水泥立窑除尘技术的现状与趋势
摘要：本文首先在论述大型水泥企业除尘技术经验的基础上 ,介绍了几种新型除尘技术和设备 ,最后介绍了国内外先进的电除尘技术。
关键词：水泥立窑,附尘技术, 电除尘器
我国立窑年产水泥量约占我国年产水泥总量的80%以上。立窑粉尘的排放量如按立窑产量的4%计算 ,则立窑粉尘的年总排放量就高达1600万吨。据不完全统计 ,立窑的粉尘排放量达到标准的不足2% ,虽然国家经贸委已决定1997年淘汰3500多台直径小于2.2米的立窑 ,2000年淘汰所有年产量小于4.4万吨的立窑 ,但是还有相当数量的立窑不在淘汰之列 ,就是说 ,研究和探讨立窑除尘技术还是具有现实意义的。
1 大型水泥企业降尘技术经验
多数的立窑水泥厂 ,由于生产方式落后 ,管理水平较低 ,仍对环境造成不同程度的污染。只有少数规模较大的企业 ,能够在环保方面投资 ,除尘设施完善 ,达到国家要求的排放标准。这些企业做法如下:
1.1 以防为主 ,减少扬尘
即加强对工艺设备的密封与堵漏 ,尽量减少和消除不必要的扬尘点。
1.2 选用高效除尘设备 ,降低排放浓度
现在的袋式除尘器已经能够直接处理高浓度含尘废气 ,如高效、高浓度袋式除尘器可以直接处理1000g/Nm3 的含尘废气;袋材料与清灰技术的进步 ,使得水泥生产的全过程都可以采用一级除尘系统。因此 ,在现在的除尘系统设计中,完全可以选用一级除尘系统代替原有的二级或多级除尘系统,降低系统阻力 ,简化工艺流程。
1.3 合理选型 ,减少设备
水泥厂除尘设备选型必须合理 ,尤其是技术力量比较薄弱的小水泥厂在除尘设备选型中 ,应选用同一型号不同规格的除尘设备 ,这样可以减少备品、备件的数量,还可以减少管理和维护人员 。
1.4 加强除尘设备的管理和维护
现在很多水泥厂除尘设备本身不存在大的问题 ,由于管理和使用方法不当而使得除尘器不能正常使用的情况居多 ,加之许多生产厂家对除尘技术本身的情况宣传不多 ,不能指导用户用好管好除尘器 ,造成很多除尘器不能长期稳定正常运行 ,浪费很大。因此对于水泥厂来说 ,更重要的是要了解各种除尘器的使用条件和性能 ,管理和使用好现有的除尘器 ,这是最为经济也是最好的技改措施。
1.5 结合自身工艺特点选用除尘设备
各厂配料不同 ,操作方式不同 ,生产工艺不同 ,排出的废气工况条件也不一样 ,这就要求除尘器的选用者要根据并结合自身的工艺特点来选用除尘器。
2 新型除尘技术和设备
对于除尘技术来讲 ,提高除尘效率是关键。如除尘器入口浓度为100g/m3 ,要求排放浓度为10mg/m3,其除尘效率为99.99% ,这样就要求出现一批除尘效率达到99.99%的除尘技术与装备 ,以满足不同污染物排放标准的要求 ,确保污染物排放总量不断下降。水泥工业粉尘浓度高 ,颗粒细 ,为达到环保的要求 ,首选是袋除尘器和静电除尘器。水除尘设施与袋降尘器和电除尘器相比有结构简单和投资少的优点 ,但是根据装有水除尘设施厂家的测试结果来看 ,粉尘排放浓度很不稳定 ,难以长期保持150mg/Nm3 的排放浓度 ,要达到排放浓度100mg/Nm3难度更大 ,此外水除尘的致命弱点就是只能除尘不能消烟。有的厂装有不同形式的水除装置 ,虽然粉尘排放得到一定的控制 ,但从烟囱仍排出滚滚黄烟 ,据分析排出的黄烟不是气体 ,而是燃煤中挥发的粒径小于5 微米的烟雾 ,实质上还是属于尘的范畴。对这些微细的烟雾 ,采用喷淋或喷雾水除尘是无能为力的。
