窯尾大布袋收塵器運行經驗和技改

馮士國，何永憲，鐘衛東

窯尾大布袋收塵器運行經驗和技改

Operational Experience and Technological Modification of Back-end Large-scale Bag Filter

馮士國1，何永憲1，鐘衛東2

1 窯尾大布袋設備情況

河南省豫鶴同力水泥有限公司生產規模為5000t/d熟料生產線，2005年7月投產運行，配套的窯尾廢氣收塵采用國際先進的在線脈沖噴吹清灰袋式收塵器，設計風量大，收塵效果好，在穩定運行情況下優于國家水泥行業環保排放標準。由于此技術是剛剛開發的第一代行噴脈沖窯尾袋除塵器，且在國內剛剛應用，不免存在許多問題，例如早期破袋，漏風率高，甚至漏雨（雨水反吸到袋室內）。由于后來生產系統工藝發生變化，我們綜合考慮找到許多辦法，取得了很好的效果。

2 窯尾大布袋收塵器正常運行的四種工藝狀態

這四種運行狀態分別是：（1）余熱發電、生料磨正常運行狀態；（2）余熱發電運行、生料磨不運行狀態；（3）余熱發電不運行、生料磨正常運行狀態；（4）余熱發電、生料磨都不運行狀態。公司窯尾余熱發電鍋爐換熱和生料磨運行烘干都是依靠窯尾廢氣帶出的熱量，以上不同狀態，窯尾大布袋收塵器進口的廢氣溫度、含塵濃度及大布袋壓差等運行參數會有所變化，具體見表2。

3 濾袋的選擇

公司窯尾大布袋收塵器濾袋應用經歷了從原裝進口濾袋到進口濾料國內加工濾袋，再到全部應用國產化濾袋的過程，當然公司窯尾工藝系統也經歷了從無余熱發電鍋爐到有余熱發電鍋爐的過程，大布袋收塵器的進口廢氣溫度參數發生了較大變化（后文敘述）。

3.1 運行前四年窯尾大布袋收塵器采用的進口濾袋

公司窯尾收塵器原裝濾袋采用進口玻纖覆膜濾袋，每條濾袋價值較高，廠家承諾正常工況下使用壽命達到3年以上。但公司在使用該濾袋兩年后，第三年，窯尾大布袋開始出現濾袋破損增加的趨勢，窯尾煙囪經常出現粉塵超標排放的情況，雖然及時對破損濾袋進行了更換，但初始安裝濾袋還是有破損加劇的趨勢，當然也可能與偶爾的異常情況（溫度、壓力等）有一定關系，但總體感覺進口濾袋正常使用壽命也就在兩年半左右，難以達到三年以上。

表1 窯尾大布袋收塵器的主要技術參數

表2 窯尾大布袋收塵器三種運行狀態及參數變化

3.2 國產濾袋替代進口濾袋的成功運用

2008年，公司考慮價格的因素開始使用進口濾料國內生產的濾袋，價格上比純進口濾袋要低1/4左右，經過運行，基本上能達到兩年的使用壽命。

公司余熱發電系統于2008年開始全年正常運行，正常運行時進入窯尾大布袋收塵器的進口溫度大幅度下降，濾袋承受的熱負荷明顯降低，這種情況下可以考慮更換耐溫等級稍低的（較之原來的進口濾袋）國產濾袋替代進口濾袋。因此在2010年上半年，公司在周期性更換濾袋時，完全應用國產優質濾袋替代進口濾袋，目前已經使用一年，從窯尾大布袋收塵器運行壓差和粉塵排放濃度等運行參數看，使用效果良好，預期還可使用一年以上，但在價格上國產濾袋只是進口濾袋的1/2還低些。費用計算結果，余熱發電投運后，采用進口濾袋和國產濾袋使用周期差不多（都按兩年計算），全部更換國產袋可節省大修費用4576條×450元（節省）/條=205.92萬元，分攤兩年，每年節約大修費用103萬元。

4 影響窯尾大布袋收塵器正常運行（異常超標）的因素

4.1 噴吹清灰機構的設計、制造及安裝缺陷對收塵器的影響

從2005年7月試生產到2006年上半年，公司窯尾開始出現廢氣煙囪排塵能夠視覺看到的情況，從經驗判斷窯尾大布袋肯定出現設備問題，經過認真排查，發現局部濾袋出現破損,而且從公司的廢氣處理系統運行參數（溫度、壓力、含塵濃度）看，沒有出現較為明顯的異常情況。

經過排查，確認濾袋破損不屬于濾袋質量問題，而是因為在線高壓氣噴吹管的安裝以及濾袋與花板孔的結合部位的設計存在一定缺陷，造成高壓反吹氣流未對準濾袋中心，濾袋破損部位正是氣流吹偏部位。針對此缺陷，公司做了兩方面改進，一是重新調整噴吹管噴孔位置，確保每個噴孔噴吹出的氣流處于濾袋的中心，不吹偏而傷及濾袋；二是對濾袋與花板孔結合部位進行改造（見5.1），增加新型防吹護套，確保每條濾袋不被高壓氣流吹破，并對吹破的濾袋全部進行了更換。

