1.引言

立窯煙氣治理難，不在其煙氣量大，也不在其粉塵濃度高，關(guān)鍵在其含濕量高（12%左右），腐蝕性強（H2SO 4、HF等）和人工操作窯面，工況波動范圍大；加上近年來，立窯水泥廠為提高產(chǎn)質(zhì)量、降低熱耗都采用大風(fēng)大料、暗火操作的煅燒工藝，使得立窯煙氣下限溫度變得更低（60℃左右），立窯煙氣的露點在（45～55℃），酸露點溫度更高。傳統(tǒng)布袋除塵器的使用溫度都在70℃以上，且是除塵器的出口溫度，這使得許多企業(yè)用了除塵器以后，必須改變原有的操作方法（保證立窯煙氣在80℃以上），這樣不僅產(chǎn)量會降低很多，而且熱耗也驚人地增加，因此出現(xiàn)了許多立窯企業(yè)雖上得起除塵器但用不起除塵器、有的白天開晚上停、有的干脆就停在那里不用的現(xiàn)象。

隨著環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)GB4915—2004《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的實施，確保立窯“無煙無塵”達(dá)標(biāo)排放已成為立窯水泥廠的生命工程。為使得立窯水泥企業(yè)在眼前的水泥行情下具有較強的競爭力，南京立窯所推出了“兩磨一窯加環(huán)保，增產(chǎn)節(jié)能又降耗”的立窯企業(yè)整體升級改造技術(shù)。其新推出的“XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器”是其中“環(huán)保”的一個主打產(chǎn)品。是綜合國內(nèi)外袋式除塵器的優(yōu)點，結(jié)合多年的實踐而推出的一種新型專利袋除塵器。該除塵器既適合于機立窯煙氣“濕、蝕、變”的特性，又適合于大風(fēng)大料、暗火操作的生產(chǎn)工藝。

2.基本結(jié)構(gòu)原理（見圖1）

XL 系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器以磚墻及鋼筋混凝土為本體，采用上部進(jìn)風(fēng)，含塵氣體由頂部一個較大的均風(fēng)調(diào)質(zhì)倉均勻進(jìn)入各室，較大顆粒由于慣性作用，直接落入灰斗，其余經(jīng)濾袋過濾后進(jìn)入濾袋外表面，后經(jīng)排風(fēng)閥，排風(fēng)連接管，排風(fēng)主管，由主風(fēng)機、煙囪排入大氣。隨著過濾時間的加長，濾袋上的積灰增加，濾袋的透氣性下降，系統(tǒng)的阻力增加，當(dāng)系統(tǒng)阻力增加到一定程度后，除塵器自動啟動清灰系統(tǒng)，通過設(shè)定好的程序啟動反吹風(fēng)機，然后關(guān)閉排風(fēng)閥，停止該室過濾，同時打開該室反吹風(fēng)閥，反吹風(fēng)經(jīng)反吹風(fēng)主管，反吹風(fēng)閥，反吹連接管，進(jìn)入該室進(jìn)行反吹。數(shù)秒后該室重新進(jìn)入過濾狀態(tài)。由于布袋上粉塵又細(xì)又粘，一次清灰效果并不太理想，經(jīng)暫短時間后，程序重新啟動反吹風(fēng)機，對該室進(jìn)行第二次反吹清灰。

圖1  結(jié)構(gòu)原理圖

3 設(shè)計與應(yīng)用

3.1 本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

3.1.1 磚混結(jié)構(gòu)是立窯除塵器的最佳選擇

由于全鋼結(jié)構(gòu)的立窯袋除塵器具有散熱快，耐腐蝕性差，投資成本高等缺陷，我們用磚混結(jié)構(gòu)代替鋼板結(jié)構(gòu)，除塵器上的進(jìn)出氣主管、反吹主管、煙囪、灰斗及殼體采用磚混制作。因磚混結(jié)構(gòu)具有吸熱放熱特性，對煙氣有調(diào)質(zhì)作用，使得除塵器能低溫運行；磚混結(jié)構(gòu)的防腐能力強，只要嚴(yán)格把握施工要求，除塵器的磚混制作部分是永久性的。由于磚塊、鋼筋等原材料水泥廠比較容易得到，水泥就更不用說了，這樣就省去了大量的鋼材、運費、安裝費等，所以投資省。

