石灰石工業窯爐常用除塵器特點及應用

王勇

（新疆有色冶金設計研究院有限公司 烏魯木齊 830000）

我國工業的快速發展，不僅創造了很多就業崗位，而且還為我國的經濟發展創造出非常強大的推動力。但是工業的快速發展，促使我國的整個環境遭受到一定的污染威脅，特別是工業廢氣的不斷增加，對人們的日常生活、環境等都會產生嚴重影響。如果工業廢氣不經過過濾處理就直接排放到空氣中，空氣中的有害物質濃度上升，被人類及其他生物呼吸到，久而久之就可能患疾病，那么這不僅會對人們的生存造成威脅，而且還會嚴重影響到人們賴以生存的基本環境。

以石灰生產為例，石灰是國民經濟建設不可缺少的重要原材料，不僅用于建筑與道路工程，還廣泛用于冶金、化工、輕工、食品、環保及農業領域。在石灰生產作業過程中，會排放出含有多類型粉塵的煙氣，這些粉塵有一部分是來自于石灰石，還有一部分是通過燃燒而形成的飛灰以及其他細塵。這煙粉塵中有些是未加工的原料產塵、燃料煙塵，有些是石灰產品轉運儲存過程的產品細塵。所以除了石灰加工過程選用清潔的燃料外，還需要對排放的粉塵進行過濾處理，要控制石灰的污染源，在石灰生產過程中要加以控制，粉塵凈化收集的設立，讓焙燒窯爐所產生的煙粉塵廢氣通過除塵器設備過濾，降低污染物濃度。

1 石灰石工業粉塵污染源分析

1.1 排放源

石灰生產過程對環境空氣質量產生影響的主要污染物是煙塵和粉塵，主要產生于物料輸送、煅燒、布袋送風、儲存等生產環節。最大的煙塵排放源是產品料倉除塵廢氣、煅燒廢氣、物料輸送、卸料等。

1.2 污染物種類

在石灰石煅燒廢氣中除煙塵外，還含有NOx和SO2等有害氣體，煅燒料輸送、卸料排放的廢氣主要是粉塵。

排放的煙塵主要產生于系統煅燒廢氣及成品料倉除塵廢氣。排放粉塵多為物料轉運、裝卸、收集過程產生的原料及成品。

參考《逸散性工業粉塵控制技術》、《工業污染核算》等書，石灰生產過程逸散塵排放因子為卸料0.1 kg/t，貯存0.05 kg/t；石灰石輸送轉運粉塵產污系數0.4kg/t，成品轉運和輸送粉塵產生量約0.05kg/t，裝運粉塵產生量約0.125kg/t[1]。

窯爐排放的煙塵、粉塵濃度均高于《大氣污染物綜合排放標準》及《工業爐窯大氣污染物排放標準》時，如果不對這些污染物進行及時有效的處理，那么勢必會導致環境空氣質量的污染現象越來越嚴重。

2 除塵器特點及石灰石窯爐除塵應用

在針對工業窯爐廢氣進行處理時，煙塵及粉塵通常采用除塵器對顆粒物進行有效收集和凈化含塵煙氣。除塵囂設備已經在全國工業企業得到廣泛的應用。經安裝除塵器系統后，室內環境完全可以達到國家規定的粉塵濃度標準。常用的有布袋除塵器、電除塵器、多管旋風式除塵器、濕式除塵器等。本文主要對各除塵器特點及應用進行簡單闡述。

2.1 常用除塵器特點及應用

除塵器是粉塵收集與煙塵治理的主要設備，不同除塵器應用于不同的工況條件，收集不用性質粉塵，以滿足不同的排放要求。選擇合適的除塵方式不但可以有效收集粉塵，凈化含塵煙氣，還可以節省投資和維護成本。

