氣燒石灰雙膛窯煙氣凈化超低排放技術

陸銀甫　韓天雨　孫志鉅

【摘要】文中介紹了氣燒石灰雙膛窯煙氣凈化工藝流程、煙氣凈化設備布袋收塵器的主要設計參數、工作原理和基本結構、過濾濾材的研究開發、煙氣凈化運行效果。

【關鍵詞】布袋除塵器;煙氣超低排放;超細面層海島纖維

1、前言

石灰在煅燒時排放的煙塵中含有大量的有害氣體和10微米以下的粉塵，粉塵中又包含SO2; F2O3; AIO3等。這些有害氣體和粉塵對人體的危害很大，如果人們長期吸入會引起支氣管和肺部等呼吸性疾病，幼兒更為嚴重，而且飄浮在空中的粉塵中還含有致癌物質，若24小時呼吸平均濃度超過150mg/m3的有害粉塵對人體會造成致命危害。石灰雙膛窯煙氣凈化，它的主要優點是因為它整個煅燒過程是相當于在一個密封容器中進行，它的煙氣可從窯頂煙氣管道排出，通過超潔凈布袋除塵凈化，然后達到無害、無污染的達標排放。

2、工藝流程

2.1石灰窯工藝流程

日照魯碧新材料科技有限公司日產1700噸活性石灰雙膛窯項目工程，建設內容包括4座設計能力600t/d雙膛窯。燃料采用轉爐煤氣，窯系統主要由石灰石上料系統、雙膛窯體及燃燒加熱系統、窯頂煙氣凈化布袋收塵器、出料系統、窯體放風及加料凈化布袋收塵器。

石灰石粒度40-80mm，其中粒度大于80mm和小于40mm的石灰石均小于5%。石灰石理化性能指標表，見下表1

石灰石理化性能指標? ? ? ? ? ? ? ? ? 表1

氣燒石灰煅燒雙膛窯生產工藝流程圖? ?圖1

2.2煙氣凈化工藝流程

廢氣主要在石灰石煅燒過程中產生，雙膛窯所產生的廢氣在廢氣引風機的作用下向上流動，在窯頂調節閥的分配下，約70%的煙氣進入上內筒與窯殼之間的預熱帶，經過環形料層到達窯頂，并向窯頂廢氣管道由廢氣引風機引出;30% 的煙氣則經上內筒內部管道進入換熱器，換熱后溫度降至300℃左右再進入廢氣管道。窯內所有廢氣都有廢氣引風機引出，進入廢氣引風機的廢氣溫度一般在180-250℃左右，然而經袋式除塵器過濾凈化，達到國家和地方最新排放標準后，由煙囪排放。

3、主要設計參數

本除塵系統負責對窯體內排出的廢氣進行過濾除塵。同時，窯體的石灰冷卻風在換向期間經由釋放閥、管道進入本除塵器。廢氣、石灰冷卻風進入除塵器的時間點不同。

3.1廢氣參數（正常生產情況下）

①煙氣量：

74000Nm?/h

②煙氣溫度：120℃-180℃

③含塵量：? 5g/Nm?

石灰冷卻風：

① 溫度：40度，

②風量：18000-23000 Nm?/h。

廢氣除塵系統采用負壓式，除塵器采用低壓脈沖布袋除塵器，除塵器濾料耐溫180度。

根據行業標準和使用經驗，除塵器、除塵風機的負荷能力選型為165000 m?/h。

3.2 凈化設備設計參數

3.2.1雙膛窯主管廢氣凈化收塵器

見表2

3.2.2雙膛窯放風及上料煙氣凈化收塵器

見表3

凈化設備粉塵治理執行《山東省區域性大氣污染物綜合排放標準》（DB37/2376-2013），見表4。

4、凈化設備工作原理和基本結構

石灰石煅燒雙膛窯煙氣收塵器主要由上部箱體、中部箱體、提升閥組件、風道部件、清灰機構、灰斗及進風導流系統、耐高溫的濾袋等構成。

凈化袋式除塵器采用分室，中間風道進氣結構;含塵煙氣由中間（邊進風）進風口進入風道，通過氣流分配機構均勻進入各室進氣口、經進氣閥后進入各灰斗，由于受設置在灰斗中的導流板導流及折擋，此時大部分較粗顆粒粉塵，由于慣性碰撞和粉塵重力的自然沉降等的作用而落入灰斗，一部分細小塵粒隨氣流上升進入各過濾室，經過濾袋過濾阻擋后，塵粒被阻留在濾袋外表面，凈化后的氣體通過濾袋內部進入凈氣室，再通過排氣閥，匯入出風通道，經出風口排入大氣。灰斗中的粉塵經卸灰閥以下的輸送設備送至窯灰儲存倉。

