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    立窯布袋除塵器在立窯煙氣治理中的實踐與探索-立窯布袋除塵器在立窯煙氣治理中的實踐與探索-一恒除塵設備

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    立窯布袋除塵器在立窯煙氣治理中的實踐與探索

    來源:一恒除塵設備發布時間:2011/8/27 9:35:33
    1 困擾袋收塵的三大問題
    采用過濾原理的袋式收塵器在水泥行業中已經得到廣泛認同,它的收塵效果非常理想。但由于機立窯采用濕法成球、深暗火煅燒、大風大料的特殊工藝,都存在著“煙氣濕度大,排放溫度低,含塵濃度高、腐蝕性氣體、溫差變化大”等難點,因此,給袋除塵器的應用和管理帶來了相當大的困難。水泥企業特別為“濕、蝕、費”三大問題所困擾,對使用布袋收塵器存在著進退兩難心理。
    “濕”首當其沖。通常預加水成球水分含量達到12%左右,在煅燒過程中又要將水分從煙氣中排出。當煙氣排放溫度低于露點時,水霧混合著高濃度的粉塵,沾積在布袋上,就會產生“糊袋”現象,布袋的透氣通道被封閉,窯內煅燒時的煙氣無法排出,導致窯內通風不暢,窯就無法正常煅燒。除塵器的通風性能被“結露”破壞了。
    “蝕”是嚴重妨礙除塵器正常使用的難點之二。煙氣中有CO2、CO、SO2、NOx、氯化物、氟化物等腐蝕性成分。由于深暗火煅燒,使得煙氣濕度大且熱工制度不穩定,帶酸性物質長期附著在除塵器本體和各路管道上,對以鋼材為主要材料的除塵器侵蝕性極大;又由于礦化劑的作用,氟化物所形成的氫氟酸對常用的濾袋具有極強腐蝕性,如管理不好,一年需要耗資十多萬元。
    “費”就是投資大,運行費用高。一臺Ф3.2×11m的機立窯,如果根據90000m3 /h煙氣排放量來設計除塵器的容量,反吹風結構除塵器通常一次性綜合投資需70萬元左右;為了防止結露,運行中需要提高煙氣進口溫度,煤耗要增加100大卡左右的熱量。為克服布袋結灰阻力增加,主要動力配置110kW甚至更高;每噸熟料一般要增加6度電耗;由于腐蝕問題,設備運行一段時間后需要再次投資;再加上每年的維修費和布袋費用等,企業的負擔很重。
    另外絕大部分用立窯煙氣處理的玻纖袋式除塵器為長方形結構,采用上部進風,所有的煙氣帶著各種粒徑的粉塵經濾袋過濾后進入粉塵落入灰斗,過濾后的廢氣經排風閥,排風連接管,排風主管,主風機、煙囪排入大氣。這種結構不僅占地面積大,造價高,而且在運行過程中含塵氣體很難均勻進入各室,靠近進氣口和遠離進氣口的處理量相差很大。難控制清灰時間。另外煙氣中帶有的紅料球進入濾袋后很容易燒壞濾袋。
    針對濕、蝕、費三大困擾問題,水泥機立窯煙氣處理需要尋求既經濟又實用的技術,使它能貼近立窯煅燒工藝,增強與生產的親和力,進而提高節能降耗的技術檔次。為了探索投入費用少、使用壽命長、運行成本低、安全又穩定的環保技術,在日本A.bition公司的技術支持下,我公司立足于應用,貼近工藝,通過大量的綜合技術改造,推出了ALB系列立窯布袋除塵器,使上述目標一一得以實現。
    2 ALB立窯布袋除塵器
    2.1 工作原理
