窯尾電袋復(fù)合式收塵器的研發(fā)
2010-06-13 00:00
隨著國家環(huán)保政策對(duì)水泥生產(chǎn)線煙塵排放要求有了極大的提高，新的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定，“到2010年1月1日起，現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)線窯尾粉塵排放濃度低于50mg/m3(標(biāo))，新建水泥窯應(yīng)保證在生產(chǎn)工藝波動(dòng)情況下除塵裝置仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，禁止非正常排放?，F(xiàn)有水泥窯采用的除塵裝置，其相對(duì)于水泥窯通風(fēng)機(jī)的年同步運(yùn)轉(zhuǎn)率不得小于99%?！倍矣行┑胤秸呀?jīng)將煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)提高到了20mg/m3(標(biāo))。目前水泥窯使用電收塵器在生產(chǎn)工藝波動(dòng)情況下很難達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 因此有的水泥廠加大了電收塵器的規(guī)格型號(hào)，改為五電場、六電場，有的水泥廠將電收塵器改為長袋低壓脈沖袋式收塵器，有的水泥廠將電收塵器改為電袋復(fù)合式收塵器。電袋復(fù)合式收塵器是根據(jù)電收塵器結(jié)合袋式收塵器的特點(diǎn)將電收塵器與袋式收塵器的集塵優(yōu)點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合起來，采用電收塵器上進(jìn)氣方式和第一電場捕集大量及大顆粒、磨蝕性強(qiáng)的粉塵，再通過后面的袋式收塵器捕集微細(xì)粉塵，達(dá)到省電、節(jié)省投資、降低維護(hù)費(fèi)用的效果。
電收塵器和長袋低壓脈沖袋式收塵器都屬于高效收塵器，二種設(shè)備各有所長，在適合自身特點(diǎn)的工況條件下，均獲得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果。電收塵器以其設(shè)備阻力低、一次性投資節(jié)省、日常維護(hù)費(fèi)用少、設(shè)備耐用等特點(diǎn)，多年來廣泛用于水泥廠窯尾、窯頭收塵。但是隨著國家環(huán)保政策的不斷完善，大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，電收塵器的應(yīng)用變得越來越困難和越來越不經(jīng)濟(jì)。特別是近幾年長袋低壓脈沖袋式收塵器技術(shù)和濾料技術(shù)的飛速發(fā)展，水泥廠窯尾、窯頭收塵開始廣泛使用長袋低壓脈沖袋式收塵器。袋收塵器的收塵效率非常高，排放濃度可以達(dá)到5mg/Nm3以下，但是也存在著運(yùn)行阻力大、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。這就為開發(fā)電袋復(fù)合式收塵器帶來了機(jī)遇。
電袋復(fù)合式收塵器對(duì)高粉塵比電阻、高濃度粉塵、工況運(yùn)行復(fù)雜的煙氣粉塵處理更具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。由于做為一級(jí)收塵的電收塵器部分捕集了煙氣中將近80%的粉塵量，從而降低了濾袋捕集粉塵的負(fù)荷，因此也降低了袋收塵部分的阻力上升速率。同時(shí)，電荷后的粉塵變得更為疏松，因此在相同的粉塵負(fù)荷下，帶有荷電的粉塵餅層阻力會(huì)更小，這樣就會(huì)延長濾袋的清灰周期，節(jié)省了清灰能耗，延長了濾袋使用壽命、降低了日常維修費(fèi)用，它比常規(guī)長袋低壓脈沖袋式收塵器更節(jié)省濾袋投資，而且運(yùn)行穩(wěn)定。綜合投資和運(yùn)行成本低于純粹的電收塵器或袋收塵器。
對(duì)于電除塵器、袋式除塵器和電袋復(fù)合式除塵器之間的區(qū)別，我們可以打一個(gè)比喻:就像捕魚，電除塵器是利用大網(wǎng)眼的漁網(wǎng)把比較大的魚撈出來，可是水里還剩下很多漏網(wǎng)的小魚；袋式除塵器就像是用網(wǎng)眼特別小的漁網(wǎng)捕魚，盡管不論大小都能夠撈的干干凈凈，可是一網(wǎng)下來，不論大小的漁網(wǎng)負(fù)擔(dān)比較重，很容易把漁網(wǎng)撐破；而電袋復(fù)合式除塵器用電場先把大顆粒粉塵收集起來，余下的細(xì)小粉塵由布袋除塵收集，電除塵收集粉塵總量的80～90%，由布袋除塵器收集剩下10～20%的粉塵，相當(dāng)于先用大網(wǎng)眼的漁網(wǎng)把大魚撈出來，然后用小網(wǎng)眼的漁網(wǎng)把漏網(wǎng)之魚一網(wǎng)打盡。
