石灰石工業(yè)窯爐常用除塵器特點(diǎn)及應(yīng)用

王勇

（新疆有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司 烏魯木齊 830000）

我國工業(yè)的快速發(fā)展，不僅創(chuàng)造了很多就業(yè)崗位，而且還為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造出非常強(qiáng)大的推動(dòng)力。但是工業(yè)的快速發(fā)展，促使我國的整個(gè)環(huán)境遭受到一定的污染威脅，特別是工業(yè)廢氣的不斷增加，對(duì)人們的日常生活、環(huán)境等都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如果工業(yè)廢氣不經(jīng)過過濾處理就直接排放到空氣中，空氣中的有害物質(zhì)濃度上升，被人類及其他生物呼吸到，久而久之就可能患疾病，那么這不僅會(huì)對(duì)人們的生存造成威脅，而且還會(huì)嚴(yán)重影響到人們賴以生存的基本環(huán)境。

以石灰生產(chǎn)為例，石灰是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少的重要原材料，不僅用于建筑與道路工程，還廣泛用于冶金、化工、輕工、食品、環(huán)保及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。在石灰生產(chǎn)作業(yè)過程中，會(huì)排放出含有多類型粉塵的煙氣，這些粉塵有一部分是來自于石灰石，還有一部分是通過燃燒而形成的飛灰以及其他細(xì)塵。這煙粉塵中有些是未加工的原料產(chǎn)塵、燃料煙塵，有些是石灰產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)儲(chǔ)存過程的產(chǎn)品細(xì)塵。所以除了石灰加工過程選用清潔的燃料外，還需要對(duì)排放的粉塵進(jìn)行過濾處理，要控制石灰的污染源，在石灰生產(chǎn)過程中要加以控制，粉塵凈化收集的設(shè)立，讓焙燒窯爐所產(chǎn)生的煙粉塵廢氣通過除塵器設(shè)備過濾，降低污染物濃度。

1 石灰石工業(yè)粉塵污染源分析

1.1 排放源

石灰生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響的主要污染物是煙塵和粉塵，主要產(chǎn)生于物料輸送、煅燒、布袋送風(fēng)、儲(chǔ)存等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。最大的煙塵排放源是產(chǎn)品料倉除塵廢氣、煅燒廢氣、物料輸送、卸料等。

1.2 污染物種類

在石灰石煅燒廢氣中除煙塵外，還含有NOx和SO2等有害氣體，煅燒料輸送、卸料排放的廢氣主要是粉塵。

排放的煙塵主要產(chǎn)生于系統(tǒng)煅燒廢氣及成品料倉除塵廢氣。排放粉塵多為物料轉(zhuǎn)運(yùn)、裝卸、收集過程產(chǎn)生的原料及成品。

參考《逸散性工業(yè)粉塵控制技術(shù)》、《工業(yè)污染核算》等書，石灰生產(chǎn)過程逸散塵排放因子為卸料0.1 kg/t，貯存0.05 kg/t；石灰石輸送轉(zhuǎn)運(yùn)粉塵產(chǎn)污系數(shù)0.4kg/t，成品轉(zhuǎn)運(yùn)和輸送粉塵產(chǎn)生量約0.05kg/t，裝運(yùn)粉塵產(chǎn)生量約0.125kg/t[1]。

窯爐排放的煙塵、粉塵濃度均高于《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》及《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》時(shí)，如果不對(duì)這些污染物進(jìn)行及時(shí)有效的處理，那么勢必會(huì)導(dǎo)致環(huán)境空氣質(zhì)量的污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。

2 除塵器特點(diǎn)及石灰石窯爐除塵應(yīng)用

在針對(duì)工業(yè)窯爐廢氣進(jìn)行處理時(shí)，煙塵及粉塵通常采用除塵器對(duì)顆粒物進(jìn)行有效收集和凈化含塵煙氣。除塵囂設(shè)備已經(jīng)在全國工業(yè)企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)安裝除塵器系統(tǒng)后，室內(nèi)環(huán)境完全可以達(dá)到國家規(guī)定的粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)。常用的有布袋除塵器、電除塵器、多管旋風(fēng)式除塵器、濕式除塵器等。本文主要對(duì)各除塵器特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行簡單闡述。

2.1 常用除塵器特點(diǎn)及應(yīng)用

除塵器是粉塵收集與煙塵治理的主要設(shè)備，不同除塵器應(yīng)用于不同的工況條件，收集不用性質(zhì)粉塵，以滿足不同的排放要求。選擇合適的除塵方式不但可以有效收集粉塵，凈化含塵煙氣，還可以節(jié)省投資和維護(hù)成本。