    其工作原理是:含塵煙氣由頂部的進風煙道垂直進入收塵器下部的灰斗,由于各除塵室相對于進風口為等距離周向布置,煙氣可均勻地進入各室,粗顆粒由于慣性作用直接落入灰斗形成預分離,細顆料經濾袋內表面過濾后吸附在濾料表面。煙氣通過濾袋子?后進入袋室,然后匯入出風管,由排風機排入大氣。當粉塵在某室濾袋內表面附積到一定厚度后,將導致系統阻力的增加。這時清灰系統將按設定的程序啟動反吹風機,關閉該室排風閥,停止該室的過濾,同時打開該室反吹風閥,反吹風經反吹風管、反吹風閥、通風槽進入該室,濾袋在反吹風的作用下縮癟(一次縮袋)。經短暫間隔,待粉塵完全落入集灰斗后,該室反吹風閥關閉,排風閥打開,重新進入過濾狀態,濾袋瞬時鼓漲(一次脈動),已松動變癟的塵餅在自重及濾袋抖動的作用下落入灰斗。排風閥再次關閉,濾袋在其它袋室的負壓抽吸作用下縮癟(二次縮袋),排風閥再次打開,濾袋再次鼓漲清灰(二次脈動)。兩次縮袋脈動清灰更適合又細又粘難于清灰的立窯袋式除塵器清灰。
    2.2技術特點
    2.2.1磚混結構優化設計
    設備殼體材料的選擇
    (1)磚混結構替代鋼結構,從本質上改變了材料結構及除塵器的運行環境,首先可以節省大量的鋼材、運費、安裝費等,所用的大量材料均是水泥企業比較容易得到的。與鋼結構的袋式除塵器相比節省投資近20%。
    (2)磚混結構改善了運行環境,貼近立窯的煅燒工藝,降低了企業因使用除塵器而增加的經濟壓力。鋼結構除塵器的自身條件決定受理的煙氣溫度普遍要高(下限溫度控制在70℃左右)。因為其導熱系數高,部分熱量被快速散發,雖然用了較多的保溫材料也難以遏止。而磚混結構的導熱系數低,不僅不會讓熱量很快散發,而且具有較強的吸熱貯能作用。當高溫煙氣經過除塵器時,墻體將熱量吸收并貯存起來,當煙氣溫度低時又自動地釋放出來,使除塵工作腔體的溫度得到適度調劑,使煙氣溫度形成相對恒定性。磚混結構布袋除塵器設定的下限溫度只需60℃。和鋼結構布袋除塵器相比,這寶貴的10℃正是機立窯最受益的工況條件。因此機立窯不必大幅度改變煅燒工藝,配熱也不需較大的增加,基本貼近了原先的煅燒工藝,使立窯節能降耗有了基礎保證。同時采用磚混結構,進入除塵器的大量含塵水氣首先在除塵腔體內進行氣固分離,凈化的氣體一部分在除塵腔體內氣化后被排空,一部分被墻體所吸收,這樣就減少了對布袋的侵蝕。當高溫煙氣進入除塵器腔體內,使水氣快速氣化排空,墻體貯存的水分子又被釋出,周而復始,使腔體內有個相對恒定的溫度與濕度,減小了布袋結露的可能性,保證了除塵工作的阻力系數。實踐證明磚混結構具有極其優良的保溫性能和吸濕功能,以及對抗結露的功能,與立窯煅燒工藝有較強的親和力。
    (3)磚混結構大幅度降低除塵器的維護費用。機立窯煙氣對除塵器的腐蝕給水泥企業造成很大的經濟壓力。近幾年來,有的企業重復投資三、四次之多。一部分是因環保要求提高而更新換代;但多數是因為設備大面積腐蝕,無法修補而被迫再次投資。而且因為腐蝕,企業每年花在設備大修和更換布袋上的費用也比較大。采用磚混結構從根本上緩解了這方面的壓力,因其抗腐蝕能力強,可做到一次投資,終身受益,除少量因引入管道而作適度維修外,設備本體的維修費用幾乎是零。由于有較好的吸濕功能,水氣無法滯留在腔內,收集的粉塵較干,這就大大減少了使用其他結構布袋收塵器所帶來的重復投資和高額維護的風險。
    抗震、防開裂優化設計
    在機立窯上使用磚混結構除塵器同樣會有兩大技術問題。一是多變的工況、無規則的熱脹冷縮會使墻體開裂;二是本體上大量預埋件與磚混結構結合,其膨脹系數差異和接受差異都會產生脫離現象。ALB立窯布袋除塵器從以下幾個方面著手解決上述問題:
