淺談雙膛石灰窯尾氣除塵設(shè)計

文 // 吳碧容 諶宏波 寶鋼工程技術(shù)集團有限公司

淺談雙膛石灰窯尾氣除塵設(shè)計

文 // 吳碧容 諶宏波 寶鋼工程技術(shù)集團有限公司

雙膛窯技術(shù)是一種以低熱值煤氣為燃料生產(chǎn)活性石灰的技術(shù)，因本體結(jié)構(gòu)簡單、石灰質(zhì)量高、運行費用低等諸多優(yōu)點，近幾年應(yīng)用非常廣泛。青海3座石灰窯正是采用這種窯型，單座窯日產(chǎn)450t低生燒、高活性度石灰，經(jīng)烘干后作為原料再向電石生產(chǎn)車間供應(yīng)。

為滿足國家日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，也為了給雙膛窯的正常生產(chǎn)提供保證，雙膛窯尾氣除塵系統(tǒng)的設(shè)計至關(guān)重要。

1 設(shè)計參數(shù)

青海石灰窯燃料采用電石爐尾氣和天然氣雙燃料系統(tǒng)，其中電石爐尾氣需進行除塵、除焦油凈化處理。雙膛窯尾氣的主要成分是燃燒煙氣、石灰石分解氣體和過剩空氣等，尾氣量隨窯產(chǎn)能波動也隨之波動。設(shè)計參數(shù)如下：

（1）每座窯標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的尾氣產(chǎn)生量為：55000Nm3/h。

（2）窯頂尾氣溫度：平均120℃。

（3）尾氣的成分（體積濃度%）：CO2占0.7%，H2O占0.364%，N2占0.951%，O2占0.89%，CO占0.25mg/Nm3(at 10%O2)。

（4）露點溫度：44℃。

（5）含塵濃度：≤8g/Nm3。

（6）粉塵比重：1t/m3，粉塵有CaO、SiO2和硫化物等。

2 除塵系統(tǒng)流程

2.1 尾氣系統(tǒng)

窯尾氣離開窯筒后，經(jīng)下降管至三通換向閥，在三通換向閥前管路上設(shè)置溫度檢測裝置，并設(shè)定上、下限值。在除塵器入口管道上設(shè)一個冷風(fēng)閥，冷風(fēng)閥一端與尾氣除塵管道相接，另一端與大氣直接相通。正常情況下窯尾氣經(jīng)布袋除塵器過濾，凈化后的煙氣再經(jīng)變頻離心風(fēng)機和排氣筒排放；特殊情況下窯尾氣經(jīng)旁通管道和排氣筒直接排放。

除塵系統(tǒng)流程如圖1。

圖1

三通換向閥前管路上的溫度值設(shè)定原則如下：

（1）下限值根據(jù)窯尾氣的露點溫度來設(shè)定，下限值要高于露點溫度。若尾氣溫度低于下限值，為防止除塵器布袋粘袋，尾氣直接走旁通。

（2）上限值根據(jù)所選布袋除塵器濾料的耐溫來設(shè)定。若檢測溫度高于上限值，為保護除塵器布袋，冷風(fēng)閥自動開啟，在窯尾氣中混入室外冷空氣。

當(dāng)窯尾氣中含有大量水蒸氣時，窯尾氣經(jīng)旁通管道和排氣筒直接排放。原因如下：水蒸氣易于在空氣中與粉塵結(jié)合，附著在除塵器布袋表面，使布袋板結(jié)老化，過濾效果降低，而且減少布袋的使用壽命。在開窯初期，由于尾氣中的水蒸氣含量大，為防止尾氣通過除塵器結(jié)露，板結(jié)布袋，窯尾氣直接經(jīng)旁通排出水蒸氣。當(dāng)窯尾氣溫度升至設(shè)定下限值后，才經(jīng)三通換向閥改道至布袋除塵器過濾。

2.2 粉塵系統(tǒng)