3.1.2 磚混結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)制作用嚴(yán)格

許多水泥廠都喜歡磚混結(jié)構(gòu)，很多水泥廠的上部煙囪，沉降室都用過磚混結(jié)構(gòu)，但因開裂太嚴(yán)重，很多已改用鋼板結(jié)構(gòu)。所以水泥企業(yè)對磚混結(jié)構(gòu)除塵器最擔(dān)心的就是開裂問題。我們經(jīng)過多年的實踐，在XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器上采用了“統(tǒng)一表面張力”和“整體應(yīng)力平衡”兩大工藝手段，使除塵器成為一個堅實的整體。

3.2 清灰系統(tǒng)的設(shè)計

3.2.1 采用大口徑、中長度、抗磨抗結(jié)露處理的化纖袋

內(nèi)濾室布袋的直徑一般都在Φ160～300mm范圍內(nèi)，長度一般在6～10m之間, 長徑比一般在20～35之間。對于立窯煙氣粉塵來說，口徑越大，布袋的剝落性越就越好！同樣口徑越大，單位占地面積內(nèi)的過濾面積越小，且袋口的張力也越大；布袋長徑比除考慮平面布置，還應(yīng)考慮到袋口風(fēng)速，因為對于一定直徑的濾袋，濾袋愈長，每根濾袋的風(fēng)量愈大，袋口的入口風(fēng)速愈大，對袋口的磨損也愈厲害。XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器采用Φ260mm×8.1m的抗結(jié)露處理的化纖袋，克服了傳統(tǒng)用玻纖袋抗折抗磨性能差、半年一換的局面。

3.2.2 獨特的花板布置

XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器采用獨特的花板布置，使布袋在正常工作時處于共振狀態(tài)，部分附在布袋內(nèi)表面的粉塵因共振作用，落入灰斗，減少布袋上的積灰，降低除塵器的運行阻力。

3.2.3采用預(yù)熱大氣對除塵器進(jìn)行反吹清灰（專利技術(shù)）

立窯除塵器的反吹一直是立窯除塵的一個難點。由于立窯煙氣的露點在45～55℃之間，用大氣反吹，要求窯煙氣溫度更高，特別是冬天和北方大部分地區(qū)；用排風(fēng)機排出的潔氣反吹，潔氣溫度雖比大氣溫度高得多，但由于除塵器出氣反吹管的降溫，大部分潔氣在進(jìn)反吹風(fēng)機前就已經(jīng)或開始結(jié)露，所以反吹風(fēng)機葉片，反吹閥、管和花板的腐蝕很快！

XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器突破傳統(tǒng)思維，通過磚混結(jié)構(gòu)特有的煙氣調(diào)質(zhì)作用，將反吹主管安置在除塵室內(nèi)（見圖1），用除塵室墻體吸收的余熱對大氣進(jìn)行預(yù)熱，然后再通過反吹閥、管進(jìn)行反吹，既解決了大氣反吹溫度低的問題，也克服了潔氣反吹的腐蝕性強的缺點。

3.3 自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.3.1 采用日本三菱公司生產(chǎn)的PLC控制器，性能穩(wěn)定、可靠。

3.3.2 采用先進(jìn)的在線檢測系統(tǒng)，可隨時檢查除塵器的運行及排放情況，既方便檢查，也符合新標(biāo)準(zhǔn)的要求。這一技術(shù)已在廣東數(shù)十家水泥廠使用。

3.3.3 先進(jìn)的傳感采集技術(shù)。傳感器是立窯除塵器的心臟，它的準(zhǔn)確性、及時性直接影響除塵器的好壞，為此我們采用進(jìn)口芯片，通過特殊制作而成。高靈感的傳感器加上先進(jìn)的控制系統(tǒng)和獨特的擋料板設(shè)計，使得XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器在使用中從未出現(xiàn)過燒袋現(xiàn)象。

3.4 主運行無彎頭、三通設(shè)計

雖然南京立窯研究所一直在研究立窯收塵器如何提高立窯產(chǎn)質(zhì)量，降低熱耗，但至今立窯收塵還僅停留在社會效益上。所以立窯除塵器在確保立窯“無煙無塵”達(dá)標(biāo)排放的前題下，運行成本及維護(hù)費用一直是立窯企業(yè)評價除塵器好壞的依據(jù)。