2.1.1 袋式除塵器

袋式除塵器以布袋除塵器為主，除塵器由灰斗、上箱體、中箱體、下箱體、噴吹系統(tǒng)等部分組成。工作原理是含塵氣體由進(jìn)風(fēng)道進(jìn)入灰斗，粗塵粒直接落入灰斗底部，細(xì)塵粒隨氣流轉(zhuǎn)折向上進(jìn)入中、下箱體，粉塵積附在濾袋外表面，過濾后的氣體進(jìn)入凈氣排風(fēng)道，經(jīng)排風(fēng)機(jī)排至大氣[2]。工作機(jī)制為含塵氣體通過除塵濾芯過濾后收集粉塵顆粒經(jīng)收集清灰，潔凈氣體經(jīng)過排氣筒排出，除塵率達(dá)到99.9%。對(duì)脈沖布袋除塵器清灰控制采用PLC微電腦程控儀對(duì)排氣閥、脈沖閥及卸灰閥等進(jìn)行全自動(dòng)控制。

布袋除塵器適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性微細(xì)的塵粒，對(duì)處理氣量變化適應(yīng)性強(qiáng)，具有除塵效率高，可捕捉粉塵粒徑范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，安裝維修簡單。最適宜處理有回收價(jià)值的細(xì)小顆粒物。

袋式除塵器缺點(diǎn)為一次投資高，允許使用溫度低（高溫易燃燒），布袋容易破損，清灰會(huì)造成二次揚(yáng)塵。

2.1.2 靜電除塵器

靜電除塵器工作原理是利用高壓電場使煙氣發(fā)生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離，以利用靜電吸引輕小物體的性質(zhì)，利用靜電吸附工業(yè)粉塵。靜電除塵器的性能受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三個(gè)因素的影響。

靜電除塵器自動(dòng)化程度較高，耗能少，除塵效率高，適用于除去煙氣中0.01～50μm的粉塵，而且可用于煙氣溫度高，壓力大的場合。靜電除塵器主要用于處理氣量大，對(duì)排放濃度要求嚴(yán)格，對(duì)維護(hù)管理水平高的大企業(yè)，如電廠、建材、冶金等行業(yè)。

靜電除塵器缺點(diǎn)為設(shè)備一次投資大，設(shè)備復(fù)雜，占地面積大，操作、運(yùn)行維護(hù)管理要求高，清灰會(huì)造成二次揚(yáng)塵。

2.1.3 機(jī)械式除塵器

機(jī)械除塵器主要指應(yīng)用粉塵慣性作用、重力作用而設(shè)計(jì)的除塵設(shè)備，如沉降室、惰性除塵器、旋風(fēng)集粉器等高濃度的除塵器等，常作為二級(jí)除塵系統(tǒng)中的預(yù)除塵、氣力輸送系統(tǒng)中的卸料分離器和小型工業(yè)鍋爐除塵用。

其優(yōu)點(diǎn)為造價(jià)比較低，運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理較簡單，結(jié)構(gòu)裝置簡單，可耐高溫。

缺點(diǎn)為對(duì)5μm 以下的微粒去除率不高，主要針對(duì)高濃度粗顆粒徑粉塵的分離或濃集。

2.1.4 旋風(fēng)除塵器

旋風(fēng)除塵器屬于機(jī)械除塵器的一種，包括多管除塵器是由若干個(gè)旋風(fēng)子組合在一個(gè)密封的箱體內(nèi)，均屬于旋風(fēng)類干式除塵器，相對(duì)應(yīng)用較為廣泛。

旋風(fēng)除塵器造價(jià)比較低、維護(hù)管理方便，特別適合收集高溫高濕煙氣、耐腐蝕性氣體。旋風(fēng)除塵器的造價(jià)要比現(xiàn)在的脈沖除塵器、布袋除塵器小的多。它的特點(diǎn)是價(jià)格低，阻力小，效率高，處理風(fēng)量大，性能穩(wěn)定。

旋風(fēng)除塵器對(duì)粒徑在10um 以下的塵粒去除率較低，當(dāng)氣體含塵濃度高時(shí)，這類除塵器可作為初級(jí)除塵，以減輕二級(jí)除塵的負(fù)荷。

2.1.5 濕式除塵器

濕式除塵器由外筒體、內(nèi)筒體、旋流片、擋水裝置、供水系統(tǒng)等組成。主要用水作為除塵介質(zhì)，除塵效率一般可達(dá)95%以上。其制造成本相對(duì)較低，對(duì)于化工、噴漆、噴釉、顏料等行業(yè)產(chǎn)生的帶有水份、粘性和刺激性氣味的灰塵是最理想的除塵方式。因?yàn)椴粌H可除去灰塵，還可利用水除去一部分異味，如果是有害性氣體（如少量的二氧化硫、鹽酸霧等），可在洗滌液中配制吸收劑吸收。

其缺點(diǎn)為能耗高，用水量比較大，泥漿和廢水需進(jìn)行處理，設(shè)備易腐蝕。寒冷地區(qū)要注意防凍，處理高溫?zé)煔鈺r(shí)，會(huì)形成白煙，不利于擴(kuò)散。濕式除塵器在水箱中加入脫硫劑可作為脫硫除塵器使用。