布袋除塵器大灰斗下設(shè)有螺旋輸送機，除塵器和螺旋輸送機都布置在風(fēng)機房屋面上，儲灰倉布置在風(fēng)機房室外地坪上。窯尾氣經(jīng)布袋除塵器過濾后，粉塵進入除塵器大灰斗儲存，當(dāng)大灰斗中的粉塵到達高料位時，螺旋輸送機自動運行，將粉塵經(jīng)溜灰管送至儲灰倉儲存。儲灰倉中的除塵灰定期用真空吸引罐車外送至水泥廠，用作水泥原料。

3 技術(shù)特點

3.1 窯尾氣溫度低

雙膛窯采取并流蓄熱方式，利用兩個窯膛周期性交替煅燒石灰石來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石灰，煅燒和氣體的流動方向階段性地交替發(fā)生。石灰窯排放出的尾氣與進入石灰窯的燃燒空氣通過預(yù)熱區(qū)的石灰石進行熱量交換。預(yù)熱區(qū)中的石灰石起著蓄能裝置的作用，在第一個循環(huán)中，預(yù)熱區(qū)的石灰石從排出的尾氣中回收熱量；在第二循環(huán)中，石灰石將所蓄積的熱量返還給燃燒空氣。當(dāng)一個工作周期結(jié)束后，兩個窯膛進行換向操作。

由于雙膛石灰窯回收了所有尾氣的大部分熱量，這極大地降低了石灰窯的能耗。離開窯筒的正常尾氣溫度120～140℃，極端高達170℃。

3.2 除塵器濾料

雙膛石灰窯尾氣及粉塵具有如下性質(zhì)：

（1）石灰粉塵為堿性。

（2）石灰粉塵為親水性粉塵，易吸收煙氣中水分而水解，易吸水變硬變黏。濾料因粉塵水解工作不正常，形成糊袋現(xiàn)象。

（3）煙氣中含水體積濃度為0.364%vol。

針對尾氣及粉塵性質(zhì)，綜合考慮使用壽命、投資等因素，選定諾梅克斯作為濾料。這種濾料具有耐堿性能很強，可在204℃的溫度下連續(xù)操作，具有極佳的高溫穩(wěn)定性，不直燃也不助燃等特點。

3.3 風(fēng)機變頻調(diào)速

為了維持布袋除塵器的入口壓力穩(wěn)定，除塵風(fēng)機采用變頻調(diào)速。基于這點原則，風(fēng)機根據(jù)窯的工藝要求分為三個調(diào)速控制階段，即正常窯循環(huán)煅燒時、煅燒期間向窯內(nèi)加料時和窯膛切換期間。

正常窯循環(huán)煅燒時，窯尾氣量大，此時除塵風(fēng)機轉(zhuǎn)速高。風(fēng)機轉(zhuǎn)速根據(jù)石灰窯產(chǎn)能波動進行調(diào)整，產(chǎn)能大則轉(zhuǎn)速高，反之則低。

煅燒期間向窯內(nèi)加料時，為了防止窯膛內(nèi)灰塵外逸，在打開加料閥門的前幾秒鐘提高除塵風(fēng)機轉(zhuǎn)速以增大加料側(cè)窯膛負(fù)壓；加料結(jié)束后，將加料閥門關(guān)閉，再將除塵風(fēng)機恢復(fù)到窯正常循環(huán)煅燒時的轉(zhuǎn)速。

窯膛切換期間，窯體因助燃空氣和燃?xì)馔蝗煌Ｖ构馐海藭r風(fēng)機轉(zhuǎn)速快速降低。

以上三個階段的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，自動控制模式下可根據(jù)窯的產(chǎn)能狀態(tài)在HMI系統(tǒng)中設(shè)定轉(zhuǎn)速值，也可以在手動模式下通過操作箱設(shè)定轉(zhuǎn)速。

4 結(jié)語

該除塵系統(tǒng)工藝簡單，石灰窯尾氣排放粉塵含量小于20mg/Nm3，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，達標(biāo)排放。

為防止尾氣過快降溫至露點溫度，將石灰窯的下降管以及與除塵器入口間除塵管道設(shè)計了保溫。為防止粉塵板結(jié)，將除塵器大灰斗和儲灰倉設(shè)計電伴熱和外保溫。目前除塵系統(tǒng)運行兩年，無粘袋和堵灰現(xiàn)象發(fā)生。

除塵灰采用真空吸引罐車運至水泥廠，避免二次揚塵。