淺議水泥廠窯尾“電”改“袋”技術

李　勇，王　林，于浩波，任　鵬，王明紅，徐忠升

淺議水泥廠窯尾“電”改“袋”技術

Discussion on Changing Kiln'Esp'to 'Bag Filter'in Cement Plant

李勇1，王林2，于浩波1，任鵬1，王明紅1，徐忠升3

分析了窯尾電收塵器粉塵排放不達標需要改造的主要原因，介紹了電收塵器更新改造的幾種可行的方案，認為利用現有殼體改造成袋收塵器是比較合理的方案，并闡述了改造過程中需要重視的幾個問題。

窯尾電收塵器；脈沖噴吹袋收塵器；氣流分布；

1　電收塵器現狀

水泥廠窯尾粉塵排放量約占排放總量的1/3以上，降低窯尾污染物的排放，對保護水泥廠的大氣環境至關重要。目前窯尾收塵系統采用電收塵器的粉塵排放濃度，多數達不到國家排放標準，其中因素很多，情況也很復雜，歸納起來，主要有以下幾個方面：

（1）設計選型不當

有的設計者在選用電收塵器時，只是根據廠家產品樣本中所標明的風量和截面積來確定電收塵器的規格，而不考慮煙氣和粉塵的性質以及收塵極板總面積等主要因素，所以確定的設計參數，如驅進速度和比集塵面積等主要參數往往取值不當，致使電收塵器的規格偏小、處理風量能力不夠，造成收塵效率低，達不到國家的粉塵排放標準。

（2）處理煙氣量增大

現在不少水泥廠為了提高窯的產量，對原有的生產線進行了技術改造，如將濕法生產改為干法生產、改造現有的預熱器、增設分解爐和擴大回轉窯燒成帶等。經技術改造后，相應風量也增大，而電收塵器的規格未相應擴大，致使收塵效率降低，粉塵排放濃度達不到國家排放標準。

（3）國家排放標準進一步提高

1996年以前投產電收塵器是按排放濃度≤100mg/m3（標）設計的，現在要求執行修訂后的新標準（GB4915-2004）≤50mg/m3（標），排放不達標是必然的。如果排放標準進一步提高到30mg/m3（標），現有的電收塵器達標將更加困難。

（4）窯尾收塵系統發生變化

新型干法水泥生產線一般將窯尾煙氣用于原料烘干，所謂的窯尾廢氣處理系統實際上是包括原料粉磨兼烘干設備的收塵系統。這一措施可一舉兩得，既烘干了物料，節約了能源，又對煙氣進行了調質，降低了粉塵的比電阻。但是由于原料粉磨設備的生產能力大于窯的生產能力，因而窯尾電收塵器會經常工作在原料磨“停”和“開”兩種工作狀態，即所謂的“獨立操作”和“聯合操作”。一般情況下，在獨立操作時，應將煙氣溫度降到150℃以下，露點溫度達到45℃以上；在聯合操作時，應使磨機的出口煙氣溫度降到90℃左右，露點溫度達到55℃以上，兩種煙氣混合后的煙氣溫度不得＞130℃，溫度越低，收塵效果越好，露點溫度應≮45℃。這一收塵系統只要增濕塔運行正常，電收塵器一般不存在大的問題。但是近些年來，由于國家嚴格要求企業執行節能減排的政策，所以水泥行業大力推行低溫發電技術，因此窯尾收塵系統相應有所變化，使得窯尾收塵系統更為復雜，給電收塵器的運行帶來更多的不確定因素，這也是部分窯系統電收塵器不達標的主要原因之一。

（5）制造和安裝質量方面

電收塵器在制造方面存在誤區，不少人認為電收塵器的技術含量不高，不是精密度要求很高的金屬結構件產品，只要是個機械廠，不論規模大小都能制造。所以在很多正規大型電收塵器制造廠的周圍，派生出許多小型制造廠。很長一個時期，正規廠任務十分飽滿，一部分產品自然分流到一些小廠，故而出現一些質量問題。加之有的廠又無嚴格的檢驗制度，其產品確實難以保證達到排放標準。