    (1)采用圓筒形結構,不僅占地面積小,而且從整體結構消除了長立體形結構除塵器的四角和內外墻交接處易開裂、抗震差的缺陷。
    (2)整體框架結構設計。運用“統一表面張力”和“整體應力平衡”兩大工藝手段,使除塵器成為一個堅固的整體。在除塵器灰斗、上下花板和檐口等處設有鋼筋混凝土圈梁,基礎立柱設框架,在內外墻交接處設構造柱,構造柱上下端箍筋加密,且與鋼筋混凝土圈梁連接,圈梁采用現澆混凝土,使圈梁、框架、構造柱形成整體,避免了因地基不平衡下沉而開裂和提高了抗震能力。
    (3)采用輕質砌筑材料(如P型燒結多孔磚、輕質預制件等)。一方面減少整體重量,抗震防開裂;另外提高保溫性能,減少投資。
    (4)采用馬牙槎構造立柱和錨固式預埋件,避免開裂和減少漏風。
    (5)采用鋼絲網灰及特種纖維加水泥沙灰抹內墻,增加了墻面的整體強度,有效的控制了墻面的開裂問題。
    2.2.2節能技術優化設計
    一臺Ф3×11m機立窯配置的鋼結構除塵器所設計的大引風機,其動力一般配置110kW電機。而ALB立窯布袋除塵器配置的主風機遠小于鋼結構除塵器,而且運行中窯面通風良好,經常保持300~400Pa的負壓。其根本原因是運行過程中整體阻力小。
    采用Emc清袋系統、二次縮袋反吹風脈動清灰技術  
    實現節能首先應確保運行阻力低。立窯布袋除塵器的設計阻力,一般都在1200Pa,但隨著設備的運行,粉塵在布袋上逐步增厚,阻力也相應增加。當阻力接近引風機全壓時,氣流從布袋上很難通過,煅燒產生的煙氣被迫大量從窯面溢出,窯面倒煙,嚴重時會使窯工中毒,因此,布袋的清灰功能是除塵器關鍵技術之一。目前廣泛采用的是反吹風和脈沖二大類,定時定阻實施清灰。ALB立窯布袋除塵器在設計上采用Emc(最小能量原則)清袋系統和輔助定時定阻反吹脈動清灰。在特定的工作環境中,粉塵會從布袋上連續不斷地脫落下來,使設備整體阻力保持在2200Pa以下,確保窯面通風良好,又使除塵器能穩定運行。
    采用煙氣調節技術
    ALB立窯布袋除塵器設定的煙氣工作溫度為60~200℃。但立窯煅燒產生的煙氣經常突破這一范圍。低于它要“糊袋”,高于它要“燒袋”。只有對煙氣進行調質處理,把非規范煙氣調教整?到規范煙氣,除塵器才能安全穩定地運行。當窯面明火時(如塌窯、偏火、返火),PC機指令風機打開調風閥引入定量冷風,緩解高溫煙氣;若意外出現超高溫時,自行關閉進氣閥門,煙氣從旁路聯鎖閥臨時排空。如低于設定溫度時,PC機指令立窯鼓風機加大風壓“提起底火”,同時除塵器引風機加大風壓“把火拔起”,雙管齊下,上下貫通,同時調整,下降的煙氣溫度會及時回升。加上反吹用風也從凈氣管中引入具有一定溫度的氣體,促使所有進入除塵器的煙氣溫度設定的工作溫度范圍內。
    采用精確的系統控制 
    立窯煅燒過程中時常會發生突發情況,需要及時、準確、無誤地采集瞬間的概況信息。如果信息采集滯后,布袋的安全性就會令人擔心。ALB立窯布袋除塵器采用西門子PLC系統控制。不僅窯面煙氣的真實情況可以幾乎同步地反映到微電腦上,電腦立刻及時正確處理,使除塵器的安全運行得到保證。而且內置記錄儀,可根據需要調閱和打印各種運行參數,幫助用戶采用智能化管理。
    2.2.3防二次吸附技術
