水泥廠增濕塔噴水技術的發展簡介

滕煥銀，張志朋

(南京西普水泥工程集團有限公司，南京 210000)

水泥是國家建設的基礎物資，對國民基礎建設起著至關重要的作用。中國水泥的發展先后經歷了立窯、濕法回轉窯、熟料預分解新型干法窯三個階段。而進入新型干法窯時代后，水泥線中出現了一臺設備-增濕塔，它位于窯尾預熱器和窯尾袋除塵器之間。它的作用是對窯尾預熱器的高溫廢氣降溫，降低粉塵比電阻，使窯尾袋除塵器達到最佳工作狀態。增濕塔運行的好與壞，將直接影響到窯尾袋除塵器的除塵效率和使用壽命，甚至影響水泥線的正常運轉，所以增濕塔是水泥干法生產線中不可或缺的重要設備[1]。

1 增濕塔噴水系統工作原理

為了實現增濕塔降溫的目的，一般采用向增濕塔內噴水的方法，其工作原理是將從窯尾預熱器抽來的含塵高溫廢氣，經風管進入增濕塔上錐體的進風口，通過兩層氣體分布板后均勻分布，噴水經若干個噴槍霧化后與塔體內的高溫含塵廢氣進行熱交換，高溫含塵廢氣降溫至150 ℃左右經出風口進入袋除塵器，塔內經增濕塔降溫后沉降的粉塵落入灰斗，由輸送設備送入生產線系統[2]。

2 幾種噴水形式的對比

向增濕塔內噴水，必須控制水量、水溫、水在塔內的汽化分子大小、水在塔內的停留時間、保證溫降不濕底等等，其工藝先后經歷了高壓回流式噴水、高壓直噴式噴水和低壓雙流體噴水，下面將各自的技術經濟指標及優缺點分別列于表1。

表1 三種噴水技術的經濟指標及優缺點列表

通過以上對比，不難看出雙流體技術的優越性顯而易見，它性價比高，是最優選擇，雙流體的突出優點主要有以下幾點：

1)高度自動化，人性化人機界面，設計完善，美觀大方，高可靠性；2)成套設備，集成化程度高，占地面積小，選用部件質地優良；3)安裝簡單，成本低，工作量少，運行壽命長；4)環保，噪音低，50分貝之下;對水源要求低,對水質要求不高,無需精過濾；5)噴霧顆粒細而均勻，在增濕塔內僅需很短的時間就可以完全蒸發；6)噴槍數量大大減少，節省投資成本。

所以近十幾年低壓雙流體成為我們的首選。

3 雙流體噴水技術的詳細介紹

1)雙流體噴水的工作原理

雙流體系統的基本工作原理是噴霧裝置將壓力為0.7 MPa的壓縮空氣和壓力為0.5 MPa水一同進入雙流體噴槍，利用比例閥調節空氣與水的比例，水和空氣混合后在噴槍噴嘴處迅速霧化，噴出霧滴，在280 ℃高溫煙氣工況下，水霧與高溫煙氣直接接觸，迅速汽化,僅需要2～5 s，將煙氣中的顯熱轉變成水的汽化潛熱，迅速降低煙氣溫度[3]。系統通過實時采集增濕塔出口的溫度來精確調節噴霧的水量，從而達到對煙氣溫度的自動調節的目的。當出口溫度高于設定的期望溫度時，在控制器的控制下，變頻水泵自動調節轉速，增大供水壓力和流量，使噴水量增大，這時比例閥會減小壓縮空氣的量，從而使煙氣溫度迅速降低到指定范圍內；當出口溫度降低到溫度設計值范圍以下時，在控制器的控制下，變頻水泵自動調節轉速，減小供水壓力和流量，使噴水量減小，這時比例閥會加大壓縮空氣的量，從而使煙氣溫度回升到指定范圍內[4]。系統的關鍵就是噴頭的霧化效果，因此選擇噴頭尤為關鍵。優質的噴頭霧化粒徑大小一般為150 ηm左右，最大為280～350 ηm左右的霧滴，這樣更易于蒸發。

2)雙流體噴水水量計算

增濕塔噴水量計算公式如下

GH2O={vkxCkx(Tk1-Tk2)}/{1 000×[(100-Ta)×4.187+2 257]}

(1)

式中,GH2O為增濕塔噴水量，t/h；vk為進入冷卻系統的窯尾煙氣量，Nm3/h；Ck為窯尾煙氣比熱，kJ/(Nm3·℃)；Tk1為進入冷卻系統的窯尾煙氣溫度，℃；Tk2為冷卻后的窯尾煙氣溫度，℃；Ta為冷卻水溫度，℃；4.187為水的比熱，kJ/(Nm3·℃)；2 257為水的汽化熱，kJ/t。

根據以上公式，我們可以準確的計算系統用水量。

3)雙流體噴水用氣量計算

用氣量的計算一般根據用水量的大小乘以一定的系數，系數一般取0.6～0.7之間，即

Q氣=Q水×K[5]

Q氣為增濕塔雙流體噴水用氣量，Nm3/h；Q水為增濕塔雙流體噴水用水量，m3/h；K為水氣比系數，這里一般取0.6～0.7之間，Nm3/h。

4)雙流體噴水自動化控制模式

系統工作時，一般有三種模式：

(1)自動模式。當整個系統的各部分(各部件)都在安全無故障的狀態下，系統根據實際的煙氣狀態調節，自動檢測溫度，根據控制邏輯實現整個系統的自動調節，保證出口溫度控制在適當的范圍內[6]。

自動模式運行時，當控制器檢測出系統出現如下狀況時，發出報警信號：a.空氣壓力偏離設定值過大；b.煙氣溫度偏離設定值過大；c.液體流量偏離設定值過大；d.水泵干運轉；e.溫度傳感器之間溫度偏差過大。

(2)安全模式。當控制器檢測到系統中出現如下狀況時，系統自動切換至安全模式：a.溫度傳感器故障；b.壓力傳感器故障；c.流量傳感器故障；d.煙氣溫度超過安全溫度。

進入安全模式運行時，系統以事先設定好的程序調節工作，同時發出報警信號[6]。

(3)停機模式。當控制器檢測到系統中出現如下狀況時，系統自動切換至停機模式：a.兩臺水泵同時出現故障；b.急停按鈕被按下；c.異常斷電；d.其它需要停機的情況。

系統自動停機并發出報警信號，由工作人員檢查相應問題并實施相應措施。

4 結 語

綜上所述，我們盡量選用低壓雙流體噴霧系統。自2013年以來，我司的云南盈江項目、越南春城項目、越南晟美項目、越南柴山項目及烏茲別克斯坦項目等等不論是增濕塔噴水還是管道增濕噴水，都采用雙流體噴霧系統，都反映使用效果很好，霧化粒徑小，系統運行穩定，不濕底，所以水泥廠增濕塔降溫應盡量采用雙流體噴霧系統。