2.1.1 袋式除塵器

袋式除塵器以布袋除塵器為主，除塵器由灰斗、上箱體、中箱體、下箱體、噴吹系統等部分組成。工作原理是含塵氣體由進風道進入灰斗，粗塵粒直接落入灰斗底部，細塵粒隨氣流轉折向上進入中、下箱體，粉塵積附在濾袋外表面，過濾后的氣體進入凈氣排風道，經排風機排至大氣[2]。工作機制為含塵氣體通過除塵濾芯過濾后收集粉塵顆粒經收集清灰，潔凈氣體經過排氣筒排出，除塵率達到99.9%。對脈沖布袋除塵器清灰控制采用PLC微電腦程控儀對排氣閥、脈沖閥及卸灰閥等進行全自動控制。

布袋除塵器適用于捕集細小、干燥、非纖維性微細的塵粒，對處理氣量變化適應性強，具有除塵效率高，可捕捉粉塵粒徑范圍大，結構簡單，運行穩定，安裝維修簡單。最適宜處理有回收價值的細小顆粒物。

袋式除塵器缺點為一次投資高，允許使用溫度低（高溫易燃燒），布袋容易破損，清灰會造成二次揚塵。

2.1.2 靜電除塵器

靜電除塵器工作原理是利用高壓電場使煙氣發生電離，氣流中的粉塵荷電在電場作用下與氣流分離，以利用靜電吸引輕小物體的性質，利用靜電吸附工業粉塵。靜電除塵器的性能受粉塵性質、設備構造和煙氣流速等三個因素的影響。

靜電除塵器自動化程度較高，耗能少，除塵效率高，適用于除去煙氣中0.01～50μm的粉塵，而且可用于煙氣溫度高，壓力大的場合。靜電除塵器主要用于處理氣量大，對排放濃度要求嚴格，對維護管理水平高的大企業，如電廠、建材、冶金等行業。

靜電除塵器缺點為設備一次投資大，設備復雜，占地面積大，操作、運行維護管理要求高，清灰會造成二次揚塵。

2.1.3 機械式除塵器

機械除塵器主要指應用粉塵慣性作用、重力作用而設計的除塵設備，如沉降室、惰性除塵器、旋風集粉器等高濃度的除塵器等，常作為二級除塵系統中的預除塵、氣力輸送系統中的卸料分離器和小型工業鍋爐除塵用。

其優點為造價比較低，運行費用低、維護管理較簡單，結構裝置簡單，可耐高溫。

缺點為對5μm 以下的微粒去除率不高，主要針對高濃度粗顆粒徑粉塵的分離或濃集。

2.1.4 旋風除塵器

旋風除塵器屬于機械除塵器的一種，包括多管除塵器是由若干個旋風子組合在一個密封的箱體內，均屬于旋風類干式除塵器，相對應用較為廣泛。

旋風除塵器造價比較低、維護管理方便，特別適合收集高溫高濕煙氣、耐腐蝕性氣體。旋風除塵器的造價要比現在的脈沖除塵器、布袋除塵器小的多。它的特點是價格低，阻力小，效率高，處理風量大，性能穩定。

旋風除塵器對粒徑在10um 以下的塵粒去除率較低，當氣體含塵濃度高時，這類除塵器可作為初級除塵，以減輕二級除塵的負荷。

2.1.5 濕式除塵器

濕式除塵器由外筒體、內筒體、旋流片、擋水裝置、供水系統等組成。主要用水作為除塵介質，除塵效率一般可達95%以上。其制造成本相對較低，對于化工、噴漆、噴釉、顏料等行業產生的帶有水份、粘性和刺激性氣味的灰塵是最理想的除塵方式。因為不僅可除去灰塵，還可利用水除去一部分異味，如果是有害性氣體（如少量的二氧化硫、鹽酸霧等），可在洗滌液中配制吸收劑吸收。

其缺點為能耗高，用水量比較大，泥漿和廢水需進行處理，設備易腐蝕。寒冷地區要注意防凍，處理高溫煙氣時，會形成白煙，不利于擴散。濕式除塵器在水箱中加入脫硫劑可作為脫硫除塵器使用。

