袋式除尘器在水泥立窑烟尘治理中的应用比较
摘要: 通过分析和比较低压脉冲袋式除尘器与反吹风袋式除尘器在水泥机立窑烟尘治理中的应用, 提出两种袋式除尘器的适用特点, 并对袋式除尘器在实际治理过程中遇到的问题给出解决办法。
关键词: 袋式除尘器, 水泥烟尘治理, 应用比较, 问题解决
0 前言
近年来, 我国袋式除尘技术不断进步, 随着国产除尘器的主要配件: 滤料、脉冲阀、气动阀等关键部件质量的提高及自动化控制技术的成熟, 布袋除尘器在机立窑上得到了较为广泛的推广应用。在龙岩等市的水泥烟尘治理过程中, 我们先后对 80 多台机立窑尾气采用袋式除尘治理技术。实践证明, 袋式除尘器除尘效率高达 99.5%以上, 且其运行稳定、可靠性高, 基本实现“无烟、无尘” 行业达标排放, 排放浓度在 30 mg/Nm3以下, 是一种较理想的除尘设备。下面, 我们进一步将两种袋式除尘器的应用进行分析和比较, 并对实际运行过程中遇到的一些问题提出解决办法。
1 立窑烟气的特性分析
立窑排放的烟气受工艺特点、操作方法、配料方案、原料波动等因素的影响较大, 主要特点如下:
1.1 温度波动范围大
烟气温度高且变化大, 一般在 50 ~ 300 ℃左右。 正常情况下, 采用深暗火、浅暗火煅烧, 烟气温度在 50 ~ 120 ℃之间; 而在个别情况, 如窑内偏火、垮边、提火等不正常窑况, 温度可达 400 ~ 500 ℃。
1.2 废气含尘、含湿量大
一般烟气量为 35 000 ~ 45 000 m3/h, 熟料含尘浓度在 5 ~ 30 g/Nm3, 水气量为10% ~ 20%, 露点温度为 45 ~ 55 ℃。
1.3 腐蚀性、有害性大
通过分析可知, 立窑废气主要是由 CO, CO2,NOX 等组成, 由于原料和燃料中带入的硫化物以及使用复合矿化剂后, 氟酸的腐蚀性尤为强烈。
许多学者、专家把立窑的这种烟气特性称之为“湿、 蚀、 变” , 这就要求我们应根据实际情况选型、选择滤料, 才能达到预期的效果。
2 立窑袋式除尘器类型的比较
目前, 在水泥机立窑上广泛应用的袋式除尘器主要有两种类型, 一种是采用脉冲喷吹清灰的袋除尘器, 另一种是采用反吹风清灰的玻纤袋除尘器, 它们的工作原理都是采用引风机将立窑烟气通过进风连接管道引入本体布袋中, 经过布袋过滤阻留粉尘,净化后的气体排入大气。
2.1 两种类型除尘器主要技术性能对比
两种类型除尘器技术性能对比详见表 1。
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2.2 两种类型除尘器的相同点
(1)采用多点温度检测(进口、 袋室、 出口) , 设有防高温、低温装置, 运行温度由温度记录仪自动记录储存, 便于管理。
(2)通过设置档流板, 防止反火料球进入滤袋,且有预收尘功能。
(3)采用自动掺冷风控制, 主进风管上设置冷风阀, 当废气温度达到危险温度时, 自控系统打开冷风阀, 掺入冷风降温, 当温度回落到安全温度时, 冷风阀自动关闭, 同时设置了声、光报警信号。
(4)本体全钢结构, 漏气率低, 采用 δ= 100 mm石棉保温, 防止结露, 凡是与烟气接触部位, 全部采用高温防腐涂料, 减少腐蚀, 延长本体管道使用寿命。
(5)整机系统采用 PLC自动控制, 清灰时间、卸灰时间、振打时间、输灰时间均可根据现场情况进行调节, 适应能力强。
(6)均能实现 “三状态” 清灰, 防止粉尘二次吸附现象。
2.3 两种类型除尘器的不同点
(1)清灰方式不同