2.2 石灰石工業(yè)窯爐除塵方式選擇

在針對(duì)石灰石窯爐尾氣進(jìn)行除塵處理時(shí)，根據(jù)煙氣腐蝕性、溫度、煙氣對(duì)濾料氧化作用、煙氣中水分作用等特點(diǎn)，井下分析選擇除塵器。

石灰石窯爐煙氣量較大，經(jīng)過煅燒后煙氣溫度較高，煅燒后煙氣均可進(jìn)行余熱利用，利用余熱作為原料的預(yù)熱、干燥熱源，經(jīng)過三級(jí)余熱利用后的煙氣溫度低于180℃。依據(jù)煙氣溫度950℃，多級(jí)預(yù)熱分離過程煙氣溫度較高，粗細(xì)粉塵顆粒物混雜煙塵濃度高，旋風(fēng)除塵器比較適合對(duì)高溫、粗細(xì)粉塵顆粒物分離收集，而且除了效率高，處理風(fēng)量大，性能比較穩(wěn)定，選擇旋風(fēng)除塵器對(duì)煙氣進(jìn)行初級(jí)除塵，以減輕二級(jí)除塵的負(fù)荷。

旋風(fēng)除塵器煙氣多級(jí)預(yù)熱利用后，煙氣溫度較低至180℃以下。煙氣中10μm以上的塵粒大部分已去除，煙塵中主要塵粒小于10μm。石灰石煅燒后的煙塵顆粒為干燥的物料，不含水，濾料具有抗水解性。

二級(jí)除塵器選擇方面，因石灰石煅燒后煙氣及成品顆粒物集中收集，不含水，濕式除塵器作用機(jī)理是水介質(zhì)除塵，濾料熟石灰塵遇水放熱，除塵后還會(huì)產(chǎn)生泥漿和廢水需要凈化處理，且用水量較大，寒冷地區(qū)要注意防凍、保溫需要配套設(shè)施設(shè)備較多，運(yùn)行費(fèi)用高，不適用于石灰石窯爐尾氣除塵。

靜電除塵器受粉塵的比電阻影響較大，粉塵比電阻位于104～1011Ω·cm 為正常型，這類粉塵到達(dá)集塵極后，會(huì)以正常速度放電荷，電除塵效果較好。石灰粉塵比電阻5×1012屬于高阻型，高比電阻粉塵到達(dá)集塵極后，粉塵釋放負(fù)電荷慢，粉塵層內(nèi)易出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象，正離子向負(fù)離子運(yùn)動(dòng)過程中與負(fù)離子中和，大量中性塵粒由氣流帶出除塵器，而使除塵效果急劇惡化。除塵器內(nèi)接有高壓直流電源，在放電過程操作工人在現(xiàn)場作業(yè)會(huì)對(duì)身體造成傷害，極不安全，綜合考慮以上因素不使用靜電除塵器。

石灰石粉塵煙氣經(jīng)過多級(jí)預(yù)熱利用后，煙氣溫度較低至180℃以下，溫度滿足布袋除塵器的溫度要求，目前耐高溫布袋可以滿足煙氣溫度要求。石灰石煅燒過程對(duì)硫氧化物進(jìn)行了還原，煙氣中酸性氣體濃度降低，腐蝕性小，布袋適用壽命得到保障，粉塵顆粒為干燥粉粒，粉塵附著性差，不易粘袋、堵袋，布袋除塵器適合捕集細(xì)小、干燥、非纖維性微細(xì)的塵粒，對(duì)處理氣量變化適應(yīng)性強(qiáng)，可捕捉粉塵粒徑范圍大，且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，安裝維修簡單。作為二級(jí)除塵設(shè)備，對(duì)10μm 以下粉塵顆粒除塵率達(dá)到99.9%。對(duì)脈沖布袋除塵器清灰控制可采用PLC 微電腦程控儀對(duì)排氣閥、脈沖閥及卸灰閥等進(jìn)行全自動(dòng)控制。在全封閉條件下自動(dòng)清灰造成二次揚(yáng)塵較小。

煅燒后各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的石灰粉塵顆粒是屬于成品，具有回收價(jià)值顆粒物，采用布袋收塵捕集后卸灰至儲(chǔ)料倉，這樣不僅能夠從根本上降低了污染物排放濃度，而且還會(huì)最大程度的回收了有價(jià)值顆粒物，從而達(dá)到空氣污染物凈化和顆粒物的回收目的。

3 結(jié)束語

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展的背景下，國家越來越重視環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排，意識(shí)到空氣質(zhì)量的重要性，也開始將重點(diǎn)放在大氣污染物處理技術(shù)的合理利用方面。在針對(duì)各種不同類型的煙粉塵進(jìn)行處理時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，采取有針對(duì)性的處理技術(shù)，保證工業(yè)粉塵處理效果的同時(shí)，能夠推動(dòng)大氣污染物處理技術(shù)的未來可持續(xù)發(fā)展。