經過以上調整和技術改進后，公司濾袋未再出現過因高壓反吹清灰氣流吹偏而破袋的情況。

4.2 雨雪天氣對收塵器的影響

因公司窯尾大布袋收塵器箱體頂部（安裝有44個換袋氣室頂蓋，每個氣室兩個頂蓋，共22個氣室）在設計上沒有考慮防雨雪設施，而設計上每個氣室頂蓋與箱體頂板距離只有50mm，這樣下大雨時，氣室頂蓋之間的縫隙很容易被雨水淹沒，而當氣室頂蓋密封不嚴時，因窯尾大布袋收塵器處于負壓工況，雨水很容易從氣室頂蓋的密封不嚴處倒吸進收塵器內部，造成濕袋和糊袋現象，致使收塵器運行壓差升高，濕袋或糊袋濾袋很快因壓差過大而破損（壓差從1200Pa上升到2000Pa左右），導致窯尾大布袋收塵器超標運行及灰斗進水濕壁積料等不正常運行狀態。針對以上情況，公司曾考慮在收塵器頂部安裝防雨棚，但因濾袋骨架為6m長，所以防雨棚高度至少應在6m以上，并且收塵器頂部面積較大，收塵器原設計上也沒有考慮支撐超高度、超大面積的防雨棚支撐負荷，設計安裝難度大；即便設計安裝后，這種超高、超大面積的防雨棚的運行風險極大（承受大風天氣下的風場荷載極大，易造成雨棚被大風掀翻等事故），因此放棄了在窯尾大布袋頂部安裝防雨棚的設想。公司在換袋氣室頂蓋結構上進行了改造，徹底解決了大雨天氣影響收塵器穩定運行的問題（見5.2）。

4.3 相關運行參數和要素對收塵器的影響

4.3.1 異常狀態下收塵器進口溫度的影響

公司窯尾大布袋收塵器使用的濾袋（無論國內或進口濾袋），正常工況下承受溫度220℃以下；溫度超過220℃時，持續時間不超過5min；瞬間溫度不能超過240℃。若大布袋收塵器進口廢氣溫度經常出現超過220℃且持續時間較長（操作10min）或經常出現瞬間溫度超過240℃的情況，則會導致大布袋進口幾個氣室的部分濾袋燒損而破裂，從而導致窯尾大布袋收塵器出口廢氣粉塵超標排放。

從表2中列出的四種狀態可以看出，在生料磨不運行期間，如果增濕塔不能及時噴水降溫，窯尾大布袋收塵器進口廢氣溫度就會持續高溫（超過220℃）或瞬間溫度急劇上升（超過240℃），從而燒壞濾袋并出現窯尾大布袋粉塵超標排放情況。這種情況應通過增濕塔的穩定運行（及時噴水并霧化良好，降溫正常）和窯尾系統的工藝穩定來控制窯尾大布袋收塵器的進口廢氣溫度，使之穩定在220℃以下，確保不燒濾袋。

4.3.2 噴吹清灰壓縮空氣壓力的影響

噴吹清灰壓縮空氣的壓力調整以達到濾袋的清灰效果即可，不是越高越好。當壓縮空氣壓力調節過低時，清灰效果差，容易糊袋，大布袋運行壓差高，也影響收塵效果；當壓縮空氣壓力過高時，清灰效果比較好，但容易將濾袋吹爛或縮短濾袋使用壽命。從公司運行經驗看，反吹壓縮空氣壓力調節為0.35～0.4MPa較為合適，既能達到清灰效果，又能保證濾袋的使用壽命。

4.3.3 噴吹壓縮空氣中水分的影響

壓縮空氣中含有一定的水分，當水分過大時，噴吹清灰時壓縮空氣中水分直接附著到濾袋內表面，會影響收塵器的收塵效率。因此應經常檢查壓縮空氣系統的干燥器是否正常運行，并對窯尾大布袋收塵器之前的供氣氣包定時放水，保證進入大布袋收塵器噴吹系統的壓縮空氣比較干燥，確保不糊袋（壓縮器站應有冷凍干燥機，應說明壓縮空氣質量不符合要求時才采取的措施）。

4.3.4 冬季寒冷氣候的影響

公司處于黃河以北，冬季氣候寒冷，夜間氣溫經常在-5℃以下，壓縮空氣中水分不及時排出時，即便壓縮空氣管路有保溫層，也經常發生壓縮空氣管路積水凍冰堵塞情況，導致窯尾大布袋收塵器清灰系統失靈，大布袋運行壓差急劇上升，直接影響收塵效果和濾袋使用壽命。這種情況在每年冬季的運行中都會發生幾次，因處理及時，沒有造成嚴重后果。