電袋復(fù)合式收塵器是從北美開始發(fā)展起來的，目前世界上主要有二種形式的電袋復(fù)合式收塵器，一種是前電后袋；一種是較為復(fù)雜的含塵氣體先通過多孔板狀的集塵極再到濾袋過濾室。目前國內(nèi)應(yīng)用的還都是前電后袋式。前電后袋式又分為分體式和一體式二種，分體式就是將二臺(tái)單獨(dú)獨(dú)立電收塵器和袋式收塵器中間通過管道連接成電袋復(fù)合式收塵器；而一體式是將電收塵器與袋收塵器在一個(gè)殼體之內(nèi)有機(jī)的組合在一起，相比分體式，一體式的一次性投資低、占地面積少，但是煙氣的分布均勻性相對(duì)較差。
目前水泥廠窯尾、窯頭煙氣處理我們建議采用一體式電袋復(fù)合式收塵器。由于電收塵器和袋收塵器兩類收塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都各具特點(diǎn)，而電一袋收塵器恰是它們各自優(yōu)勢(shì)的技術(shù)綜合，所以它的設(shè)計(jì)必須由對(duì)兩種技術(shù)都具有豐富設(shè)計(jì)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員來進(jìn)行，才能使電一袋收塵器這項(xiàng)新技術(shù)發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。否則任何一部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，都會(huì)導(dǎo)致性能的下降，甚至不能應(yīng)用。
設(shè)計(jì)研發(fā)中需考慮的關(guān)鍵因素：
1、保證煙塵流經(jīng)整個(gè)電場，提高電收塵部分的收塵效果：煙塵進(jìn)入電收塵部分，采用上進(jìn)氣臥式為宜，即煙氣水平流動(dòng)，類似上進(jìn)氣臥式電收塵器。但在袋收塵部分，煙氣由下而上流經(jīng)濾袋，從濾袋的內(nèi)腔排入上部凈氣室。這樣，采用什么措施能使氣流在袋收塵部分轉(zhuǎn)向而不影響煙氣在電場中的氣流分布便是一個(gè)問題。為了保證電收塵器流量分布均勻，我們?cè)谶M(jìn)氣口采用原電收塵器均布板系統(tǒng)。在電袋復(fù)合式收塵結(jié)合處也設(shè)置氣流均布裝置。此處的均布裝置通常有導(dǎo)流板和孔板二種形式?？紤]到孔板的形式會(huì)增加收塵系統(tǒng)阻力，主要采用導(dǎo)流板的形式。通過實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算，可知煙氣在各個(gè)收塵單元的均布不但與導(dǎo)流板的角度有關(guān)，還與電場風(fēng)速有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)電場風(fēng)速為1.0米/秒時(shí)，導(dǎo)流板的角度應(yīng)為45°；當(dāng)電場風(fēng)速為1.5米/秒時(shí)，導(dǎo)流板的角度應(yīng)為35°；當(dāng)電場風(fēng)速為0.5米/秒時(shí)，導(dǎo)流板的角度應(yīng)為55°。由于導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)不同，煙氣在經(jīng)過導(dǎo)流板進(jìn)人濾袋之前的氣流分布，情況也是多種多樣的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以將各種角度值與導(dǎo)流板間距值進(jìn)行多種組合。
2、使煙塵性能既適合電收塵的操作又符合袋收塵操作，要求煙塵的化學(xué)組成和物理性能。煙氣的化學(xué)組成、溫度等對(duì)粉塵的比電阻影響很大，很大程度上影響了電收塵部分的收塵效率。所以，在可能的條件下應(yīng)對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，使電收塵部分的收塵效率盡可能提高。對(duì)于袋收塵部分來說最主要的還是煙氣的溫度，一般應(yīng)小于200℃。
3、在同一殼體內(nèi)對(duì)電場部件和袋收塵元件進(jìn)行最優(yōu)組合和布置。尤其是在舊有電收塵器改造為電袋復(fù)合收塵器項(xiàng)目中，殼體尺寸已經(jīng)固定的情況下，這一問題更為突出。在電袋復(fù)合收塵器中，由于大部分粉塵已在電場中被捕集，而進(jìn)入袋收塵部分的粉塵濃度、粉塵細(xì)度、粉塵顆粒級(jí)配等與進(jìn)入收塵器時(shí)的粉塵發(fā)生很大變化，使得過濾風(fēng)速、清灰周期、脈沖寬度、噴吹壓力等參數(shù)也相應(yīng)發(fā)生變化。這些參數(shù)的確定，需要在仔細(xì)分析各種工況的前提下，慎重選擇?，F(xiàn)在國內(nèi)電袋復(fù)合除塵器設(shè)計(jì)的過濾風(fēng)速一般在1.2m/min左右，在實(shí)際應(yīng)用中，如果前置電收塵器能夠正常運(yùn)行時(shí)，表現(xiàn)出比純粹的電收塵器或袋收塵器更好的技術(shù)性能。
