砖混结构袋式除尘器在立窑烟气治理中的应用
随着GB4915—2004《水泥工业大气污染物排放标准》的实施，机立窑的粉尘治理已成为水泥立窑企业的头等大事，而袋式除尘器是实现机立窑“无烟无尘”达标排放的唯一选择。
当前，立窑除尘的设备选型较多，有全钢结构的反吹风袋式除尘器、低压脉冲袋式除尘器、圆形袋式除尘器等，这些除尘器都存在投资大、设备运行维护成本高、使用寿命短等缺点。砖混结构袋式除尘器正是回避了全钢结构设备的这些缺点而开发的新型除尘器，特别适合于机立窑烟气“湿、蚀、变”的特性。
1结构原理
含尘烟气由顶部的均风斜烟道进入除尘器，经均风斜烟道均风后，均匀地分向各室，部分粗颗粒由于惯性落入灰斗，其余经滤袋内表面过滤后，进入袋室，然后经通风槽、排风阀、排风变径管，由排风机排入大气。粉尘在某室滤袋内表面附积到一定厚度后，将导致系统阻力的增加。这时清灰系统将按设定的程序启动反吹风机，关闭该室排风阀，停止该室的过滤，同时打开该室反吹风阀，反吹风经反吹风管、反吹风阀、通风槽进入该室，滤袋在反吹风的作用下缩瘪（一次缩袋）。经短暂间隔，该室反吹风阀关闭，排风阀打开，重新进入过滤状态，滤袋瞬时鼓涨（一次脉动），已松动变瘪的尘饼在自重及滤袋抖动的作用下落入灰斗。排风阀再次关闭，滤袋在其它袋室的负压抽吸作用下缩瘪（二次缩袋），排风阀再次打开，滤袋再次鼓胀清灰（二次脉动）。两次缩袋脉动清灰更适合又细又粘难于清灰的立窑袋式除尘器清灰。
2技术特点
2.1砖混结构优化设计
2.1.1能低温运行，防腐蚀、抗结露、低成本
将传统玻纤袋式除尘器的钢结构外壳体设计成砖混结构，使得因烟气腐蚀除尘器壳体而使除尘器失效的问题得以解决。同时砖混结构具有良好的蓄热功能，在烟气处于低温时也能正常运行，不结露。传统袋式除尘器一般要求在露点以上20℃才能正常运行，而砖混结构袋式除尘器在接近露点和短时间低于露点也可以正常运行。
砖混结构袋式除尘器更加适合我国的国情，适合在当前水泥行情下水泥企业对低成本投资的袋式除尘器的需求。由于这种除尘器省去了大量的钢材、运费、安装费等，所用的大量材料均是水泥企业比较容易得到的。与钢结构的袋式除尘器相比节省投资近40%。
2.1.2抗震、防开裂优化设计
因地震、运行时间的增长等原因，开裂是砖混除尘器的首要解决的问题，本除尘器在以下几方面着手解决：
（1）运用整体框架结构设计
在除尘器灰斗、上下花板和檐口等处共设有五道钢筋混凝土圈梁，基础立柱部分设框架，在除尘器的四角和内外墙交接处设构造柱，构造柱上下端箍筋加密，且与钢筋混凝土圈梁连接，圈梁采用现浇混凝土，使圈梁、框架、构造柱形成整体，避免了因地基不平衡下沉而开裂，提高了抗震能力。
（2）因地制宜采用轻质砌筑材料（如P型烧结多孔砖、轻质预制件等）。一方面减少整体重量，抗震防开裂；另外提高保温性能，减少投资。
（3）采用马牙槎构造立柱和锚固式预埋件，避免开裂和减少漏风。
2.2优化设计清灰方式
2.2.1二次缩袋反吹风脉动清灰技术
清灰时，清灰系统按设定的程序启动反吹风机，关闭该室排风阀，停止该室的过滤，同时打开该室反吹风阀，反吹风（排风机排出的净气）经反吹风管、反吹风阀、通风槽进入该室，滤袋在其它袋室的负压抽吸和反吹风的共同作用下缩瘪，灰尘松动。经短暂间隔，该室反吹风阀关闭，排风阀打开，重新进入过滤状态，滤袋瞬时鼓胀，已松动变瘪的尘饼在自重及滤袋抖动的作用下落入灰斗。排风阀再次关闭、打开，脉动气流使滤袋产生抖动，则进一步提高了清灰效果。接着下一室的排风阀关闭，反吹风阀打开，又对下一室进行清灰。
2.2.2微结露状态运行清灰技术
