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水泥熟料生產線粉塵超低排放技改實踐

更新時間:2020-03-16 09:34 來源:水泥 作者: 陳益松等 閱讀:612 網友評論0

摘要:針對我國日益嚴格的粉塵超低排放要求,各水泥企業積極采取相應措施。本文按照水泥熟料生產線粉塵排放的特性,結合袋收塵器和電收塵器各自的優勢,有針對性地提出收塵治理的技術改造措施,最終達到節能減排、保護環境的目的。

0引言

目前,國家實行了打贏藍天保衛戰的戰略要求,既要金山銀山,又要綠水青山成為大家的共識,這就對粉塵排放較大的水泥工業提出了更嚴格的要求。根據GB4915—2013《水泥工業大氣污染排放標準》,水泥企業自2015年7月1日起執行限值為30mg/Nm3和10mg/Nm3的排放標準。水泥熟料生產線按照原來排放標準配置設備的排放參數,滿足不了新國標。企業要么關停,要么技術改造,設備升級,達到排放要求??上驳氖?,隨著排放要求的日趨嚴格,我國粉塵治理技術也在不斷進步。更多的水泥企業選擇了技術改造,先進技術的應用,既滿足了排放要求,又使企業達到節能減排、蓬勃發展的目的。

1水泥熟料生產線粉塵排放治理點

水泥熟料生產線粉塵排放分為有組織排放和無組織排放。有組織排放的粉塵點建設時期已經配備了收塵設備,無組織排放大多采取一般的收塵或降塵措施。

1.1有組織排放點

石灰石破碎及輸送(非礦山)、石灰石預均化堆場及輸送、砂巖破碎及輸送、輔料庫、石灰石庫及輸送、原料房及廢氣處理、生料均化庫及生料入窯、煤粉制備、窯頭、熟料儲存及散裝、原料堆場及輸送、石膏破碎及輸送、混合材儲存、配料粉塵排放點;水泥配料、水泥粉磨、水泥儲存、輸送、汽車散裝、水泥包裝及成品庫等。

治理措施:小揚塵點采用袋收塵器,窯頭、窯尾采用靜電收塵器或低壓長袋收塵器。

1.2無組織排放點

原材料、燃料、物資的運輸、裝卸、露天堆放,包含石灰石預均化堆場及配料庫;鐵尾礦聯合堆棚及配料庫;粉煤灰配料庫;其他配料庫;水泥運輸等導致的粉塵排放。

治理措施:有的采用封閉處理或噴水抑塵,有的沒有封閉處理。

2脈沖袋收塵器的特點

脈沖袋收塵器從結構上分為氣箱脈沖袋收塵器和噴吹脈沖袋收塵器,見圖1和圖2。

氣箱脈沖袋收塵器結構簡單,負壓大,原來建設的水泥生產線較小的粉塵排放點都使用該收塵器。后來隨著技術的提高,噴吹脈沖袋收塵器廣泛應用,與氣箱脈沖收塵器比,關鍵是空間利用和布置更合理,進出氣方式更靈活,實現了側部或中心進氣,因而袋收塵器可以向大型結構、大處理風量、低排放效果方向設計,因而也有了電收塵器改為大型高效袋收塵器技術的應用。

3有組織排放點袋收塵器的技改

水泥熟料生產線配置的袋收塵器,大多處理風量為3000~100000m3/h,收塵器大多布置在小的揚塵點,如庫頂、庫側、烘干、破碎、煤磨、水泥磨、轉運點、包裝等。原來配置多為氣箱脈沖袋收塵器,也有少部分噴吹脈沖袋收塵器。

袋收塵器超低排放技改主要從四個方面進行。

3.1將氣箱脈沖袋收塵器改為噴吹脈沖袋收塵器

該項技改利用原氣箱脈沖袋收塵器,不改變基礎和風機、輸灰管道,將原收塵器內部濾袋袋籠抽出,割除凈氣室花板和提升裝置,新增凈氣室和花板、噴吹管、脈沖閥和氣罐組件、控制儀等,適當改動進出氣管道,加高或不加高袋室,加長或不加長濾袋袋籠,增加濾袋袋籠數量,達到增效目的。改造后的實景見圖3。以PPC64-4氣箱脈沖袋收塵器為例,技改前后參數比較見表1。