安裝方面，問題尤為嚴重。有些安裝隊伍并不是專業的，好多都是臨時拼湊成的，技術水平不高，也缺少責任心。有的對電收塵器一知半解，安裝前既無施工組織計劃，也不作開工報告，施工現場混亂無序。而且施工過程中，用戶缺乏監督，必然留下許多不能達標的隱患。

（6）操作和管理水平跟不上

有的廠家對收塵器“三分技術，七分管理”的理念認識不足，對電收塵器未制訂嚴格和科學的操作、維護、管理規程，以致設備故障頻繁，不能及時排除，而且備品和備件也跟不上。有的廠由于技術力量不足，一時又找不到能承擔收塵設備改造或維修的單位，致使收塵效率愈來愈低。由于制造和安裝給電收塵器帶來先天不足，如果后天的維護管理也跟不上，必將致使電收塵器長期帶病運行，這種情況是有些電收塵器不被看好的主要原因之一。

此外，還有收塵系統設計不合理、煙氣調質裝置未充分發揮作用、高壓電源裝置性能低劣和對收塵工作重視不夠等因素。總之，電收塵器排放不達標的原因很多，而且各個企業的情況也是千差萬別。所以，目前水泥廠窯尾電收塵器都面臨改造和更新的課題。

2　改造現有電收塵器使之排放達標的方案

改造現有電收塵器的多種方案：

（1）對電收塵器本體進行改造

這一方案以往采用最為普遍，主要是增加收塵極板的面積，如增加新的電場、電場高度和電場的通道數以及并聯一臺或串聯一臺新的電收塵器等。但是這一方案往往受場地條件和煙氣粉塵性質的制約，難以保證達到國家日益嚴格的排放標準，所以現在已很少采用。

（2）將現有的電收塵器全部拆除，更換為袋收塵器

這一方案雖然達標可靠，但投資較大，停產時間也長，很不經濟，所以這一方案一般不被采用。

（3）利用現有電收塵器的殼體改造成電、袋組合式收塵器

如果這一方案在保留前面電場的情況下還有足夠的空間布置濾袋，是可以考慮的；但是如果空間不夠，還要留出前面電場，用提高過濾風速的辦法勉強布置下濾袋，實際效果是否真的很理想，筆者持謹慎的態度。

（4）利用現有電收塵器的殼體改造成袋收塵器

這一方案不僅投資省，改造周期短，而且已有許多改造成功的實例，同時袋收塵技術還在不斷進步和發展，使用和管理經驗也日益豐富，所以這一方案最為切實可行。即使執行排放濃度≤30mg/m3（標）的標準也十分有保證。本文就這一方案進一步加以闡述。

3　電收塵器改造更新為袋收塵器應重視的問題

改造實施步驟首先要收集改造所需要的原始資料，如窯生產工藝設備的類型、、規格、產量、處理煙氣量、煙氣溫度（包括正常和最高溫度）、進口干煙氣含塵濃度、露點或含濕量、工作壓力、當地環保部門允許的排放濃度、海拔高度和主要氣象資料以及現有收塵系統的現狀和設備的完好情況等。用戶提供的技術數據一般都偏高（如風量和進口含塵濃度等），所以首先要將用戶提供的數據與已掌握的同類設備數據進行對比，必要時還要進行現場標定。此外，還應重視以下幾方面的問題。

（1）改善和優化氣流分布

氣流分布對電收塵器的重要性一般都比較重視，但對袋收塵器的氣流分布認識不足，認為袋收塵器的氣流分布靠濾袋的阻力可自行均勻分配，從理論上講這種觀點是成立的，但是實際的運行情況并非如此。根據有的袋收塵器測試結果，其氣流分布很不均勻，嚴重的局部風速比設計風速高6倍以上，由于高速氣流沖刷濾袋，致使部分濾袋過早破損，所以說氣流分布的均勻性對袋收塵器極為重要。要使進入袋收塵器的氣流均勻分配到各個室，最理想的措施是進行氣流模擬實驗。建議模擬實驗采用CFD （Computer Fluid Dynamics）技術，快速且直觀。