隨著過濾時間的不斷延長，濾袋外表面附積的粉塵不斷增加，達到一定的厚度，從而導致袋式除塵器本身阻力也逐漸升高。當阻力達到預先的設定值時，PLC控制系統發出信號，首先使一個室清灰，命令一個噴吹單元的排氣閥關閉以切斷該室的過濾氣流，接著給出指令打開電磁脈沖閥，壓縮空氣以極短的時間0.1～0.2秒，通過噴吹管和特制的噴嘴向濾袋噴入，由于壓縮空氣的誘導作用把凈氣箱中大量的凈空氣吸入濾袋，濾袋面自上而下順序開始膨脹，并順序達到極限位置，此時又在濾袋張力的作用下產生反向加速度，這樣濾袋產生了高頻振動變形，使濾袋外側所吸附的塵餅變形脫落。在粉塵沉降一定時間后，排氣閥打開，此噴吹單元再次于過濾狀態，而下一個室的噴吹單元則進入清灰狀態，如此周而復始地排氣閥關閉→清灰→停止→沉降→排氣閥開啟→過濾，使收塵器阻力始終處于一定值范圍內，實現長期連續運行。

5、智能化清灰控制技術

自動化、智能化控制技術，針對新的布袋除塵器在剛投入使用的時候，其過濾阻力都相當的小，一般只有200～300Pa，這是由于新的濾袋上沒有粉塵，而濾袋纖維之間的空隙比較大，布袋的透氣性好，部分粉塵可以穿過濾袋直接排空，因此在濾袋使用之初的阻力小，粉塵排放濃度比較高，這是所有的濾袋廠家生產的濾袋的共性。濾料質量的高低，在每平方米克重相同的情況下，主要看濾料加工時纖維的均勻分布程度。

一般冶煉煙氣粉塵有一定的粘性和濕度，為提高清灰效果，我們采用了特殊的結構和先進的噴吹清灰技術，使清灰強度進一步提高;一是采用淹沒式脈沖閥，噴吹效果好，清灰能力強，壓力損失小，噴吹壓力和時間可調，脈沖閥噴吹使用壽命100-150萬次。當濾袋使用一段時間以后，濾袋上會形成粉塵層，初層滲透在濾袋的纖維之中搭橋，將煙氣中的粉塵阻擋，并過濾下來，形成新的粉塵層，當濾袋清灰時新形成的粉塵層在壓縮空氣的作用下被清理下來，而滲透在濾袋纖維之間的粉塵大部分不能被清除，繼續保持在濾袋纖維之間，為濾袋過濾過程中提高除塵效率起主要作用。這一點對所有的濾袋都是相同的，關鍵在于本技術的布袋除塵器有我們的獨到之處。

粉塵的作用是相同的，但是如果粉塵在濾袋上的分布不均勻，除塵效率就無法保證。技術人員在長期工作實踐中發現，普通除塵器濾袋上的粉塵分布是不均勻的，一般表現為一側多，對稱的另外一側少，少的一側的骨架附近有少量的粉塵，有照片為證（見圖3）。如果您的布袋除塵器的應用經驗非常豐富，您會發現，在不清灰的情況下，有的布袋除塵器的阻力不會上升到很高，一般在1400Pa以下或者更低;有的布袋除塵器的阻力則會因為沒有清灰而上升到3000Pa以上（估計很少有人見到），即使兩種布袋除塵器應用的系統的風機壓頭都差不多。不難想象，照片中的濾袋上粉塵分布不均勻，粉塵多的一側雖然不斷有粉塵聚集，但是粉塵少的一側是難以發揮作用的，當含塵氣體穿過濾袋上粉塵少的一側時，由于濾袋上難以形成粉塵初層，致使粉塵隨煙氣一道直接穿透濾袋經風機被排入大氣中，對濾袋而言，最直接的影響就是阻力無法提高。