布袋除塵器的阻力主要來源于兩大塊，一塊是布袋阻力，約占系統(tǒng)阻力的2/3，另一塊就是管網(wǎng)阻力，約占系統(tǒng)阻力的1/3，而管網(wǎng)阻力的75%來自彎頭，三通。XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器從進(jìn)氣到將潔氣排入大氣沒有一個彎頭、三通（見圖1），避開了彎頭、三通制作麻煩、磨損快、運行阻力大的缺點。

3.5 自動控制最少化

現(xiàn)在的立窯除塵器都采用全自動控制系統(tǒng)，控制點多，加上水泥廠的工況條件相對較差，所以控制系統(tǒng)有時會出現(xiàn)一些故障，影響除塵器工作。我們一方面采用進(jìn)口的控制系統(tǒng)，另一方面，我們將同一室的排風(fēng)閥和反吹閥用一個氣缸、電磁閥控制（見圖2），不僅減少了控制點，鑄造模具減少了故障，而且也節(jié)省了材料。

圖2    排風(fēng)、反吹連接管安裝施意圖

3.6 此除塵器存在的不足之處

由于本體采用磚混結(jié)構(gòu)，客觀上需要保養(yǎng)時間，因此施工時間需要有所保證，現(xiàn)場施工難度較大，施工工藝相當(dāng)嚴(yán)格，才能滿足設(shè)備的特定使用要求。

4 應(yīng)用舉例

湖南某水泥廠Φ3.2×11m立窯2臺，均采用XL系列磚混結(jié)構(gòu)除塵器，其單臺投資如下：

（1）除塵器配件23萬元；

（2）大小風(fēng)機2.5萬元；

（3）窯至除塵器的管道加保溫2.5萬元。

（4）電線電纜0.5萬元；

（5）角鐵預(yù)埋件1萬元；

（6）土建14萬元。

合計43.5萬元。

自投入運行至今，一直隨主機運行，經(jīng)環(huán)保檢測其粉塵排放濃度為31.73mg/Nm3。經(jīng)多次檢查一直無故障運行�，F(xiàn)對其進(jìn)行經(jīng)濟分析：

（1）系統(tǒng)總裝機容量：(75+4+5.5)=84.5kW，因此除塵器運行阻力小。為充分降低其動力消耗，該廠為除塵器主風(fēng)機配了變頻。其總電流平均僅為 110A，故實際耗電為41.8kW，一年按照300天（7200小時）計算，電費按0.45元/kWh計算則全年電耗為13.54萬元。

（2）濾袋壽命正常情況下可使用2年左右，按1.5年換一次計算，則年濾袋費用為2.5萬元。

（3）設(shè)備至今零維修費用，花板，管道按4年一換，則每年需2.5萬元。

（4）人員費用按1萬元/年計。

（5）XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器投資費用為43.5萬元，按10年計算，每年折舊費為4.35萬元。

（6）該廠用除塵器之前是深暗火操作，煙氣下限溫度僅50℃左右，煙氣在窯罩內(nèi)就已經(jīng)結(jié)露，窯罩、煙囪都是水，煙囪每年都需更換。而用了除塵器之后，由于采用強制抽風(fēng)，底火上移，煙氣溫度略有增加，在60℃左右，剛好達(dá)到XL磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器配件的下限溫度，基本可以使用。但經(jīng)常溫度低于60℃，除塵器時常不工作。為使除塵器達(dá)到最佳運行效果，我所工藝配料人員對其生料配方進(jìn)行了調(diào)整，使其煙氣下限溫度在65℃左右，熱耗增加20大卡/ kg熟料，年增加費用為3萬元。

（7）回收粉塵，立窯粉塵排放濃度一般在3~30g/m3之間，由于現(xiàn)在該廠采用暗火操作，粉塵濃度較低，按6g/m3計算，出口按35mg/m3計算，則

（6-35×10-3）70000×24×300×10-6=3006 t

粉塵按60元/ t 計算，可增加效益18萬元。

經(jīng)計算,增加一臺XL磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器,年運行費用僅增加9.35萬元。按年產(chǎn)9.5萬噸熟料計，噸水泥增加還不到1元錢。

5.結(jié)束語

從運行情況來看，XL系列磚混結(jié)構(gòu)袋除塵器設(shè)計合理，一次性投資費用低，運行維護(hù)費用省，且更貼近立窯煅燒工藝。該除塵器自2003年投放市場以來，已在100多家企業(yè)使用，效果較好，是立窯煙氣治理的首選產(chǎn)品。

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