3.2氣箱脈沖袋收塵器升級改造

該項技改利用原氣箱脈沖袋收塵器,不改變基礎和風機、輸灰管道,將原收塵器內部濾袋袋籠抽出,根據需要加高袋室,新增凈氣室和花板,適當改動出氣管道,加長濾袋袋籠,達到增效目的,見圖4。以PPC64-4氣箱脈沖袋收塵器為例,技改前后參數對比見表2。

3.3氣箱脈沖袋收塵器濾袋材質更換

該項技改利用原氣箱脈沖袋收塵器,不改變基礎和風機、輸灰管道,根據需要,將原配置的濾袋更換為目前技術先進的濾袋,如將原滌綸針刺氈材質更換為玻纖覆膜濾袋,或水刺PTFE濾袋等,提高過濾效率。

3.4加強各小揚塵點管理

由于小的粉塵排放點較多,精細化管理很重要。建議按以下方面進行:

(1)原來沒有配置收塵器的進行收塵器配置。

(2)對配置的收塵器進行技改。

(3)加強管理,專人負責,加強巡檢,保證設備完好運行。

(4)合理布置集塵罩、集塵管道,密封各粉塵排放點,達到不漏風、不揚塵。

4有組織排放點電收塵器的技改

4.1影響電收塵器的收塵效果因素

談到靜電收塵器技改,必須了解影響電收塵器的收塵效果因素,對于這些因素的論述專業理論很全面,下面只做簡要說明。一般情況下,影響電收塵器收塵效果的主要因素如下:

(1)煙氣的溫度。煙氣溫度過高,電暈始發電壓、起暈時電暈極表面的電場溫度、火花放電電壓等均降低,影響除塵效率;溫度過低,容易造成絕緣部件因結露而爬電,金屬件被腐蝕。

(2)煙氣的流速。粉塵在電場中荷電后沉積到收塵極上需要有一定的時間,如果煙氣風速過高,荷電粉塵來不及沉降就被氣流帶出,同時,也容易使已沉積在收塵板上的粉塵產生二次飛揚,特別是振打落灰時更容易產生二次飛揚。

(3)極間距。極間距的變化會影響電暈線臨近區所產生離子電流的分布,增大表面積上的電位差,將導致電暈外區電場強度降低,影響除塵效率。

(4)氣流分布不勻。出現氣流分布不勻時,會導致收塵效率高低不同,氣流速度低的地方增加的粉塵收集量小于氣流速度高的地方減少的粉塵收集量,而總收塵效率降低。并且氣流速度高的地方會出現沖刷現象,將已沉積在收塵板上的粉塵再次大量揚起。

(5)漏風。漏風處使通過電收塵器的風速增大,煙氣溫度降低,這會使煙氣露點發生變化,使收塵性能下降,如果從灰斗或排灰裝置漏入空氣,將會造成收下的粉塵產生再飛揚,使收塵效率降低。

(6)粉塵比電阻高。細小粉塵及粉塵比電阻高導致粉塵荷電性能降低,難以捕捉,造成粉塵逃逸,影響收塵效果。

4.2使用電收塵器的粉塵排放點及優勢

水泥熟料生產線使用電收塵器主要是在回轉窯窯頭和窯尾粉塵排放點。因為電收塵器運行費用低、運行阻力小、單機處理風量大、收塵適應性強,所以應用范圍廣。

4.3電收塵器技改重點

4.3.1電收塵器新技術介紹

近年來,由于靜電收塵器技術的提高,促進了電收塵技術的適應性和廣泛應用。這方面已有很多專業論述,本文不再贅述,在此僅將各先進技術共用的技改實踐做一總結。

電收塵器新技術應用的技改內容包括:高頻電源應用,煙道噴水、氣、高分子團聚物質調質技術應用,濕式電收塵器的輔助收塵,振打系統自動化改造,陰極線新技術改進等。這些新技術改造應用,都在一定范圍上提高了收塵效率,很難說清每一種技術的優缺點。