    國內采用圓筒立窯布袋除塵器的廠家在使用過程中,普遍發現清灰下的粉塵又迅速的吸附在濾袋上,甚至發現粉塵在布袋里“沸騰”現象。這是由于濾袋較長,粉塵下落到集灰斗要一定的時間,另一方面,煙氣是由下而上運行和落灰方向相反。當清下的粉塵還沒有下落到集灰斗時,遇到由下而上的煙氣就會被重新揚起,從而發生二次吸附現象。
    我公司的ALB立窯布袋除塵器采用防二次吸附技術。每個室在反吹清灰后,并不是立即啟動該室進行工作,而是間隔一定時間后,讓清下來的粉塵完全降落到集灰斗后才重新啟動該室進行工作。從而消除了二次吸附現象。
    同時和傳統的玻纖袋除塵器相比,采用下部進風,煙氣在下灰斗內完成預分離,降低了煙氣的含塵濃度,這樣清灰周期變長,清灰頻率降低,也有效的降低了清灰能耗。
    2.2.4除塵系統的的優化
    水泥熟料從窯底卸出時溫度很高,帶有大量的熱量,同時還有很強的吸濕性,工況比較差的煙氣可以利用熟料的這種特點為立窯煙氣調質,調質后的煙氣即可以滿足袋除塵所需的條件。具體方案是:將立窯煙氣通過熟料庫后再進除塵器,另外在熟料卸料口安裝一風罩,既解決了卸料口的揚塵問題,以采集了部分熟料的部分熱量,有效的利用了熟料的余熱及熟料的吸濕性既降低了煙氣的水份,同時提高了煙氣溫度。這樣立窯底火可以相對較?較深,從而可以間接的節約了煤耗。另外還可以配用一臺小型熱風爐用來提升立窯的溫度,則效果更為明顯。
    2.3細節設計
    2.3.1檢修門的改進
    檢修門漏氣是除塵器最為常見的問題。在立窯除塵器上,靠近檢修門處也是腐蝕最為嚴重的,因此檢修門能否密封嚴實最為關鍵。傳統的檢修門密封條都是鑲嵌在門上,關門后是否密封看不到摸不著。將檢修門密封條鑲嵌在門框上,采用外扣壓緊式結構,關門后密封嚴實性可以一目了然,而且可調,開門關門快捷方便。
    .3.2各類閥門優化設計
    反吹風式除塵器的閥門在整個立窯除塵系統中是相當關鍵的,一是使用量大,一般6個室的除塵器正常要用20多個閥門;二是作用重大,如果閥門不能開啟,輕者會導致除塵器堵塞,重者糊袋、燒袋,除塵器失效。閥門關鍵之處就是閥板能否靈活轉動。傳統閥門主軸采用軸瓦支承,軸瓦支承焊接在閥體上。由于焊接的變形、高溫煙氣造成的熱變形、腐蝕等,閥板轉動不靈活,時??ㄋ?。改進后閥門閥板主軸兩頭都用外球面球軸承座支承,并考慮了閥門自身的密封。外球面球軸承座離開閥體,不受高溫煙氣的影響,而且外球面球軸承座安裝位置可調;外球面球軸承座還有一個重要的優點,那就是在主軸翹曲和軸承座中心軸線有一定角度時,仍能轉動自如,效果非常好。
    3 應用實例
    四川某水泥廠,四臺年產60萬噸水泥的φ3.2×11m窯全部采用ALB立窯布袋除塵技術。其中二臺是在原先鋼結構基礎上進行的ALB核心技術改造。其改造效果如下:
    首先從動力消耗上講,每小時單臺節省電耗20kW,全年按運行300天計,四臺全年可節電費30萬元;其次從設備大修、更新換代、布袋損耗、增加配熱算來將,原來每臺每年平均花費50萬元,現在基本上得到解決。
    幾年來,ALB立窯布袋除塵器已全國二十多個省市100多家水泥廠得到廣泛使用,都取得了投資省、標準高、容量大、拒腐蝕、抗結露、費用低以及安全可靠的效果。
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