窯尾反吹風袋式除塵器設備節能升級改造

牛志遠（河南中材環保有限公司，河南 株洲 412000）

1 存在的問題

公司原有長興南方水泥5000t/d窯尾反吹風袋式除塵器BFRS1000-2×13（見圖1）設計風量93萬m3/h，過濾面積為28260 m2，全壓-4000Pa，主要負責新型干法水泥生產線窯尾廢氣收集。從2004年投產至今已有17年，該除塵設備結露銹蝕漏風、阻力偏高、電耗過大、標況下粉塵排放30 mg/m3（原設計粉塵排放50 mg/m3）不能滿足現行《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB 4915—2013）中規定的窯尾廢氣粉塵排放濃度限值要求（20 mg/m3，重點地區限值為10 mg/m3，部分地區限值甚至達到5 mg/m3）。

圖1 原袋式除塵器

綜合以上因素，為了實現達標排放，保證水泥生產的正常運行，必須對現有窯尾除塵器設備進行改造，達到降低設備阻力，延長濾袋壽命，保證出口顆粒物排放濃度≤10mg/m3，滿足當地環保排放標準。經現場調研，除塵器目前主要存在問題如下：

（1）濾袋面積大，維護成本高。大型反吹風袋式除塵器為內濾、下進風方式，濾袋多采用直徑Φ 300mm，長7～15m的大型濾袋，同時其內濾式的結構及超長的濾袋也決定了不可能取高的過濾風速，風速一般0.6m/min左右，濾袋維護成本相對較高。

（2）設備阻力高，能耗大。大型反吹風袋式除塵器做為上世紀70年代開發的技術，清灰壓力低，且容易形成死角，清灰不均勻，清灰效果不理想，造成除塵器壓力損失過大（一般在2000Pa），對濾袋壽命也有影響，風機電耗較大。

（3）設備漏風嚴重。設備經過多年運行，袋室內部風速較低，易結露腐蝕，檢修門密封條老化，因此造成殼體腐蝕漏風。

（4）結構復雜維護檢修不便。反吹風袋式除塵器其反吹風系統包含提升閥、清掃閥、反吹閥、加壓閥，結構復雜，可靠性不高，特別是，如果反吹風系統在兩室的中間進風管道上部，其維修很不方便；濾袋的懸掛裝置也比較復雜，拆裝也很不便。

（5）提升閥不靈活。提升閥電磁閥損壞或漏氣。

2 改造方案的確定

反吹風袋式除塵器多為內濾、下進風方式，雖然清灰系統不消耗壓縮空氣，但是以犧牲清灰效果為代價的。通過LJP脈沖袋式除塵器和反吹風袋式除塵器比較（表1），脈沖袋式除塵器采用啟閉快速淹沒式脈沖閥，能產生更強的清灰效果；通過簡化氣路系統，以達到降低清灰壓力的目的（清灰壓力0.3 MPa），使其設備自身阻力大幅度降低，達到了降低運行能耗的目的。

表1 除塵器參數對比

本方案在不改變除塵器工況和風量的前提下，結合最優化的設計，保留原有反吹風袋除塵器的進出氣煙道、殼體、灰斗及相應的輸灰鎖風系統等部件，拆除原除塵器各袋室濾袋、吊裝裝置等內部構件，改造成為一個純LJP脈沖袋式收塵器。過濾面積從原28260m2減少到19905m2，該方案具有占地面積少、投資低、工期短、使用壽命長、運行費用低等優點。

3 改造技術措施

拆除現有除塵器濾袋、吊裝裝置等內部構件，安裝新設計的噴吹單元、凈氣室的箱體、平臺樓梯欄桿等，尤其是為了降低濾袋破損，在進風口處對氣體均布裝置進行優化并運用氣流模擬分析技術對設備內部流場進行模擬，有效改善氣體流場的分布。具體做法：

（1）保留原反吹風袋除塵器殼體部件。保留灰斗、進出氣煙道、殼體側板、輸灰鎖風系統等。

（2）改造沉降室。將原反吹風袋式除塵器入口2×3個袋室改造為沉降室。拆除除塵器這6個袋室內部濾袋、袋座板及吊裝裝置等，同時對內部主結構進行支撐加固，增加導流板、折流板等設備部件，同時將原斜隔板進行利舊改造。由于含塵氣體中顆粒較大的粉塵由于重力、碰撞、慣性作用，從而達到塵氣分離。

（3）設計合理的導流均風技術（見圖2），對設備內部進行流線模擬分析，以此結合LIP新型均風結構來改善內部氣流分布，進一步降低設備結構阻力，盡量保證每個室的每條濾袋進風均勻。