既然水除尘难以达到立窑除尘的预期效果 ,必然转而采用技术成熟的袋除尘或电除尘设备。以袋除尘器为例 ,由于本体结构、清灰方式和各阀门的改进 ,滤料 、滤袋和清灰控制系统的技术进步以及辅助清灰技术的应用 ,使得袋除尘器技术日臻成熟和完善。特别是袋除尘器不受粉尘比电阻的限制 ,适合立窑的除尘。但是袋除尘的阻力较大 ,一般平均在1200 帕以上 ,靠立窑烟囱自然排风不太可能 ,所以需要单独配置排风机。如直径2.8*10米立窑 ,风量按每小时55000 立方米考虑 ,主排风机加上反吹风机所需的功率大约在80千瓦以上 ,另外滤袋过滤面积大于1800 平方米 ,若采用常用的玻纤滤料 23元/平方米计算 ,两年换一次滤袋 ,就需要4万元以上; 而且要求立窑的操作制度相对稳定 ,特别是对操作温度要求更高 ,因为温度过高容易烧袋 ,温度过低容易糊袋。由于袋除尘器存在上述的缺点 ,而且一次投资也不低 ,使它在立窑上大力推广受到限制 ,特别是北方地区烧烟煤的立窑采用袋除尘器更要慎重。
过滤袋是除尘器的心脏 ,它对袋除尘器的性能起着决定性的作用。近十几年袋除尘器的技术进步主要体现在过滤材料的发展上。
过滤材料就其材质而言,有天然纤维、合成纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维等 ,当前应用最广泛的是合成纤维和玻璃纤维。就其织造方法而言,有连续纤维织布、无纺布、复合滤料以及摺式滤筒等。新近出现的塑料板,不是织造成的,是经成型、烧结而成的刚性过滤材料。目前,在水泥工业中应用最多的耐高温的连续纤维、玻璃纤维滤料和合成纤维针刺滤料,表面覆膜的复合滤料与摺式滤筒也开始采用。
表面履膜的过滤材料 ,是以常规滤料如各种机织布、各种针刺毡为基布,在其表面覆盖上一层聚四氟乙稀薄膜,这种薄膜十分薄,而且透气 ,可以过滤掉0.1微米的超细的粉尘,过滤效率可达99.99%以上。同时,由于聚四氟乙烯具有极好的化学稳定性 ,又耐高温,表面光滑 ,粉尘剥离特性提高一倍 ,因而它与各种不同特性的基布复合在一起 ,满足了不同场合的除尘过滤的需要 ,真正实现表面过滤 ,其阻力降低一半 ,使用寿命提高2-4倍,可用于脉冲清灰、反吹风清灰或机械摇动清灰。与传统的过滤材料相比 ,由深层次的体积过滤变成表面过滤,是过滤材料的一次革命,应用日益广泛。
从环保角度来看,采用袋除尘器排尘浓度较易保证。立窑生产往往因缎烧操作的变化而使烟气的含尘浓度及风量发生变化,而风量及含尘浓度的变化对袋除尘器的除尘效率影响较小 ,排尘浓度较易达到150mg/Nm3以下; 但玻纤袋除尘器更换滤袋的维修费相对较高。在对除尘效率要求不高的情况下 ,采用单电场的电除尘器则比较经济合理 ,因为电除尘器的维修费用相对较低。水泥立窑电收尘器的选型需慎重,如烟气的含尘浓度为10g/Nm3 ,要求排尘浓度低于150mg/Nm3的话 ,则除尘器的除尘效率必须在98.5%以上 。而有相当部分的电收尘器是难以符合此要求的。电除尘器的设备越小,要求的除尘效率越高,规格造价增加的幅度越大。