2.2 石灰石工業窯爐除塵方式選擇

在針對石灰石窯爐尾氣進行除塵處理時，根據煙氣腐蝕性、溫度、煙氣對濾料氧化作用、煙氣中水分作用等特點，井下分析選擇除塵器。

石灰石窯爐煙氣量較大，經過煅燒后煙氣溫度較高，煅燒后煙氣均可進行余熱利用，利用余熱作為原料的預熱、干燥熱源，經過三級余熱利用后的煙氣溫度低于180℃。依據煙氣溫度950℃，多級預熱分離過程煙氣溫度較高，粗細粉塵顆粒物混雜煙塵濃度高，旋風除塵器比較適合對高溫、粗細粉塵顆粒物分離收集，而且除了效率高，處理風量大，性能比較穩定，選擇旋風除塵器對煙氣進行初級除塵，以減輕二級除塵的負荷。

旋風除塵器煙氣多級預熱利用后，煙氣溫度較低至180℃以下。煙氣中10μm以上的塵粒大部分已去除，煙塵中主要塵粒小于10μm。石灰石煅燒后的煙塵顆粒為干燥的物料，不含水，濾料具有抗水解性。

二級除塵器選擇方面，因石灰石煅燒后煙氣及成品顆粒物集中收集，不含水，濕式除塵器作用機理是水介質除塵，濾料熟石灰塵遇水放熱，除塵后還會產生泥漿和廢水需要凈化處理，且用水量較大，寒冷地區要注意防凍、保溫需要配套設施設備較多，運行費用高，不適用于石灰石窯爐尾氣除塵。

靜電除塵器受粉塵的比電阻影響較大，粉塵比電阻位于104～1011Ω·cm 為正常型，這類粉塵到達集塵極后，會以正常速度放電荷，電除塵效果較好。石灰粉塵比電阻5×1012屬于高阻型，高比電阻粉塵到達集塵極后，粉塵釋放負電荷慢，粉塵層內易出現反電暈現象，正離子向負離子運動過程中與負離子中和，大量中性塵粒由氣流帶出除塵器，而使除塵效果急劇惡化。除塵器內接有高壓直流電源，在放電過程操作工人在現場作業會對身體造成傷害，極不安全，綜合考慮以上因素不使用靜電除塵器。

石灰石粉塵煙氣經過多級預熱利用后，煙氣溫度較低至180℃以下，溫度滿足布袋除塵器的溫度要求，目前耐高溫布袋可以滿足煙氣溫度要求。石灰石煅燒過程對硫氧化物進行了還原，煙氣中酸性氣體濃度降低，腐蝕性小，布袋適用壽命得到保障，粉塵顆粒為干燥粉粒，粉塵附著性差，不易粘袋、堵袋，布袋除塵器適合捕集細小、干燥、非纖維性微細的塵粒，對處理氣量變化適應性強，可捕捉粉塵粒徑范圍大，且結構簡單，運行穩定，安裝維修簡單。作為二級除塵設備，對10μm 以下粉塵顆粒除塵率達到99.9%。對脈沖布袋除塵器清灰控制可采用PLC 微電腦程控儀對排氣閥、脈沖閥及卸灰閥等進行全自動控制。在全封閉條件下自動清灰造成二次揚塵較小。

煅燒后各環節產生的石灰粉塵顆粒是屬于成品，具有回收價值顆粒物，采用布袋收塵捕集后卸灰至儲料倉，這樣不僅能夠從根本上降低了污染物排放濃度，而且還會最大程度的回收了有價值顆粒物，從而達到空氣污染物凈化和顆粒物的回收目的。

3 結束語

在當前社會經濟不斷快速發展的背景下，國家越來越重視環境保護和節能減排，意識到空氣質量的重要性，也開始將重點放在大氣污染物處理技術的合理利用方面。在針對各種不同類型的煙粉塵進行處理時，要結合實際情況，采取有針對性的處理技術，保證工業粉塵處理效果的同時，能夠推動大氣污染物處理技術的未來可持續發展。