（2）根據設備結構決定設計方案

國內電收塵器類型五花八門，設備投入使用時間長短不一，設備完好情況參差不齊，每次改造都要認真評估原收塵器的情況，最好的評估方法就是根據原設計圖紙配合實地測量。做到第一手數據真實可靠，不能僅僅根據原設計圖紙草率改造，因為設備的實際情況往往與設計圖紙多少都會有出入。根據該設備的具體結構特點采用最合理的設計，可以最大限度地使用原來的部件，并使改造后的指標達到最佳。

設計方案的另一個非常重要的考量就是要最大限度地方便施工，縮短施工時間，水泥廠通常很重視運轉率，對停窯時間控制很嚴格，而一個好方案的電改袋就能很好地滿足水泥廠短暫的停窯時間。以我們公司承接的電改袋項目為例，不論是2500t/d還是5000t/d，改造時間都很好地控制在10～17d之間。

（3）控制進袋收塵器的溫度

新型干法窯的廢氣溫度＞320℃，現在普遍采用的玻纖覆膜或p84等高溫濾料，長期耐用溫度也不能＞260℃，不經過降溫處理，顯然無法直接進入袋收塵器。無論廢氣降溫措施是用于烘干物料還是用于余熱發電，或是采用其他降溫措施，都要嚴格控制進入袋收塵器的溫度，防止超溫燒袋和低溫糊袋的事故，所以一定要設置完善和可靠的溫度監控設施。窯尾主要采用增濕塔噴水與管道噴水；對窯頭電改袋的降溫主要是采用空冷器與篦冷機噴水兩種方式，如果該生產線有余熱發電，則筆者建議采用篦冷機噴水的方式，既經濟又能有效地應急。另外，還要注意“結皮”和“跑黃料”，這不是簡易噴水裝置能勝任的，新一代噴水系統要從噴槍的布置、噴射角度乃至最重要的智能控制做全面的更新，這就對噴水設備提出了更高的要求。

（4）改造或更換排風機

袋收塵器的阻力比電收塵器大得多，一般有4～5倍之差，排風機的壓頭至少要能達到3500Pa，所以改造之前要仔細評估排風機的能力。如果原有的排風機的壓頭富余量較大，也許只要提高風機的轉速就能滿足需要。

若排風機的壓頭與袋收塵器的阻力相距較大，就需要更換大壓頭的風機，千萬不能為省投資而將就使用。因為袋收塵器的阻力是個動態值，新的濾袋阻力較低，隨著運行時間的延長，阻力會有所增大。如果風機的壓頭不能克服收塵器的阻力，風機的風量就會降低，輕則影響窯的產量，重則可能使窯停產。

4　結語

中材裝備集團有限公司（原天津水泥工業設計研究院有限公司）開發的窯尾脈沖袋收塵器，在哈爾濱天鵝水泥公司6號窯尾成功應用后，又成功地應用在多條5000t/d水泥生產線上。近幾年來又先后將此技術用于窯尾和窯頭電收塵器的改造，如天瑞集團汝州5000t/d、2500t/d和4000t/d、金隅贊皇、金隅鼎新鹿泉、蒙西海拉爾2500t/d等水泥廠窯尾的電改袋，焦作5000t/d水泥廠窯頭電改袋等工程，以及剛剛改造完成的曲寨2500t/ d窯尾、窯頭收塵器都取得了良好的效果。

隨著脈沖噴吹清灰袋收塵器技術的不斷發展和高溫濾料質量的提高，以及窯尾“電”改“袋”的技術日益成熟和操作經驗的日漸豐富，相信窯尾電改袋技術會發展更快，有更廣闊的前途。

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2012-12-26； 編輯：呂 光