袋式除尘器集中除尘与新技术应用

2 除尘方案选择
小溪水泥厂毗邻小溪风景区，要求执行一类地区排放标准。经过广泛深入的调查论证，得出以下结论：
(1)水除尘无法实现达标排放，而且也无法消烟，不能采用；
(2)电除尘在极端复杂的立窑工况下使用，存在腐蚀、比电阻不适应等一系列难题，根本无法实现长期稳定高效运行，也不能采用；
(3)只有袋式除尘器能够满足排放要求。
考虑到低压长袋脉冲型除尘器在立窑上使用存在无法克服的技术缺陷，只有除尘器技术成熟、性能可靠，是最理想的选择。究竟是采用集中除尘还是单窑单机除尘器，我们从五个方面进行了综合比较：
(1)总投资：集中除尘只需95万元，较单窑单机少15～20万元；
(2)能耗：集中除尘总体电耗较单窑单机低15%左右；
(3)工艺：集中除尘占地面积小，适合小溪厂的场地条件，有效解决了场地局促的矛盾；
(4)管理维护总费用：人员工资及易损件更换等费用，集中除尘只比单窑单机一半略高；
(5)效果：这是两套方案最大的差别，集中除尘优势明显。
采用集中除尘，烟气温度等参数波动范围小，易于调节和把握。由于两条窑工况的不同时性，两条窑的烟气具有互补性，相当于对烟气进行调质，极端低温和极端高温都不易出现，有效避免了低温结露和高温烧袋现象；也避免了单窑单机方案因控制烟气温度而对立窑煅烧提出的较严格要求，根本不会对立窑产质量产生负面影响与牵制。最终我们选定玻纤袋集中除尘作为两台窑的治理方案。

3 计算与设计
3.1 烟气量确定
由于受客观条件限制，两台窑的实际产量较低，都在6～6.5t/h之间，即总台时13t/h，考虑到使用除尘器后有增产的潜力，设计时按总台时16t/h计算。按有关除尘理论，两台窑总烟气量为55000～65000m3n/h，考虑到开门操作、漏风及富余等因素，设计时总烟气量按70000～85000m3n/h计算。

3.2 除尘器型号确定
综合考虑处理风量、场地条件、压力平衡等多方面因素，我们突破原型号的限制，采用了变型设计系统，最终确定除尘器型号为玻纤袋除尘器，其性能参数如下：
过滤面积 2870m2；
处理风量 86000m3/h；
过滤风速 ＜0.5m/min；
单 元 数 7室；
滤袋条数 714条；
设备阻力 ＜1470Pa；
最高工作温度 280℃；
排放浓度 ＜100mg/m3n；
除尘效率 ＞99.8%；
滤袋规格 180×7400。

3.3 滤材选择
玻纤袋除尘器选用的滤料，原来多采用经Psi配方处理的玻纤连续纤维，该配方以硅油、石墨、聚四氟乙烯为主，其处理后的滤料比素布耐折性提高1～2倍，耐磨性提高2～3倍，厚度一般为0.3mm。考虑到小溪水泥厂废气腐蚀性成分多，我们选用了经RH配方处理的玻纤连续纤维，由于RH配方中引入了耐酸成膜剂，除玻纤滤料曲挠性得以提高外，特别是在高温高湿工况下，滤材寿命得以延长。滤料厚度为0.5mm，最终滤材选用CWF500—RH缎纹玻纤。

3.4 压力平衡计算及风机选择
经计算系统阻力，最终选定风机为Y4—73№13D型，N=110kW。

3.5 回灰问题
为了有效解决废气粉尘中欠烧成分多的问题，我们选择了回灰进生料的方案，但每运行一段时间，需将收回的粉尘一部分掺进熟料，以打破K、Na循环链。

4 除尘器特点及工艺布置
4.1 除尘器特点
该除尘器保留了单机系统的优点，并进行了多方面的改进和创新。其特点如下：
(1)全钢结构，防腐及保温效果好。
(2)全电脑自动控制运行。
(3)定时离线分室反吹风清灰。
(4)进气室结构采用压力自动均衡设计。
(5)混合室采用流量平衡可调节设计。
(6)除尘器进出口、混合室及每台窑的进风管都设有温度监控及自动报警装置。
(7)混合室装冷风阀，高温时可自动补充冷风。
(8)烟道采用节流设计，能进行多种流量组合，能实现开一台窑或二台窑时的流量调节。其工艺布置如图1所示。

5 效果评价
该除尘器自2002年4月初至2002年10日，已连续正常运行7个月，效果非常好，得到小溪水泥厂干部职工的一致好评，被认为是小溪水泥厂自建厂以来最成功的一次技术选择，并被涪陵区环保局确认为涪陵区境内运行最稳定可靠、效果最好的一台除尘器，其效果主要表现在以下方面：
（1）改变了小溪水泥厂浓烟滚滚的面貌，实现了机立窑的无烟无尘生产，使小溪水泥厂由一个环保老大难企业一举成为环保先进企业。