電袋復(fù)合式除塵器并不是電除塵器和袋式除塵器的簡單組合疊加，實(shí)際上是攻克了很多技術(shù)難題才使得這兩種不同原理的除塵技術(shù)“喜結(jié)連理”。首先要解決在同一臺(tái)除塵器內(nèi)同時(shí)滿足電除塵和袋式除塵工作條件的問題；其次，實(shí)現(xiàn)兩種除塵方式連接后袋除塵區(qū)各個(gè)濾袋流量和粉塵濃度均布、提高布袋過濾風(fēng)速，并且有效降低電袋復(fù)合式除塵器系統(tǒng)阻力。在收塵機(jī)理上，通過荷電粉塵使布袋的過濾特性發(fā)生變化，產(chǎn)生新的過濾機(jī)理，利用荷電粉塵的氣溶膠效應(yīng)，提高濾袋過濾效率，保護(hù)濾袋；在除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用氣流均布裝置和降低整體設(shè)備阻力損失的氣路系統(tǒng)；開發(fā)出零泄漏旁路技術(shù)、噴水降溫系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)、脈沖噴吹技術(shù)和電袋自動(dòng)控制檢測(cè)故障識(shí)別及安全保障系統(tǒng)等等?！?/DIV>
以水泥廠5000t/d窯尾收塵為例，分析一下電袋復(fù)合式收塵器的具體結(jié)構(gòu)：
處理風(fēng)量：920000m3/h
進(jìn)口溫度：200-250℃
進(jìn)口含塵濃度：<100g/Nm3
出口含塵濃度：<30mg/Nm3
電收塵部分的技術(shù)性能
電場 部 分 的結(jié)構(gòu)參數(shù)為:
型號(hào)：2×31/12.5/1×9/0.4
電場 斷 面 : 321m2
極板 高 度 : 12.95m
通 道 數(shù) : 62 個(gè)
同極 間 距 : 400 mm
電場 長 度 :4 m
極板 型 式 : ZT24
電暈 線 型 式 : V15
配用 電源 : GGAJO2-1.4A/72KV-HW-WE
電場 風(fēng) 速 : 0. 796 m/s
袋收塵部分的結(jié)構(gòu)性能
室數(shù) :16
濾袋 規(guī) 格 :￠160×7000mm
數(shù)量 :3744 條
材質(zhì) :進(jìn)口玻纖覆膜濾料
重量 : 570g/m’
脈沖 閥 : 規(guī)格:進(jìn)口3”淹沒閥
數(shù)量 :208個(gè)
總過 濾 面 積:13104m2
過濾 風(fēng) 速 :在線:1.17m/min
離線:1.24m/min
相對(duì)于長袋低壓脈沖袋式收塵器來說，電袋復(fù)合式收塵器增加了電收塵器這一部分，但可以通過適當(dāng)提高袋式收塵器的過濾風(fēng)速，減少袋式收塵器的整體投資。如果是電收塵器改造項(xiàng)目，由于可以保留原有電收塵器的一部分，電袋復(fù)合式收塵器的設(shè)備改造費(fèi)用將比純粹的電改袋式收塵器的費(fèi)用低。
水泥廠環(huán)保設(shè)備除了要降低投資、運(yùn)行成本，關(guān)鍵還是要長期穩(wěn)定運(yùn)行。電袋復(fù)合式收塵器由于粉塵在第一電場被荷電后帶電的粉塵粒子在濾袋阻隔以后是相互排斥的，只是在濾袋壓差的作用下松散的排列在濾袋表面，非常容易清理下來。這樣就可以進(jìn)一步降低濾袋的噴吹清灰頻率，延長了濾袋的使用壽命。所以電袋復(fù)合式收塵器具有節(jié)電節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。而當(dāng)煙氣流出現(xiàn)瞬時(shí)高溫時(shí)，前置的電場可以起到保護(hù)后置袋收塵濾袋安全的作用。
中建材環(huán)保公司于2008年、2009年初先后對(duì)葛洲壩1#、2#濕法長窯電收塵器進(jìn)行了改造，采用了電袋復(fù)合式收塵器，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，排放濃度低于20mg/Nm3，系統(tǒng)阻力低于1000Pa。葛洲壩水泥廠位于荊門市區(qū)，通過這次成功的改造，顯著地改善了當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人民的生活質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。
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