以上情況的預防措施有，對壓縮空氣管路在入冬前要檢查保溫層，出現問題及時恢復；冬季對壓縮空氣儲罐的防水次數要加密，確保儲氣罐（或儲氣包）內不積水；對壓縮空氣調節閥等不適合保溫部位應安裝外部密閉保溫或加熱裝置，防止該部位積水凍冰堵塞。

出現以上情況，應采取措施及時解凍，確保壓縮空氣短時間暢通，公司的具體辦法是，找到凍冰堵塞部位，直接用汽油燈加熱解凍，短時間內解凍并疏通壓縮管路，確保清灰系統正常運行；若凍冰部位難發現，解凍時間長，建議生產系統暫時停產，待解凍后，再投入運行，以確保濾袋的使用壽命和窯尾大布袋收塵器的安全穩定運行。

5 技術改造措施

5.1 濾袋與花板孔的結合部位的技術改造

5.1.1 改造前結構（圖1a）

5.1.2 改造后結構（圖1b）

5.1.3 改造前的缺陷和改造后的效果

防護套（圖2）高度500mm，口徑135mm，厚度3mm，上面均布30×5通氣口，通氣口保留上部一邊直接沖壓后向內彎折，使壓縮空氣在噴吹時向濾袋內部折射，既能保證濾袋口部不被壓縮空氣直接損壞，又不影響濾袋透氣性。結構簡單，安裝簡便，直接套在濾籠上即可，但在加工時應注意外部不能有突起、毛刺等缺陷，防止損壞濾袋。

應用后袋收塵阻力基本沒有變化，濾袋口部及邊壁被吹破現象幾乎沒有再出現，保證了袋收塵器的正常使用效果，提高了袋收塵器運轉率。

5.2 頂部換袋蓋板結構的技術改造

5.2.1 改造前結構（圖3a）

5.2.2 改造后結構（圖3b）

5.2.3 改造前的缺陷和改造后的效果

改造前由于相鄰蓋板間距不足100mm，但長度超過了2m，加之頂板部分水平度不高，個別地方甚至有凹陷，在下大雨時積水不能很快排出，在這些部位存積一定高度的積水。而蓋板和頂板之間的高度不足40mm，在負壓環境下，雨水會通過蓋板密封不嚴處吸入大布袋收塵器氣室內，雨水淋濕濾袋，造成“糊袋”，嚴重時甚至會堵塞集灰斗，必須通過人工輔助清理，嚴重影響窯尾大布袋收塵器的正常運行和收塵效果。并且大布袋收塵器壓差的增高還會增加排風機的電能消耗，造成資源的浪費。

本方案結構簡單，改造難度小，并且不會影響袋收塵的正常運行，在袋收塵正常運行時逐步分室改造即可。由于密封形式由原來的密封條直接套在立板上改為密封條粘結在蓋板上，不會因檢查或檢修而必須每次都重新安裝密封條，增加了密封條的使用壽命，改善了密封效果（改造后袋收塵壓差較改造前降低了100Pa左右）。增加了袋收塵頂板和蓋板間的有效高度，使得積水進入袋收塵器的機會大大降低，可有效避免“糊袋”現象的發生，保證了袋收塵器的正常運行和收塵效果。需要注意的是，立板較高，在焊接時應滿焊且不能有砂眼、漏焊等現象，密封條接口處和彎折處尤其應注意粘結效果，不能有縫隙和破損現象，否則會影響改造效果。

6 窯尾大布袋收塵器運行6年來的經驗

（1）新型干法水泥窯配套余熱發電系統后，正常工況下窯尾大布袋的進口溫度大大降低，穩定降低了系統風量，加上采用國產濾袋，水泥行業窯尾大布袋收塵器檢修成本大大降低。

（2）嚴格控制好大布袋收塵器進口廢氣溫度，尤其在生料磨不運行期間，要確保增濕塔噴水降溫系統及時投入運行，確保窯尾大布袋進口廢氣溫度低于220℃；高于220℃且低于240℃的時段不得超過5min，瞬間不得超過240℃，否則會出現燒袋情況，導致超標排放粉塵。

（3）嚴格控制反吹清灰壓縮空氣壓力，過大會緩慢傷及濾袋，降低濾袋壽命；過小則清灰效果差，大布袋運行壓差高，降低收塵效率。按照公司幾年來的運行經驗，反吹清灰壓縮空氣壓力調節為0.35～0.4MPa較為合適，既能達到清灰效果，又能保證濾袋的使用壽命。

（4）北方地區，冬季注意壓縮空氣管路的保溫和防凍結冰、定時排水等，確保窯尾大布袋收塵器壓縮空氣清灰系統的正常運行。

（5）通過采取在濾袋與花板孔的結合部位安裝防護套的技術改造措施，徹底消除了壓縮空氣反吹對濾袋的直接損傷，大大延長了濾袋的使用壽命。

（6）低成本投入的氣室頂蓋板結構改造措施徹底解決了密封和防雨難題，也穩定了運行工況（窯尾大布袋收塵器運行壓差穩定），有效地保證了濾袋的正常使用周期。

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趙 蓮