电场内部构件、密封部件及防雨装置等，将其内部空间作为袋除尘器的袋过滤空间；改造时充分利用原电除尘器壳体，保留原静电除尘器进风口，增设顶部净气室、喷吹系统；原除尘器灰斗、箱体壳体部分保持不变，灰斗内部增设格栅。

3.3.3 净气室改造

改造后的袋式除尘器的净气室采用模块化设计，每个净气室改造成为独立的过滤单元。净气室与袋室之间设置提升阀，实现离线清灰。过滤以后的气体通过提升阀汇入出风管道，经烟囱排空。为保证气流均匀，采用分室结构，在每个灰斗进风口设置均风导流板；适当提高袋室高度，控制袋室内气流上升速度，从而保证每条滤袋进风均匀。

3.3.4 增设喷雾降温冷却装置

为防止系统异常情况下滤袋超温运行，改造时增设了喷雾降温冷却装置。在收尘器进风管道上增设快速截止百叶阀，与收尘器入口冷风阀、喷水雾化降温系统等一起组成超温安保系统。当收尘器入口温度超过一定温度时，超温安保系统按以下顺序进行工作：打开冷风阀→打开喷水雾化降温系统→尾排风机急停→同时关闭快速截止百叶阀并切断高温气流。

3.3.5 风机电机的改造

对原有的风机电机进行改造，具体改造项目如表1所示。

表1 风机电机改造项目

3.4 改造后的电袋复合除尘器技术参数

改造后的电袋复合除尘器的技术参数如表2所示。

表2 电袋复合除尘器的技术参数

3.5 改造后的运行效果

该电改袋项目改造完成以后，除尘器运行状态良好，设备进出风口压差显示在800～1200Pa之间，除尘器工作性能达到了预期效果。当地环保部门在线监测显示，其运行阻力1000Pa左右，标况下排放浓度≤10mg∕m3，均达到了设计要求。

4 结束语

综上所述，为了适应水泥工业越来越严的污染物排放标准，部分排放不达标的水泥窑头的静电除尘器可进行电袋复合除尘器的改造。本文详尽地分析了窑头电改袋的技术原理及改造的关键技术。应用该技术将福建塔牌2#窑头电收尘器改造为电袋复合除尘器，主要改造项目有：电区的改造、袋区的改造、净气室的改造、增设喷雾降温冷却装置、风机电机的改造。该电改袋项目改造完成以后，除尘器运行状态良好，设备进出风口压差显示在800～1200Pa之间，排放浓度≤10mg∕m3，除尘器工作性能达到了预期效果。