造成上述情況發生的最主要的原因是除塵器內氣流分布不均，技術人員對除塵器內部的流場作了大量分析，并對除塵器進行了多次改進，并最終實現了除塵器內部煙氣和粉塵的均勻分布，我們實現了兩個目標：a. 除塵器箱體內同一水平面上的氣流上升速度基本相同，使煙氣在除塵器箱體內的氣流分布均勻;b. 除塵器箱體內煙氣中的粉塵濃度分布均勻，這一點確保了粉塵在除塵器濾袋上的分布均勻（見圖4），也給除塵器除塵效率的提高提供了一個最主要的先決條件。

粉塵的分布均勻和濾袋上粉塵初層的形成是保證良好指標的必要條件，但是不是充分條件。經驗證明，控制系統對系統保持良好指標運行同等重要：科學的清灰控制方式，合理清灰壓力，能讓您在舉手投足之間使您決定凈化系統排放濃度滿足5mg/Nm3-30 mg/Nm3排放要求。我們知道，不同的脈沖閥和不同壓力的壓縮空氣，決定不同的清灰效果，我們對他們的脈沖閥的工作性能非常熟悉，可以分別設計出相適應的噴吹結構及噴吹方式;同時，ф130×6000mm，ф160×6000mm-甚至ф160×8000mm的濾袋工作情況也被技術人員熟知，因此在一定的脈沖清灰工作壓力下（由技術人員設定），我們能使濾袋上的部分粉塵得到清除，同時又能保持濾袋上的粉塵初層。在此條件下，通過調整脈沖控制的清灰頻率，可以輕松實現您所需要的排放濃度30mg/Nm3或者5 mg/Nm3。另一方面，導流、擋流板擋流作用，極大改善了氣流上升速度，煙氣的流動方向與粉塵的沉降方向垂直，大大減少了清灰時的兩次揚塵和兩次吸附現象，保證每條濾袋都保持最高的工作效率，提高了清灰效果;四是采用了較小的噴吹單元，減少了噴吹面積，最大限度地減少清灰時對窯處理風量的影響。

圖3中左側為迎風面，基本上沒有粉塵，右側背風面堆積的粉塵太多，已經垮掉

圖4照片中濾袋上粉塵已經均勻分布

6、超潔凈排放濾料

6.1濾袋結構及性能參數

所設計出的超細針刺氈單位面積克重≥550g/m2，其中迎塵面纖維層首選采用海島纖維，其次由規格型號0.8dtex×51mm（30%）和1.3dtex×51mm（70%）的兩種超細纖維組成，基布采用高強低伸型長絲基布，底面纖維層由規格型號1.5dtex×51mm（50%）和2.0dtex×51mm（50%）的兩種纖維組成，制成針刺氈后再經拒水防油浸漬熱定型整理，最后壓光成氈。產品結構圖（圖5）如下：

注：① 為迎塵纖維面層，首選采用海島纖維，其次由30%的0.8dtex×51mm和70%的1.3dtex×51mm兩種規格超細纖維組成;

② 為高強低伸型長絲基布;

③ 為底層纖維面層，由50%的1.5dtex×51mm和50%的2.0dtex×51mm兩種規格纖維組成;

6.2濾袋制作要求

● 濾袋的縱向縫線牢固、平直且不少于三條，搭接處采用雙層互鎖密封縫紉式，邊緣加耐高溫密封膠封口。

● 濾袋袋口的環狀縫線牢固，且不少于四條。濾袋袋底的環狀縫線縫制三圈以上。

● 濾袋的縫線在100mm內的針數不少于25±1針。

● 濾袋的縫制過程中不跳線，無浮線，不掉道。制成后的濾袋，外觀平整無扭轉。

● 濾袋袋口、袋底加強層大于100mm。

● 為防止PM2.5粉塵逃逸，縫線處需涂膠貼膜處理。

7、除塵器運行及檢測參數表五（運行負荷大于80%）

日產1700噸活性石灰雙膛窯項目工程凈化設備共有四套，運行最長的二套已達二年，全部設備運行正常，并經山東國評檢測服務有限公司檢測，數據見下表5

結語：

日產1700噸活性石灰雙膛窯項目工程進行煙氣凈化處理的結果，由山東國評檢測服務有限公司檢測、除塵凈化處理后由60m煙囪排放，煙氣中煙塵的排放濃度進行測試的結果均低于《山東省區域性大氣污染物綜合排放標準》（DB37/2376-2013）中規定的排放濃度限值，符合國家排放標準的要求。從而證明，其性能指標能達到設計要求，能在石灰雙膛窯項目工程凈化除塵中得到廣泛應用。