反吹风采用的是反吹风机将原来膨胀的滤袋在反吹风的作用下压缩变形, 从而清掉滤袋内表面附着的粉尘, 属低能清灰。 脉冲喷吹采用压缩空气以极短促的时间( 0.1 ~ 0.2 s)按顺序通过脉冲阀, 经喷吹管喷嘴向每条滤袋喷射, 使滤袋迅速膨胀产生振动, 并在逆向气流的作用下, 使附着在滤袋外表面上的粉尘剥离, 清灰压力可根据滤袋粉尘粘附情况调节, 属高能可调节型清灰。
(2)滤料选择不同
反吹风袋式除尘器采用的是玻纤滤料, 高温适应能力较强, 最高温度可达 260 ℃不烧袋, 但抗折性能差, 低温适应能力差(应在 75 ℃以上运行) , 特别是使用复合矿化剂配方的企业, 由于氟酸的影响, 对布袋损伤较大。脉冲喷吹除尘器采用的是拒水防油针刺毡滤料, 低温适应能力较强, 可满足 60 ℃以上运行不糊袋, 但高温区较差, 应小于 150 ℃。 不过, 通过技术改进及操作上的指导, 可提高脉冲袋除尘的高温适应能力。
(3)过滤风速不同
反吹风过滤风速必须选择在小于 0.5 m/min, 脉冲过滤风速一般为 0.8 ~ 1.3 m/min, 由于过滤风速的不同, 在处理相同烟气量下, 反吹风比脉冲过滤面积大一倍, 而同样过滤面积的除尘器, 反吹风比脉冲的体积要大 30%左右, 单位过滤面积的钢材耗量反吹风 35 ~ 50 kg/m2, 脉冲为 18 ~ 28 kg/m2。
2.4 结论比较
综上所述, 我们发现, 反吹风袋式除尘器较为适合半明火或明火的煅烧操作、原燃材料差、窑况波动大且不使用复合矿化剂的机立窑使用, 其缺点是由于面积大, 造成一次性投资大; 由于不适宜低温操作, 造成能耗上升, 产量下降较为明显; 由于清灰较弱, 在水气大、粉尘粘度大时, 过滤阻力上升较快, 在一定外部条件下, 容易糊袋, 布袋破损率高。脉冲喷吹袋式除尘器较为适合深暗火或浅暗火煅烧操作,一次性投资小、 能耗低、占地面积小, 其缺点是所用部件多, 维护保养要求较高。当前, 在能源价格高涨、产品利润薄, 水泥企业为确保节能降耗, 降低成本,提高产量, 全面推行深暗火操作的情况下, 选择这种体积小、造价低、安装周期短、除尘效率高的脉冲喷吹袋式除尘器, 在机立窑上的应用已成为水泥企业的共识。
3 立窑布袋除尘器应用中的问题及解决办法
布袋除尘器在水泥机立窑上的使用效果的好坏, 不仅与除尘设备的设计、选型、用料有关, 更重要的是如何正确使用, 如何针对使用过程中出现的问题, 采取有效的解决办法。 通过对近百台机立窑布袋除尘器的使用情况进行跟踪了解, 目前存在的问题主要表现在以下几个方面: 一是高温烧袋; 二是低温糊袋; 三是产量降低, 能耗上升; 四是运行不稳定, 故障率高。 针对这些问题, 我们认为应通过以下几个方面来加以克服和解决。
3.1 高温烧袋问题
当除尘器在高温区运行时, 操作人员应该注意进入袋室的温度是否超过所选用布袋的允许设计温度。如果长时间的高温, 或反复高温, 就容易出现布袋碳化, 造成烧袋。实践证明, 若烟气温度超过设计温度 20 ~ 40 ℃, 且连续运行 20 ~ 30 min, 将不可避免地发生烧袋现象。因此, 将从以下几个方面加以克服:
(1)科学配料、合理用风、精心操作, 努力保持窑内底火的稳定。当窑内出现塌边、偏火、抽心等不正常高温窑况时, 操作者应严格以温度控制为中心进行操作, 采取减风、局部压料或停风等办法, 及时迅速地处理, 防止烧袋。
(2)合理设置冷风阀、高温直排阀、紧急停风机装置的工作温度, 确保冷风阀打开后, 混和气体能有效降低进入布袋的温度, 以及高温气体能及时保证直排, 危险温度时能够自动停机保护。根据我们的实践经验, 对于脉冲除尘器, 当窑内温度为 130 ℃时,开启第一冷风阀; 温度为 150 ℃时开启第二冷风阀;当经冷风混合后的气体温度达 140 ℃时, 开启直排阀; 当该气体温度上升至 170 ℃时, 立窑主风机将停止运转, 防止烧袋。
