砖混结构袋式除尘器在河南某水泥厂应用
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”达标排放的惟一选择。江苏科行环境工程技术有限公司设计的多台窑合用一台砖混结构袋式除尘器，在除尘系统中增设了一个“混合室”，从多台窑来的烟气在“混合室”得到充分混合后的烟气，大大缓解了立窑烟气“湿、蚀、变”的特点，使进入除尘器的烟气气温、湿度等趋于平稳，有利于除尘器的收尘效率和袋子的使用寿命。在国内多个水泥厂运用后，经检测，其性能优于单台收尘系统；保温性能更好，更能满足立窑生产操作的煅烧要求；使用寿命可达几十年。
一、工作原理
多台立窑烟气先经过控制后进入混合室混合，含尘烟气温度即相对稳定，再由砖混结构除尘器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，滤袋在其他袋室的负压抽吸作用下缩瘪（二次缩袋），排风阀再次打开，滤袋再次鼓涨清灰（二次脉动）。两次缩袋脉动清灰更适合又细又黏、难于清灰的立窑袋式除尘器的清灰。
二、技术特点
1.除尘工艺的优化设计
单窑单机袋式除尘器能长期稳定达标运行，在立窑烟尘治理中得到了广泛推广。但“单窑单机”除尘器也有局限性，主要表现在以下方面：①除尘器占地面积大，对采用“群窑大磨”工艺流程的水泥厂，以及在原生产线范围内进行过多次改扩建的水泥厂，由于多台机立窑位置靠的很近，而且没有预留布置多台除尘器的摆放空间，因此多台除尘器无法布置；②投资费用高；③能耗偏高；④运行维护费用高；⑤对烟气的限制和操作要求比较苛刻。
为降低投资成本，减小系统占地面积，为“群窑”的烟尘治理寻找一条有效的途径，科行公司在总结多年来袋式除尘器处理机立窑烟尘的经验基础上，提出了用一台除尘器同时处理多台窑烟气的新思路。自2004年6月份该项技术在云南弥渡庞威水泥有限公司使用成功后，得到了环保行业专家的充分肯定和赞誉，并受到了用户的一致好评。在该系统中，我们增添了用于两台窑烟气混合的混合室，混合室内设计了气流均布装置及流量平衡调节机构，从不同窑来的烟气在混合室进行充分混合，使气体温度趋于平稳，在混合室顶部设计了冷风阀，高温时可以自动补充冷风；每台窑的进风管都设计了另外的截止阀，能进行多种流量组合，从而实现一台窑或两台窑的流量调节。
2.砖混结构除尘器的优化设计
结构优化设计：
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，使因烟气腐蚀除尘器壳体造成的除尘器失效问题得以解决。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低成本投资袋式除尘器的需求。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30%～40％。
②抗震、防开裂优化设计。因地震、地下沉不均、运行时间的增长等原因，造成开裂是砖混除尘器首要解决的问题。
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。从地基开始（视场地条件）采用整板结构或条块结构，并在其上面设计成地圈梁，然后立柱出地面，再在除尘器灰斗、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和提高了抗震能力。
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。
清灰方式优化设计：
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，滤袋在其他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，滤袋瞬时鼓涨，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黏难于清灰的情况下，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。
系统控制优化设计：
①采用西门子PLC，提高控制的准确性和可靠性；
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；
③运用在线检测。在线检测的使用不仅可以帮助用户提高除尘器的运行监测，同时还可以提高用户的维护手段，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。
细节优化设计：
①灰斗出风设计。传统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，其次还使每室的出风更加均匀，减少了除尘器的运行阻力。
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，靠近检修门处也是腐蚀最为严重的，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。
③各类阀门优化设计（专利技术）。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，其一使用量大，一般8个室的除尘器正常要用30 个阀门；其二作用重大，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撑，轴瓦支撑焊接在阀体上。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撑，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重要的优点，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。
三、主要技术、经济、性能指标
通过以上优化设计，并在产品制造、安装过程中严格把关，该除尘器除尘效率、投资、运行费用等指标与传统除尘器相比，均有较大的提高。
四、应用实例
科行公司根据现场工艺为河南振新水泥厂设计了的一种3台窑合用一台砖混结构袋式除尘器的方案。其投资如下：除尘器配件75万元，风机、空压机6万元，非标管道、预埋件10万元，砖混结构墙体30万元，合计121万元。该除尘器自投入运行后，一直随主机运行，经环保部门检测标况下，其粉尘排放浓度远小于50mg/Nm3，使用3个多月来，经多次检查一直无故障运行。
从运用效果来看，多台窑合用一台双排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。科行公司的砖混结构袋式除尘器自2004年投放市场以来，得到了全国上百家用户的使用，其效果较好，排放浓度正常低于50mg/Nm3，低于国家标准的100mg/Nm3要求，是立窑水泥企业的优选产品，尤其在山西、黑龙江、陕西、甘肃等严寒地区。砖混结构袋式除尘器的施工周期长，一般需2～3个月时间，作为立窑企业要搞好立窑收尘，建议早计划、早实施、早达标。
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