立窑烟气除尘采用玻纤袋收尘器或电收尘器 ,都必须重视保温与密封。管道、壳体及灰斗等要保温,以防结露。在负压操作下的收尘器若密封不良,就会漏入冷气 ,若烟气温度本来不高 ,进一步冷却 ,容易结露 ,从而腐蚀收尘器或使灰尘堵塞。
3 电除尘技术的发展趋势
电除尘器运行状态的好坏 ,与烟气的成分、湿度、温度、粉尘的比电阻、电场特性、供电机组的特性及振打清灰工作等都有密切的关系。为了使各种参数能够有效地运行在最佳状态,保持稳定的最优的除尘效率,国内外从事电除尘生产的企业越来越注重研究利用计算机技术进行综合优化控制,并已发展到利用网络技术进行电除尘器运行的过程控制、诊断与服务。
改革开放以来 ,为了提高电除尘器的水平 ,我国有关部门先后从德国、美国、瑞士等国引进电除尘器技术,对于保护环境,促进电除尘技术的发展,起了积极的作用。
电除尘应用计算机技术与网络技术相结合,是当前国内外电除尘技术的发展趋势。
3.1 建立多点粉尘浓度监测系统
在每台除尘器的排出口后部的管道或排放烟囱上安装全自动粉尘浓度监测仪 ,该监测仪本身具备微处理器功能 ,可排除各种千扰 ,确保测量数据的准确性。每一台监测仪具有通讯接口 ,可连接远程PC机 ,一台PC机可连接多台监测仪 ,组成系统 ,实施全面监控 ,并能诊断和排除监测仪的障碍。
3.2 烟气调质的控制
电除尘器的除尘效率受烟气工况特性的影响比较大 ,如烟气温度、湿度波动的影响、粉尘的比电阻大小都影响除尘效率。采用计算机技术,在调质的过程中,根据烟气工况波动情况 ,调节喷水压力和喷水量 ,使进入电除尘器的烟气达到最有利于除尘的状态。
3.3 对电除尘器供电特性进行自动调动
除控制供电系统的电压、电流和火花频率外 ,还可以进行在线波形分析 ,评估变压整流器T/R的效率 ,二次电压KV最小值/峰值的测定 ,伏安特性 、V-I曲线的测定 ,电流/电场强度的选择以及多种状态报警讯号等等,这些操作都是由计算机的软件来完成的,控制与调节电除尘器 ,使其进人最佳操作状态 ,达到最佳效果。
3.4 可编程振打控制系统
采用以中央处理器为基础的控制器 ,向所控制的各个振打装置输出振打程序和排序 ,并可选择振打次数与强度 ,使振打过程成为可控的。在设有辅助清灰的电除尘器 ,可对辅助清灰的程序进行控制 ,以获得最佳清灰效果。
3.5 采用网络技术,实施远程控制
远程控制中心设在电除尘器的制造公司内,该中心通过地面或卫星通讯网络 ,与其正在工作的电除尘器相连 ,建立实时监控系统 ,不仅对当时的运行状态了如指掌 ,提供诊断与调节 ,而且还可回顾一段时间的运行历史 ,发现电除尘器变化的趋势 ,提供预防对策。这样制造厂家非常准确及时地为用户服务 ,无需维护人员在世界各地往来奔波。
在研究立窑干法电除尘器的同时 ,不少科研单位和制造厂家也在进行水、电一体化湿法电除尘器的研制和开发,因为湿法电除尘器不受比电阻的制约 ,除尘效率高,同时也可避免立窑电除尘器超温烧毁和低温结露的难题。但是湿法电除尘器用水量较大 ,其喷嘴的选用 、水量的调节 、污水的处理、清水的循环使用 ,特别是如何降低用水量等问题 ,都要逐步妥善解决。只要有关部门通力协作 ,锲而不舍 ,立窑湿法电除尘的成功是指日可待的。
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