4.3.2電收塵器改造為電收塵器復合技術

電改電收塵器技術,是在原有電收塵器技術上,通過新技術應用和通過增加電場增加收塵面積這兩大技術優勢進行的技改工作,也有將兩項一起結合的技改,我們稱之為電改電收塵器復合技術。

該改造的范圍包括:

(1)將原電收塵器進氣煙道增加自動噴水、氣、霧、高分子溶液裝置,對粉塵性質進行調質處理,降低比電阻。

(2)將原電收塵器的控制電源更換為新型高頻電源控制。高壓控制技術是靜電收塵器關鍵配套裝備之一,在高壓控制的配套上,業內專家和專業生產廠一直沒有停止研發的步伐。從最初的高壓可控硅整流控制,發展到恒流源控制都達到了效用。目前高頻電源的開發應用使靜電收塵器收塵效率大為提高,高頻電源在靜電除塵器方面所獲得的經驗,在集成整流器中得到了集中體現。通過結合高頻、固體電源裝置和計算機控制技術,改善了不同應用領域的收塵效率。同常規的變壓器/整流器+機柜相比較,該技術還顯著地降低了安裝和調試費用。其主要特點如下:①提高高頻電源的輸出電壓,增加電場內粉塵的荷電能力,也減小了荷電粉塵在電場中的停留時間,從而可提高除塵效率;②能有效提高靜電除塵器的有效電流,對于粉塵濃度大或低比電阻的灰塵煙氣,能顯著降低排放;③可在脈沖峰值電壓基本不變的條件下,通過改變脈沖重復頻率,在很大范圍內選擇電暈平均電流,因此,對粉塵性質的變化具有良好的適應性,有利于克服反電暈現象;④高頻電源具有靈活的控制方式。

(3)濕式電收塵器輔助收塵。在收塵器與煙囪之間,如果有空間,增加濕式電收塵器,能夠實現5mg/Nm3的超低排放限值。

(4)在原有收塵器基礎上,增加電場或加高電場達到增加收塵面積(見圖5)的目的。該技改主要受場地制約。如果收塵器的進口和出口有空間,該技改最為有效,并且投資和運行費用較低。利用原收塵器增加電場的主要工序有:拆除原進氣口或出氣口,安裝增加的電場,安裝進氣口或出氣口。管道對接,風機不用改造。該項技改,一般能夠將原有30~50mg/Nm3的排放濃度,降低到20~30mg/Nm3。

5電收塵器改為袋收塵器技術

袋收塵器一般指小型袋收塵器,而把大型袋收塵器統稱為高效低壓長袋收塵器。袋收塵器技術的提高,為電收塵器改造為袋收塵器提供了可靠的技術保障。特別是低壓長袋技術、噴吹技術、進氣技術、濾袋技術、控制技術的進步,使得大型袋收塵器發展很快,應用更廣泛。水泥熟料生產線窯頭和窯尾改造為袋收塵器技術日益完善。一般將電改袋技術分為兩類:電改袋和電改電袋復合,實際應用都很成功,促進了超低排放要求的施行。

5.1大型低壓長袋收塵器結構特點

(1)側向或中心進氣加氣流分布系統可使濾袋長度增加到6~8m,直徑縮小到130~160mm。

(2)側向或中心進氣的氣流分布系統可使濾袋布置得更密,充分利用空間,可減少清灰時的二次揚塵,濾袋的過濾速度和粉塵負荷更均勻。

(3)進氣閥門采用蝸輪蝸桿驅動,啟閉方便靈活(選擇使用)。

(4)出氣閥門采用氣動百葉閥,有更大的流通面積和更小的機械阻力(選擇使用)。

(5)頂部整體檢修門,漏風率更低。

(6)處理風量大,占地面積小,適應性強。

基于以上結構特點,袋收塵器向大型、處理風量大、占用空間小、高效低壓方向發展,達到了收塵效果好、適應性強的目的,奠定了大型袋收塵器取代或復合運用電收塵器的地位。

5.2電收塵器技改為袋收塵器主要工作

(1)參數收集和設計階段。主要收集原電收塵器基礎圖、規格參數、通道數、電場高度、進出氣口結構等,校核基礎剛度。由于改造后袋收塵器系統阻力增加1500Pa,還需要校核殼體剛度、進出氣口剛度、風機功率等。

