水泥窯頭電改袋技術及其工程應用

嵇 浩

（合肥邁特科技工程股份有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

1 水泥窯頭電改袋技術原理

水泥窯頭電改袋技術，就是利用原有靜電除塵器的殼體，在保持原工藝系統處理風量不變的情況下，根據原有靜電除塵器的殼體尺寸，合理布置脈沖袋式除塵器的花板，同時對袋式除塵器的凈氣室、袋室的內部結構進行優化改造，其具體的改造內容包括：不改變原靜電除塵器的中部箱體、灰斗及卸灰裝置等主要部件，拆除原靜電除塵器內部陰陽電極及振打裝置；增設過濾、清灰和離線裝置；拆除原靜電除塵器電氣控制系統，安裝脈沖袋式除塵器PLC程序控制器及其他電氣控制系統。

改造后的脈沖袋式除塵器采用分室結構，主要部件包括：頂部清灰裝置、凈氣室單元、中部袋室、中間風道、灰斗、卸灰裝置和電氣控制裝置等。含塵氣體由進風口進入中間風道，經中間風道下部均勻布置的矩形調節閥門，分配給相應的灰斗。進入灰斗的含塵煙氣首先與灰斗進風口的均風導流板發生碰撞，大顆粒塵埃沉降落入灰斗，其余塵埃隨氣流繼續上升，分別進入各個袋室。經濾袋過濾后的干凈氣體由濾袋內部進入凈氣室，再通過中間風道由出風口排入大氣。阻留在濾袋表面的粉塵，在清灰系統的作用下，落入灰斗中，由卸灰裝置定時或連續輸出。

改造后的脈沖袋式除塵器的清灰過程，采用PLC程序控制器進行控制。根據實際需要，可設計成定時和定阻力兩種方式。定時清灰一般根據以往的經驗和實際清灰效果來設置清灰周期。定阻清灰則是根據袋除塵器本身阻力的提高來設置清灰周期，當阻力達到預先設定值時，清灰控制器發出信號，提升閥關閉，電磁脈沖閥導通；壓縮空氣經氣包、脈沖閥、噴吹管，瞬間噴入每條濾袋；高速氣流在濾袋內膨脹，促使濾袋產生高頻震動變形，阻留在濾袋外表面的塵餅變形脫落；待脫落粉塵有效落入灰斗后，提升閥打開，濾袋恢復過濾狀態，而下一袋室進入清灰狀態。如此循環往復，直到最后一袋室清灰完畢。

窯頭電改袋技術融合了分室反吹和脈沖清灰兩類袋式除塵器各自的優點。在結構上采用單元式清灰系統，克服了傳統分室反吹型袋式除塵器在線清灰強度不足的弱點，使清灰效率明顯提高；氣路控制元件選用淹沒式脈沖閥，彌補了普通脈沖清灰壓力不足，容易出現粉塵再附的缺點。改造后的脈沖袋式除塵器，噴吹頻率大為降低，清灰周期延長，設備運行的能耗隨之降低。與此同時，濾袋、脈沖閥的壽命相應延長，設備綜合性能大大提高。

2 水泥窯頭電改袋關鍵技術

2.1 增設噴霧冷卻裝置

噴霧冷卻裝置是針對窯頭篦冷機工作不穩定，或是余熱發電工作異常，而設置的應急降溫處理裝置。在實際生產當中，為了保護濾袋免受高溫的破壞，設計上要求：不但要在除塵器的入口處安裝冷風閥，還必須在篦冷機的后端出風口處增設噴霧冷卻裝置。

噴霧冷卻裝置的基本功能是根據煙氣溫度的變化自動控制噴嘴的開關，使冷卻器煙氣出口溫度維持在適當的范圍內。工作時，冷卻水自水源水箱經過濾器過濾后由多級水泵升壓，經出口管路分組控制箱（控制不同工況下的不同噴水量）送到噴嘴，再經過噴嘴噴霧，產生非常細小的顆粒，水霧在高溫煙氣中迅速蒸發，吸收煙氣的大量熱量，使煙氣溫度迅速降低并維持在一定溫度范圍內。噴霧冷卻裝置如圖1所示。

圖1 噴霧冷卻裝置

2.2 破袋檢測技術

如圖2所示，為窯尾窯頭除塵器配套的在線破袋漏袋監測系統，具有程序自動調整的功能，并能以圖形、數字在線顯示粉塵的濃度。在實際應用中，分別在每個袋室設置獨立的壓差計，實時顯示每個袋室的壓力變化。電氣控制系統將采集的壓差信號反饋給粉塵監測裝置，粉塵監測裝置經過分析比較后，顯示出異常波峰信號。操作者據此根據波峰的情況，就能夠發現濾袋是否破損，并能夠準確定位到相應的袋室。