圖2 除塵器內部流線圖

（4）改造除塵器本體。拆除原反吹風袋除塵器其余2×10個袋室內部濾袋、袋座、吊裝裝置等全部部件，拆除殼體頂蓋（除頂梁外）。每個袋室上部安裝新的凈氣箱體（見圖3），凈氣箱體模塊化結構設計，為了減少現場的安裝工作量，更重要能保證質量和減少現場焊接變形，每個凈氣箱體已在工廠內將花板、噴吹管、測壓管和檢修門等部件裝配好，既縮短改造工期，又降低安裝成本。

圖3 凈氣箱體示意圖

（5）封堵反吹風管道。大型反吹風袋式除塵器為了減少反吹風和處理風之間的溫差，有效地防止濾袋結露，反吹風風源采用凈化后的熱空氣，形成閉路循環。而脈沖袋式除塵器清灰采用壓縮空氣，因此需要封堵反吹風機吸風口和反吹風機吹風口。

（6）改造原袋除塵器清灰閥系統。改造前收塵器共26個倉室，每個倉室設置一套提升閥和反吹風閥。改造后共20個袋室，每個倉室的風量比原來增大30%，原提升閥過濾風速相應升高30%會增加機械阻力，拆除原反吹風管道，改反吹風閥為提升閥共同作為出氣口閥使用，更換損壞電磁閥，從而實現離線清灰，過濾氣體通過出氣口閥進入原出風通道。

（7）安裝新的氣路系統：氣路系統設計有足夠容積的貯氣包加上儲氣包之間的直接聯通，確保在清灰時有足夠的補氣能力。氣路元件之間采用撓接頭或伸縮管聯接器聯接，耐壓好壽命長，且有熱伸縮自調整作用。

（8）優化噴吹系統：設計的噴吹管上設計有噴吹短管，可以很好地起到引流作用，盡量減少壓縮氣源的不必要浪費，達到最好的噴吹效果。

（9）濾袋的選用：為實現粉塵濃度超低排放的要求，濾袋的選擇和使用顯得格外重要，該項目選用玻纖覆膜濾袋。濾袋安裝后，應當做一次熒光粉檢漏試驗，并采取措施將所有被發現的泄漏點密封好。

（10）選擇合適的袋籠：袋籠是袋除塵器另外一個重要的部件，其直線度與焊接質量的好壞直接關系到濾袋的壽命。本次設計的袋籠為24根豎筋，兩節結構，縱筋支撐間距在150mm左右，這樣可以很好地保護濾袋；袋籠的豎筋與縱筋的焊接采用一次全自動焊接。另外在袋籠的頂部設置有保護套，可以保護袋口不被破壞。

（11）修補設備的氣密性：檢修門采用專用中空U形硅膠密封條，不但密封性能好，且耐高溫抗老化；對收塵器殼體、煙道進行修繕。通過該部分的工作，使得設備漏風率低，避免殼體內部腐蝕。

（12）重新安裝除塵器頂蓋，對改造新增部分進行保溫，確保除塵器的正常運行與外觀平整美觀。

（13）在收塵器進出口處安裝新的差壓變送器，用來檢測布袋前后壓差，監測過濾器工作狀態，可以實現壓差自動清灰。

（14）安裝新的清灰控制儀：更換新的控制系統，根據設備運行情況設置清灰參數，對除塵器的智控功能及清灰方式進行合理設置，能夠實現中控的一鍵式操作，操控性較強，減低用戶的工作強度。

4 改造后效果

改造和調試共歷時18天，改造前后收塵技術參數對比表2，改造特點如下：

表2 改造前后收塵技術參數對比

（1）由于改造原反吹風袋除塵器的6個袋室為沉降室，具有良好的預收塵作用，大大減少濾袋的粉塵負荷，減少清灰頻率，同時大大提高濾袋的使用壽命。

（2）采用高效脈沖袋式除塵器，設計Φ160mm×7500mm濾袋，減少過濾面積，節約濾袋投資。

（3）充分利用原提升閥和反吹風閥系統，可實現離線清灰，保證清灰效果。

（4）采用專用中空U形硅膠密封條，壓縮量大，定位準確，密封性能好。

（5）不增高設備，不增加原設備載荷，對改造空間要求低，無需對原設備進行額外加固。

（6）清灰過程的濾袋一次漲縮為脈動沖擊，大大提高清灰效果，保證了粉塵的剝落和清除。

（7）降低系統壓差，風機電耗減少。

由此實現水泥行業超低排放的同時，節約能耗，產生的環保效益和經濟效益同步并進。