袋除尘系统处理窑头废气的设计与应用
我国水泥工业即将实施更严格的大气污染排放标准，对此，水泥厂的主要粉尘排放点如窑头、窑尾等，如果继续采用电除尘器已经较难达到排放要求。随着新型生产工艺%设备及耐高温滤料的不断推出，袋除尘器以其除尘效率高、运行故障率低的优势成为水泥工业生产线的首选除尘设备。
1、袋除尘系统处理窑头废气的方案选择
针对窑头废气温度高和袋除尘器抗高温性能差的矛盾，通常必须在进入袋除尘器之前对废气采取降温措施。目前，国内外窑头废气处理采用的袋除尘器主要有高效脉冲袋除尘器和反吹风玻纤袋除尘器，主要的热交换设备有强制冷却热交换器和自然冷却热交换器（如多管冷却器）。表1是（以2500t/d 新型干法水泥厂为例）2种方案的比较。
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从表1可以看出，方案1中自然冷却热交换器的冷却效率不及强制冷却热交换器；另外，由于熟料粉尘磨蚀性强，玻纤袋抗磨蚀性差，抗折性差，其寿命通常仅1 年，使用费用高。方案2尽管设备投资要略高一点，但其滤袋使用寿命长，占地面积小，对粉尘处理能力强，能适应大规模生产，系统运行参数优于方案1。因此，我们推荐方案2为优选方案。
2、方案2主要设备
2.1 方案工艺流程
出篦冷机的高温废气经热交换器降温处理后，废气温度由250℃降至130℃（异常时，废气温度可由450℃降至180℃）再进入袋除尘器进行收尘处理。同时，热交换器还可以起到沉降室的作用，预收下部分粉尘。
2.2 高效强制冷却热交换器
2.2.1 结构及工作原理
热交换器由热交换器本体、风机、进气口、灰斗、螺旋输送机和卸灰阀等构成。高温废气（250～450℃）首先进入热交换器。热交换器结构为列管式，排出废气和冷却空气在其中的热交换为非接触式。轴流风机产生的交叉气流使列管内外的冷热气体强制对流，通过冷却风机的单独或成组启动，可以将含尘废气冷却到指定的温度。
热交换器本体采用模块式设计。由1组列管和框架构成，由于废气中含有磨蚀性粉尘，列管的进气口设置了可更换的耐磨插管。风机和电动机通过V型皮带连接。高温气流从列管内部通过，轴流风机产生的强制冷却风从列管外部吹过，从而通过列管表面传热进行强制热交换。为了控制含尘气体进入列管的流速，并且使气体均布在列管过流面积上，进气口设有均布装置。气体的出口处有一个积灰斗，积灰通过螺旋输送机排出。灰斗的结构有利于积灰的排出，同时最大限度地减少含尘气体对钢板的冲刷和磨蚀。
螺旋输送机中间不加吊轴承，且设计中考虑了在操作温度下的热膨胀，螺旋输送机的下料口设有锁风效果良好的卸灰阀。
2.2.2 主要工艺参数
进气温度：250℃（正常工况），450℃（异常工况）；
出气温度：130℃（正常工况），180℃（异常工况）；
废气含尘浓度（最高）：50g/m3；
冷却空气温度（最高）：34℃；
热交换效率：50%～70%
进出口压差：600～800Pa
列管使用寿命：≥5年。
2.3 高效脉冲袋除尘器
2.3.1 结构及工作原理
该除尘器由进出口烟道、除尘室、净气室、清灰系统及灰斗等组成（见图4）。工作时废气温度降为130℃，瞬间可达180℃的含尘气体由布袋除尘器中下部的进口烟道分配后进入各室的灰斗，烟气由于折流和速度降低等原因使得比较粗、比较重的粉尘颗粒得以沉降，达到预分离的目的。细粉尘随气流转折向上进入除尘室，由于滤袋的过滤作用，粉尘被阻留在滤袋的外表面，过滤后净气体由滤袋内部进入各单元的净气室，并汇合于出口烟道"经引风机后通过烟囱排入大气。
随着时间推移，粉尘不断地附着在滤袋上，使滤袋内外压差增大，增大到设定值时，PLC控制系统发出信号，执行机构开启脉冲阀用压缩空气进行脉冲清灰，以上的各项动作均由PLC可编程控制仪控制。
2.3.2 特点
1）气流涡旋打散及均布装置
气流在进入除尘器后，由于截面突变会产生较强的涡旋，涡旋气流会使刚收下来的粉尘再次以较高速度上扬，这样不仅增加了滤袋负，同时也会冲刷滤袋并降低滤袋使用寿命。加入气流涡旋打散及均布装置后，可很大程度上减少涡旋对滤袋的冲刷，避免袋底相碰，延长滤袋使用寿命。
2）独立模块设计
普通的脉冲袋除尘器所有除尘室共用1个或2个灰斗，当某个室检修时，有大量的冷空气通过共用的灰斗进入收尘系统，使风机负荷大大增加以至造成风机电动机停机（也就是除尘器停机），进而影响整个烧成系统生产。
而该除尘器的每一个除尘室在操作上相对独立，在每一个除尘室的进、出口烟道上都设有阀门，使其如同一个独立的小除尘器，可以将某个除尘室从运行中独立出来，如同彼此独立的几台小除尘器的并联，因此可以实现真正意义上的离线清灰，在线维修，使水泥厂能在不停窑的基础上维修袋除尘器。
3）独特的清灰系统
该除尘器采用逐行喷吹的方式，可通过喷吹管上开孔孔径的变化，合理调节压缩空气喷吹到袋底的压力，使其既能清灰彻底，又不损伤滤袋。
4）自带旁路系统
该除尘器在设计中考虑了系统试生产时工况不稳定、上游设备（热交换器）出现故障时，入口温度将会超过滤袋的允许使用温度，为了保护滤袋，在进出口烟道中增设了旁路系统，当出现异常高温时，进气阀自动关闭，旁路阀打开，所有超高温气体从旁路风道通过，从而可以保护滤袋不被烧损。
5）采用耐高温滤料
根据窑头烟气的特点，滤袋必须采用耐温超过180℃耐磨蚀性好、抗氧化性能好的滤料。实践证明，采用经过特殊工艺处理的耐高温滤料，滤料裁剪采用激光切割，成型好，质量高，其使用效果好、使用寿命长。
6）袋笼
袋笼的所有筋线都采用自动点焊而成，横筋的焊点位于立筋的内表面，并去除毛刺，避免滤袋的损伤。
2.3.3 主要工艺参数
入口温度：130℃（正常工况），180℃（异常工况）；
入口浓度（标况）：＜30g/m3；
出口浓度（标况）：＜30g/m3；
过滤风速：≤1.2m/min
阻力:1200～1500Pa
除尘效率：99.97%
滤袋使用寿命：：≥24个月
脉冲阀使用寿命：≥100万次喷吹（或使用5年）。
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