圖2 破袋漏袋監測顯示系統

2.3 凈氣室模塊化結構設計

改造后的袋式除塵器，凈氣室采用模塊化結構，如圖3所示。模塊化凈氣室拼裝方便、快捷，改造工期大大縮短，安裝成本顯著降低。

解析：第一個圖中入射光線是平行的，而折射光線遠離主光軸，即透鏡有發散作用，所以是凹透鏡；第二個圖中入射光線平行于主光軸，折射光線相對于入射光線靠近了主光軸，即透鏡有會聚作用，所以是凸透鏡。

圖3 模塊化的凈氣室結構

2.4 分室進風并設置導流裝置

將進風氣流均勻分配到每個袋室，并在每個進風口設置導流裝置，從而改善內部氣流的分布，進一步降低設備結構阻力。進風口導流裝置如圖4所示。

圖4 進風口導流裝置

3 電改袋技術在水泥廠窯頭的應用

3.1 工程概況

福建塔牌2#窯頭電收塵器采用靜電除塵設備，已配備低溫余熱發電鍋爐。原系統配套的靜電除塵器內部積灰嚴重，部分極線出現松動、斷裂，個別極線甚至變形、脫落；除塵器的側箱板由于長期受負壓作用而產生變形，導致部分極板拆除，致使靜電除塵器除塵效率大幅下降。近年來，隨著大氣污染物排放標準的日趨嚴格，現有電收塵器排放濃度已無法滿足《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB 4915-2013）的要求。因此，該公司決定將靜電除塵器改造為袋式除塵器，以期達到煙塵排放濃度控制在10mg∕m3以內。

3.2 改造方案

在不改變現有工藝流程和原設備的基礎上，保留原電除塵器的1#電場不動（需更換極板極線和振打裝置），拆除余下電場的頂部和內部所有陽極板、陰極線等；增設花板、袋籠、濾袋、脈沖清灰裝置、模塊化凈氣室等部件和PLC程序控制器及其他電氣控制系統，改造為電袋復合除塵器。電改袋式除塵器的現場情況如圖5所示。

圖5 電改袋式除塵器

3.3 主要改造項目

3.3.1 電區改造

保留原電除塵器殼體、進氣口、分布板及其分布板的振打裝置（需修復），更換原有1#電場內部結構件中的陰極放電系統、陽極收塵系統及陰極振打清灰系統，改為側振打。

3.3.2 袋區改造

除保留的1#電場外，其他電場和出口喇叭改為袋室，改造后除塵器共分為14個袋室。保留所有灰斗及輸灰裝置，原鎖風裝置改為雙層氣動排灰閥；拆除原第二、三、四電場內部構件、密封部件及防雨裝置等，將其內部空間作為袋除塵器的袋過濾空間；改造時充分利用原電除塵器殼體，保留原靜電除塵器進風口，增設頂部凈氣室、噴吹系統；原除塵器灰斗、箱體殼體部分保持不變，灰斗內部增設格柵。

3.3.3 凈氣室改造

改造后的袋式除塵器的凈氣室采用模塊化設計，每個凈氣室改造成為獨立的過濾單元。凈氣室與袋室之間設置提升閥，實現離線清灰。過濾以后的氣體通過提升閥匯入出風管道，經煙囪排空。為保證氣流均勻，采用分室結構，在每個灰斗進風口設置均風導流板；適當提高袋室高度，控制袋室內氣流上升速度，從而保證每條濾袋進風均勻。

3.3.4 增設噴霧降溫冷卻裝置

為防止系統異常情況下濾袋超溫運行，改造時增設了噴霧降溫冷卻裝置。在收塵器進風管道上增設快速截止百葉閥，與收塵器入口冷風閥、噴水霧化降溫系統等一起組成超溫安保系統。當收塵器入口溫度超過一定溫度時，超溫安保系統按以下順序進行工作：打開冷風閥→打開噴水霧化降溫系統→尾排風機急停→同時關閉快速截止百葉閥并切斷高溫氣流。

3.3.5 風機電機的改造

對原有的風機電機進行改造，具體改造項目如表1所示。

表1 風機電機改造項目

3.4 改造后的電袋復合除塵器技術參數

改造后的電袋復合除塵器的技術參數如表2所示。

表2 電袋復合除塵器的技術參數

3.5 改造后的運行效果

該電改袋項目改造完成以后，除塵器運行狀態良好，設備進出風口壓差顯示在800～1200Pa之間，除塵器工作性能達到了預期效果。當地環保部門在線監測顯示，其運行阻力1000Pa左右，標況下排放濃度≤10mg∕m3，均達到了設計要求。

4 結束語

綜上所述，為了適應水泥工業越來越嚴的污染物排放標準，部分排放不達標的水泥窯頭的靜電除塵器可進行電袋復合除塵器的改造。本文詳盡地分析了窯頭電改袋的技術原理及改造的關鍵技術。應用該技術將福建塔牌2#窯頭電收塵器改造為電袋復合除塵器，主要改造項目有：電區的改造、袋區的改造、凈氣室的改造、增設噴霧降溫冷卻裝置、風機電機的改造。該電改袋項目改造完成以后，除塵器運行狀態良好，設備進出風口壓差顯示在800～1200Pa之間，排放濃度≤10mg∕m3，除塵器工作性能達到了預期效果。