图1
1.2＃机立窑； 2. 2＃窑进气管截断阀 3. 1＃窑进气管截断阀； 4. 2＃窑烟囱截断阀； 5. 混合室；6. LFEF(Ⅲ)除尘器；7. 螺旋输送机；8. 主风机； 9. 螺旋输送机； 10.生料入库提升机

(2)除尘效率高。2002年5月经涪陵区环保局检测，排放浓度为86mg/m3n，完全达到设计及检测要求。
(3)运行十分平稳可靠，连续7个月随主机运转率均达100%，无一次结露糊袋，也没有一条滤袋被烧损。
(4)温度适用范围宽，从运行记录统计看，单窑的正常温度波动范围在43～300℃，混合温度的波动范围在50～220℃。
(5)窑面岗位环境大为改善。
(6)窑内通风得以加强，立窑产量得以提高，从小溪水泥厂产量记录计算，平均总台时已达14～15t/h，单窑平均台时产量提高了0.5～0.8t/h，增产效益足以抵消除尘器运行费用。

6 袋式除尘新技术、新产品开发应用
袋式除尘器的除尘效率最高，并且还能有效捕集对人体危害最大的5微米以下的超细的微小颗粒。近年来，袋式除尘技术有了长足的进步，主机、滤料、自动控制和应用技术的水平都有很大提高，使得袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件有了更强的适应性，并且在加强清灰提高收尘效率、降低消耗、减少故障、方便维修方面达到了一个新的高度。

6.1除尘器主机
袋式除尘器的关键在于清灰，清灰效果决定袋式除尘器乃至整个系统的成败。因此，反吹风等弱力清灰的除尘器从其应用的高潮退了下来，而以强力清灰为特征的脉冲袋式除尘器，克服了传统脉冲除尘的缺点，而其清灰能力强的特性则比传统技术更突出。其优点为：滤袋长（6m或更多），占地面积少，设备阻力小，清灰所需气源压力低，能源少，工作可靠，维修工作量小等，杜绝了弱清灰类除尘器普遍存在的阻力过高现象，在各行业获得日益广泛的应用。
主机的滤袋接口技术有了长足进步，使除尘效率更加提高。我国的袋式除尘器的排放浓度低于50mg/m3n已是普遍现象，低于10mg/m3n范围内也非罕见。过去采取绑扎或螺栓压紧的固袋方式，滤袋接口存在泄漏，使除尘器的除尘效率同滤料相差1～2个数量级。新的固定方式是严格控制花板的袋孔以及袋口的加工尺寸，依靠弹性元件使袋口外侧的凹槽嵌入袋孔内，二者公差配合，密封性好，消除了接口处的泄漏。
脉冲袋式除尘器大型化的趋势明显，性能达到国际先进水平。采用这种设备处理风量96.7万m3/h，排尘浓度为8～12mg/m3，设备阻力低于1200Pa，喷吹压力≤0.2MPa，清灰周期长达75min，滤袋和脉冲阀膜片的使用寿命达三年多，其经济、社会和环境效益都明显好于以往。
袋式除尘器在适应高含尘浓度方面实现突破，能够直接处理含尘浓度1400g/m3的气体，比以往提高数十倍，并达标排放。因此，许多物料回收系统抛弃原有的多级收尘工艺，而用一级收尘取代。例如以长袋脉冲袋式除尘器的核心技术为基础，强化过滤、清灰和安全防爆功能，形成高浓度煤粉收集技术，已成功用于煤磨系统的收粉工艺，并在多家企业推广应用。实测入口浓度675～879g/m3，排尘浓度0.59～12.2mg/m3，效益显著并杜绝了污染。
为了克服自身清灰能力薄弱的缺点，反吹清灰除尘器出现了“回转定位反吹机构”。首先用于回转反吹扁袋除尘器，将其发展为分室停风的回转反吹类型；随后又用于分室反吹袋式除尘器，以一台具有多个输出通道的回转定位反吹阀取代多台三通切换阀，大大降低了漏风量，有利于增强清灰能力，还减少了机械活动部件和相应的维修工作量。在改造在线分室反吹设备时往往配套采用覆膜滤料，加强其粉尘剥离能力。

6.2 袋式除尘器自动控制系统
袋式除尘器的自动控制已普遍采用PLC机，工控机（IPC）也已进入这一领域。中、小型设备多采用单片机或集成电路为核心的控制技术。自控系统的功能更为齐全，对清灰进行程控，自动监测除尘设备和系统的温度、压力、压差、流量参数、超限报警；对脉冲喷吹装置、切换阀门、卸灰阀等有关设备和部件的工况进行监视、故障报警；对清灰参数（周期持续时间等）进行显示。使各控制参数的调节更加方便。