除尘器在将要结露但未结露或短时间轻微结露的情况下，清灰效果最好，尤其是在粉尘又细又粘难于清灰的情况下，除尘器微结露运行清灰有奇效。这一技术被我们成功地运用在湖北某水泥厂机立窑的烟气治理中。
2.3系统控制
2.3.1采用西门子PLC，提高控制的准确性和可*性；
2.3.2内置记录仪，可根据需要调阅和打印各种运行参数，帮助用户采用智能化管理；
2.3.3运用在线检测。在线检测的使用不仅可以帮助用户对除尘器的运行进行监测，同时还可以提供用户以维护手段，使得只凭感官判断变得更为直接，而且也符合新标准的要求。
2.4细节设计
2.4.1灰斗出风设计
传统的全钢玻纤袋式除尘器的每室出风口一般设计在侧部，如果砖混结构除尘器仍采用如此设计，那么，势必会增加除尘器的漏风系数。采用灰斗出风，一方面避免了此处漏风问题，另一方面还使每室的出风更加均匀，减少了除尘器的运行阻力。
2.4.2检修门的改进
检修门漏气是除尘器最为常见的问题，在立窑除尘器上，*近检修门处腐蚀最为严重，因此检修门能否密封严实最为关键。传统的检修门密封条都是镶嵌在门上，关门后是否密封看不到摸不着。将检修门密封条镶嵌在门框上，采用外扣压紧式结构，关门后密封严实性可以一目了然，而且可调，开门关门快捷方便。
2.4.3各类阀门优化设计
反吹风类除尘器的阀门在整个立窑除尘系统中是相当关键的，其一是使用量大，一般八个室的除尘器正常要用30个阀门；其二是作用重大，如果阀门不能开启，轻者会导致除尘器堵塞，重者糊袋、烧袋，除尘器失效。阀门关键之处就是阀板能否灵活转动。传统阀门主轴采用轴瓦支承，轴瓦支承焊接在阀体上。由于焊接的变形、高温烟气造成的热变形、腐蚀等，阀板转动不灵活，时常卡死。
改进后阀门阀板主轴两头都用外球面球轴承座支承，并考虑了阀门自身的密封。外球面球轴承座离开阀体，不受高温烟气的影响，而且外球面球轴承座安装位置可调；外球面球轴承座还有一个明显的优点，那就是在主轴翘曲和轴承座中心轴线有一定角度时，仍能转动自如。我们使用外球面球轴承座后，从未有过阀门动作不灵活或动不了的现象，效果非常好。
3应用实例
河南某水泥厂是根据现场工艺设计的一种砖混结构袋式除尘器。其投资如下：除尘器配件24万，风机空压机2.5万，非标管道，预埋件7.5万，砖混结构墙体10万，合计44万。
自投运后，该设备一直随主机运行。经环保部门检测，标况下其粉尘排放浓度为43mg/m3。使用一年多来，经多次检查一直无故障运行。对该厂的经济分析如下：
(1)系统装机容量105kW，实际耗电为84kW，一年按7000h生产计算，电费0.4元/kWh计算，则全年增加电费23.52万元。
(2)滤袋寿命一般在18个月以上，按照1年换一次袋计算，则每年滤袋费用4.0万。
(3)回收粉尘，标准入口浓度按8g/m3，出口按50mg/m3，年回收粉尘约5200t，粉尘按60元/t计，增加效益约31.2万。
(4)增加人员工资约按1万元/年计。
经计算，增加一台砖混结构袋除尘器后，回收粉尘和运行费用大致相当。
4结束语
从运用效果来看，砖混结构袋式除尘器设计合理，投资费用低、运行维护费用省。该除尘器自2004年投放市场以来，经几十家用户使用，效果较好，排放浓度正常低于50mg/m3，低于国家标准的100mg/m3要求，是立窑水泥企业的优选产品。
但砖混结构袋式除尘器的施工周期长，一般需二到三个月时间，作为立窑企业要搞好立窑收尘，只能早计划，早实施，早达标。
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