某廠有兩臺Φ2.5m×10m和兩臺Φ3.0m×10m的機立窯,煅燒工藝均為全黑生料、淺暗火煅燒,人工執(zhí)釬操作。收塵系統(tǒng)原設(shè)計為鋼板結(jié)構(gòu)沉降室,收塵效率較低,只有70%左右,而且由于提火時溫度高,使用兩年后,鋼板變形,焊縫開裂,幾乎停用。為此曾試用過兩種噴淋、噴霧式水除塵器,因噴嘴易堵塞和擋水板阻力大,系統(tǒng)故障多等原因被迫停用。使用新的濕法除塵系統(tǒng)以來,效果較好,現(xiàn)做一介紹。

1  工藝流程

如圖1,煙氣分別經(jīng)窯兩側(cè)煙囪進入除塵塔,被塔內(nèi)分布的水膜捕集下來,流入分離器內(nèi)進行第一次分離。泥漿從分離器底部放出進入攪拌機內(nèi)與生料粉混合。經(jīng)初次凈化后,只含少量細(xì)粉塵的水從分離器上部溢流至沉淀箱內(nèi)進行第二次分離。經(jīng)過兩次凈化以后的水由離心水泵打到收塵塔上部的水箱內(nèi)。為克服除塵塔內(nèi)的流體阻力損失,在塔外設(shè)一高壓鼓風(fēng)機,并將風(fēng)管引至收塵塔中心,引導(dǎo)氣體流動。

圖1  工藝流程示意圖 1.煙囪;2.除塵塔;3.水箱;4.分離器;5.雙軸攪拌機;6.沉淀箱;7.水泵;8.循環(huán)水管;9.高壓風(fēng)機

2  收塵原理

如圖2,在收塵塔內(nèi)有一內(nèi)套筒,循環(huán)水經(jīng)水管進入水箱;當(dāng)水箱內(nèi)的液面達(dá)到一定程度后,由小孔溢出,在除塵塔的內(nèi)壁和套筒的外壁各形成一層厚約2mm的水膜。窯內(nèi)的煙氣經(jīng)30°斜煙道,以切線方向進入到除塵塔內(nèi),在旋轉(zhuǎn)上升的過程中與內(nèi)外筒的水膜相接觸,粉塵與水膜發(fā)生粘性碰撞而被捕集下來,隨水流入分離器中,凈化的煙氣經(jīng)煙囪排出。高壓風(fēng)機的風(fēng)管從內(nèi)筒中通過,以大于20m/s的速度通過噴口,將動量傳遞給煙氣,用以克服塔內(nèi)的流體阻力損失。

圖2  除塵塔工作原理 1.煙囪;2.斜煙道;3.收塵塔;4.內(nèi)筒;5.水箱;6.水管;7.風(fēng)管;8.高壓風(fēng)機

3  泥漿的分離過程

結(jié)合立窯粉塵顆粒較大的特點,我們采用了分級沉降的分離系統(tǒng),如圖3。含塵水流由溜管進入分離器內(nèi)筒;內(nèi)筒的下端做成擴大型,目的是為減緩水流向下的沖擊速度,避免把底層的泥漿沖起。當(dāng)液體上升的速度小于顆粒沉降速度時,顆粒逐漸下沉。經(jīng)計算把此處(擴大口平面)的水流上升速度確定為≤1mm/s,在這個速度下,較大顆粒(>50μm)沉降下來,小的顆粒隨水溢流至沉淀箱內(nèi)繼續(xù)沉淀。從分離器錐底放出的泥漿含水量在40%左右,有較好的流動性,可直接用管道將其送入攪拌機與生料粉混合。為防止管道堵塞,可設(shè)一反沖水管。

刮邊器是為了防止泥垢在錐面部分沉淀而設(shè)計的,可通過手動搖柄使其做平面轉(zhuǎn)動。

該分離系統(tǒng)的特點是:約90%左右的粉塵被直接回收到雙軸攪拌機內(nèi);5%左右的細(xì)粉塵在水中循環(huán);沉淀箱內(nèi)有約5%的細(xì)粒沉淀;整個分離過程無需任何動力設(shè)備。

圖3  分離器工作原理 1.進水管;2.內(nèi)筒;3.分離器主體;4.刮邊器;5.手動搖柄;6.泥漿放出管;7.雙軸攪拌機;8.沉淀箱;9.浮球閥

4  主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

(1)除塵塔

規(guī)格:Φ2.4m×11m;

重量:5000kg;

處理風(fēng)量:40000～60000Nm3/h;

進口風(fēng)速:4m/s

進口濃度:<30g/Nm3;

出口濃度:150～180mg/Nm3

水膜厚度:2mm

需水量:8～10m3/h;

阻力損失:20～30Pa

(2)分離器

規(guī)格:Φ2.5m×4m;

重量(不包括水):1100kg;

水流上升速度：<1mm/s

(3)離心水泵

流量:10～15m3/h;

功率:7.5kW;

揚程:>50m。

(4)高壓風(fēng)機

流量:3000～4000m3/h;

全壓:4000～5000Pa。

(5)沉淀箱

長×寬×高:1.3m×1.3m×1.2m 3個。

5  系統(tǒng)特點

該除塵系統(tǒng)主要有以下幾方面特點:

(1)除塵塔集旋風(fēng)、水膜除塵于一體,因而收塵效率較高,可達(dá)95%以上。

(2)無任何噴嘴、噴頭及復(fù)雜機械和電器設(shè)備,工藝簡單,易操作,事故率低。

(3)粉塵回收和循環(huán)水利用率高。

(4)對各種煅燒操作方法均有較強的適應(yīng)性。即在立窯煅燒條件下,不管煙氣的溫度、濕度、含塵濃度、成分等如何變化,系統(tǒng)參數(shù)不需做任何調(diào)整均能正常工作。

(5)投資較少。由于系統(tǒng)阻力較小,無需大型引風(fēng)設(shè)備,必要時,只需在窯頂安裝一臺小型誘導(dǎo)風(fēng)機(功率幾千瓦)即可,其余大部分設(shè)備均能自己制做,總需鋼材量8～10t,總投資10萬元左右。

6  使用及測試效果

我們首先訂做了一個Φ1.5m×7m的除塵塔小型樣機,對Φ2.5m×10m機立窯的一個煙囪做工業(yè)性試驗,廠環(huán)保科測試結(jié)果見表1。試驗中未加裝誘導(dǎo)風(fēng)機。

測試結(jié)果中的收塵效率是較令人滿意的,同時也可以看出排煙量和出口動壓較小,因此在系統(tǒng)中加一臺誘導(dǎo)風(fēng)機。我們在Φ3.0m×10m機立窯上做正式的工藝設(shè)計和土建結(jié)構(gòu)核算。把除塵塔安裝于頂層平面,水泵和沉淀箱安裝于原降塵室平面,分離器安裝在生料攪拌機平面。經(jīng)調(diào)試使用半年以后,進入正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。鹿泉市環(huán)保局初次測試結(jié)果如表2。

7  設(shè)計和使用中應(yīng)注意的問題

(1)由于該系統(tǒng)是安裝在廠房的頂部,荷載較大,因此,作為技改項目時,需注意做工藝設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)核算。如原結(jié)構(gòu)不能承受該荷載,應(yīng)視情況采取一定的加固措施。

(2)對于采用水表計量熟料產(chǎn)量的單位,使用此系統(tǒng)后,應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整,最好采用生料計量或熟料直接計量。

(3)此方法對于沒有采用預(yù)加水成球工藝的廠家不太適用,因粉塵無法回收,會造成二次污染。

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