5 000t/d 水泥窯尾袋除塵器的改造

韓德夫

1 前言

現階段國家環保力度不斷加大，沿海經濟發達地區和四川、河南等省分別出臺了水泥窯超低排放標準，提出水泥行業煙氣治理超低排放目標值，要求顆粒物的排放濃度≤10mg/m3（標）。面對國家越來越嚴格的排放標準，早期設計的袋除塵器已不能滿足現在的排放標準，對其進行改造勢在必行。本文以中材天山水泥有限公司5 000t/d窯尾袋改袋的成功實踐為例，闡述我公司的改造方法。

2 改造方案

此次改造的基本思路是在不改變原有工藝流程的原則下，依據目前袋除塵器的運行情況進行改造，實現投資少、阻力小、排放濃度低等目標。

2.1 改造方案的比選

原有袋除塵器的設計風量為820 000m3/h，配備4 160 條?160mm×6 000mm 的濾袋，過濾面積為12 540m2，過濾風速1.09m/min。本次改造設計風量增大到880 000m3/h，為滿足粉塵排放濃度＜10mg/m3（標）的要求，將過濾風速調整為0.8m/min，需要的總過濾面積為18 328m2。為滿足過濾面積要求，共有3種方案可選：

方案1：更換更長的濾袋。經計算，只有將除塵器所有的4 160 條濾袋全部更換為?160mm×9 000mm濾袋，才能確保總過濾面積和過濾速度。

方案2：增加原有規格濾袋的數量，經計算，需增加1 920條?160mm×6 000mm的濾袋。

方案3：調整濾袋長度，增加濾袋數量。

原袋除塵器已使用了所有的殼體空間，布局為2列，每列5個袋室，每個袋室416條濾袋。如果采用方案2，需要新增袋室，經分析，如果增加袋室，只能放置在除塵器入口或出口，而除塵器的入口和出口均已無空間布置新的袋室。方案3相對方案1新增的殼體高度小，設備鋼耗少，更加經濟。另外，方案1 選用9m 超長濾袋，原除塵器殼體結構難以保證濾袋的使用性能。但如果更換為超長濾袋低壓行噴吹除塵器，則需要進行相應的結構改造，費用將大大增加。綜上比較，優選了方案3（見圖1）。

圖1 窯尾改造方案圖

為了降低改造成本和減少拆除成本，保留了原袋除塵器的基礎、排灰系統、灰斗、收塵器殼體，僅拆除原袋除塵器頂部的噴吹箱。針對改造風量增大、濾袋布置空間有限的問題，經過現場勘查和數據比較，我們決定拆除原袋除塵器殼體內沿氣流方向的橫撐，重新調整濾袋布置，將每個袋室的濾袋數量由原來416 個增加到456 個，同時采用?160mm×8 000mm 的濾袋，將過濾風速降低到0.8m/min 以下。原袋除塵器及改造后除塵器參數見表1。

表1 窯尾改造設計參數

2.2 殼體改造

由于拆除了原袋除塵器殼體內沿氣流方向的橫撐，原殼體端板需進行強度校核。拆除原殼體端板部分保溫材料，測量原殼體端板的主筋為10 號槽鋼，間距為2m，加強筋強度校核不能滿足殼體耐壓要求，需對殼體進行補強。如果在殼體端板內部進行補強，增加的型材距離濾袋間距僅為90mm，容易損壞濾袋，且施工作業難度大。綜合考慮后，我們決定在殼體端板外部進行補強，將原端板主筋處保溫材料拆除，在其原來端板的主筋處增加型材，組成組合截面，提高強度。由于業主停窯時間短，改造工程工期緊張，在外部進行補強工作可以利用除塵器整體保溫層制造時間進行，避免占用改造工程工期。

原袋除塵器的噴吹箱采用頂部換袋結構，由于頂部換袋結構的噴吹箱人孔門尺寸大、壓蓋不嚴、密封膠條老化等問題，造成噴吹箱漏風率高。而室內換袋結構的每個袋室只有一個比較小的側面人孔門，且采用雙層檢修門，漏風率要遠遠低于頂部換袋結構。所以此次改造采用了室內換袋結構配以雙層檢修門，同時加強對除塵器本身和除塵系統中其他設備和管道的密封，可將漏風量降到最低。

由于工期緊張，安裝時采用模塊化安裝，吊裝前在地面上對凈氣室和噴吹單元進行預組裝，再整體吊裝坐落于殼體頂部，減少起吊次數和高空作業施工焊接量。

2.3 濾袋的選擇

水泥窯尾除塵器濾袋一般使用玻纖覆膜或P84 濾料。P84 濾料性能優良但價格昂貴，玻纖覆膜濾料耐溫、耐濕、耐腐蝕、“表面”過濾性能高，但不耐折、易損壞。此次改造選用了復合P84覆膜濾料，該濾料具有以下三個顯著特點：

（1）能夠在260℃溫度下長期使用，具有足夠的溫度空間以應付停機與意外事件等。

（2）在酸性廢氣及堿性粉塵環境下，有很好的化學穩定性。

（3）過濾效率高。覆膜濾料主要是通過微孔PTFE薄膜進行表面過濾。微米級的孔徑使覆膜濾料幾乎能截留含塵氣流中的全部粉塵，具有極高的過濾效率，可將灰塵截留在濾料表面。過濾的粉塵很容易從薄膜表面清除，清灰效果好，使用的清灰壓力強度較低，從而提高了濾料的使用壽命，并可顯著減少除塵器的檢修工作量，降低運行成本。

根據實驗及CFD 模擬驗證，普通3″脈沖閥在低壓（0.2～0.3MPa）噴吹條件下，袋長8m 的濾袋袋底的壓力與普通濾袋（6m）比較，并無太大變化，其產生的振幅，足以將濾袋表面的粉塵清除。

3 改造效果

中材天山水泥窯尾技改項目提前順利完工，在運行一段時間后，我們對系統運行情況進行了核驗，粉塵排放值得到了當地環保部門認可。考核結果優于原定的考核目標，低阻力、低排放、低能耗等一系列優勢完全得以體現，驗證了設計方案的可靠性和優越性。本項目的成功運行，展示了一個用最低的經濟成本完成二次袋除塵器改造的新方法，能適應日趨嚴格的環境保護法規。