(3)注重管理, 特别是做好交接班工作。 窑工、成球、送料人员实行岗对岗交接班制度, 防止岗位人员脱节, 出现人为的烧袋现象。
(4)确保除尘器各保护系统的正常使用, 防止因保护系统失灵或部分提升阀门不关闭而造成的烧袋现象发生。
3.2 低温糊袋问题
当除尘器在露点± 10 ℃区域温度内运行时, 操作人员应注意低温区运行的时间, 如果长时间烟气温度控制在脉冲 55 ~ 65 ℃, 反吹风 65 ~ 75 ℃, 会出现结露糊袋现象, 一般要求该区域运行时间不超过 30 min。因此, 将从以下几个方面加以克服:
(1)加强保温, 严格控制漏风。窑罩、 进风管道、除尘器上箱体、中箱体、灰斗以及箱体与箱体之间等部位, 全部采用 δ= 100 mm、 容重为 50 kg/m3岩棉,外表用δ= 0.5 mm镀锌板或彩钢板保温, 重点做好上盖板、卸灰斗、检修门等的密封工作。
(2)加强对成球水份的考核。 目前大部分水泥企业对立窑各班产量以水方耗量计产, 由产计酬, 必然会因为追求水方量而造成废气量中水气量上升, 长期积累, 将导致糊袋。我们认为成球水份应控制在13%以下为宜。
(3)对于脉冲布袋除尘器而言, 良好的清灰效果是减少糊袋的有效办法。清灰周期、喷吹压力的确定是关键。因为清灰周期长、喷吹压力低, 易糊袋, 反之则易伤袋。因此, 我们认为, 利用 1.5 m3/min, 功率为11 kW 的空压机配 1 m3储气罐的供气系统, 使用
DN65DMF- Y型脉冲阀, 清灰周期设置为: 室与室之间 5 min, 同室布袋排与排之间间隔 10 ~ 15 s。喷吹压力则采用分期设置, 每期为 2 ～3 个月, 初期喷吹压力为 0.25 ~ 0.4 MPa, 中期为 0.25 ~ 0.45 MPa, 后期为 0.3 ~ 0. 5 MPa。
(4)注重对布袋在开机、运行、停机全过程的管理。一般在运行中每天应对布袋进行检查, 对于糊袋初始期, 可将窑内温度比平时提高 20 ℃左右运行30 min, 则可消除; 开机后、停机前均应保证有 10 ~20 min 的烘袋时间(停机超过三个班以上) ; 对于较长时间停机(停机超过六个班)应适当延长清灰喷吹2 ~ 4 h。
3.3 产量降低、能耗上升问题
(1)在配料上注重提高物料煅烧的上火速度, 加料上坚持量少勤加。因为上火速度快, 同等时间内加料量增加; 加料量少, 窑内降温慢, 加料时间延长, 这两种措施均能降低对产量的影响。
(2)对于除尘器的引风机应采用变频控制技术,控制窑内废气的抽风速度。因为抽风速度过快, 窑内降温快, 加料时间相应缩短, 而且增加风机能耗。一般情况下, 以窑内烟气不溢出窑门影响操作为准。
(3)确保窑罩、风管的气密性, 窑面操作应做到闭门操作。因为从窑门抽入的冷空气将影响窑内温度, 而窑内温度的下降又直接影响到加料时间, 从而降低产量。
(4)加强除尘器的管理, 降低除尘设备的故障率, 以减少立窑的停机次数, 提高台时产量。
3.4 运行不稳定, 故障率高的问题
(1)企业重视, 管理到位, 对除尘器应设岗专人负责, 加强日常维护保养及巡视检查工作, 发现问题, 及时处理, 把隐患和故障消除在萌芽状态。
(2)重视培训工作, 操作管理人员应全面掌握除尘器的性能、结构、工作原理及使用维护办法, 合理使用, 努力提高操作水平。
(3)重视质量, 目前市场上除尘器配件、滤料生产厂家多, 技术水平参差不齐, 企业不能因眼前利益而降低质量标准, 否则将直接影响除尘器的稳定、可靠运行。
(4)保持操作人员、熟料工人的相对稳定, 禁止未经专业培训的人员上岗操作,防止人为故障的发生。
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