(2)改造設計階段。主要考慮進出風口結構布置、氣流均布裝置、噴吹和濾袋袋籠數量布置、凈氣煙道風阻等。校核過濾風速,一般設計不允許超過1.0m/min,脈沖閥噴吹濾袋數量不允許超過22個等關鍵參數控制。

(3)設備制造階段。關鍵控制花板和凈氣室平面度、垂直度、剛度,拼裝為一個整體單元。濾袋材質選擇把關,袋籠材質剛度把關。

(4)改造施工階段。首先拆除電收塵器的頂板、內部件等需要拆除部件,對收塵器殼體進行加固處理,改造進出氣口,布置進氣出氣煙道,安裝氣流均布裝置、頂圈梁、進氣煙道、凈氣室、氣路噴吹系統、濾袋袋籠和外保溫等。

(5)需要對風機進行改造,增加風壓1500~2000Pa。

(6)配套壓縮空氣系統安裝和調試,配套控制系統安裝和調試。

(7)配套冷風閥系統安裝調試,配套降溫系統安裝調試。

目前,5000t/d水泥熟料生產線的電改袋項目,粉塵排放濃度均可從原30~50mg/Nm3降到10~20mg/Nm3。超低排放效果明顯,電收塵器改為袋收塵器現場情況見圖6,相關詳細技改內容,不一一論述。

5.3電收塵器改為電袋復合收塵器技術

電袋復合收塵器對高粉塵比電阻、高粉塵濃度、工況運行復雜的煙氣粉塵處理更具有技術優勢和經濟優勢。作為前級收塵的電收塵器部分捕集了煙氣中將近80%的粉塵量,從而降低了濾袋捕集粉塵的負荷,因此也降低了袋收塵部分的阻力上升速率。同時,荷電后的粉塵變得更為疏松,因此,在相同的粉塵負荷下,帶有荷電的粉塵餅層阻力會更小,可延長濾袋的清灰周期,節省清灰能耗,延長濾袋使用壽命,降低日常維修費用,它比常規長袋低壓脈沖袋收塵器更節省濾袋投資,而且運行穩定。綜合投資和運行成本低于純粹的電收塵器或袋收塵器。

6無組織排放點超低排放技改

原料、材料、料庫、道路、運輸等因素造成的無組織粉塵排放,在以前并沒有引起大的重視,隨著超低排放要求的提出,水泥熟料生產企業開始重視,并采取了有效控制技改措施。對于料場可采用遮蓋、封閉措施;對于易產生粉塵工序點,除配置袋收塵器外,可進行噴霧降塵;對于道路粉塵,可采取水洗和噴霧抑塵措施,這些都能達到滿意的效果。噴霧抑塵治理效果見圖7。

7結束語

本文對于水泥熟料生產線粉塵超低排放技改實踐進行了總結,各技術都有專業廠家研究、設計、把關、實施,很難討論清楚哪一項技術的優缺點。對于電收塵器改造,我們盡可能將先進的降低比電阻技術、高頻電源控制技術、增容(增加電場)技術、濕電技術、設備配置完好管理技術等復合利用,重點技改實施了電改電收塵器技術、電改袋收塵器技術,收到了好的超低排放效果。對于袋收塵器改造,技改重點放在了過濾風速合理選擇、高品質濾袋應用、噴吹清灰技術控制以及擴容(加高袋室加長濾袋)技術。

超低排放是今后國家持續執行的國策之一。面對復雜的粉塵排放因素,要實現節能減排,任重道遠,還需要在實踐中總結經驗,在新技術跟蹤、嚴格重視、管理細化、資金投入、節能減排方面進一步開拓,期望早日實現達標排放,保護藍天白云,為造福人類奉獻一份力量。

作者單位:貴州興義西南水泥有限公司

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