JLDC立窯袋式除塵器的開發(fā)與應(yīng)用
0、引言
立窯在熟料煅燒過(guò)程中，產(chǎn)生大量的含塵煙氣。由于立窯煙氣的特殊工況，其治理難度相當(dāng)大。而絕大多數(shù)立窯廠家，由于其資金緊張及觀念上的原因，對(duì)除塵設(shè)備的投資特別敏感。新的環(huán)保要求立窯排放必須無(wú)煙無(wú)塵，這與惡劣的工況及低投資的要求形成了強(qiáng)烈的反差，也對(duì)環(huán)保設(shè)備廠提出了新的挑戰(zhàn)。
由于袋式除塵器除塵效率高，適應(yīng)粉塵濃度范圍寬，且不受粉塵比電阻的影響，采用袋式除塵器進(jìn)行機(jī)立窯煙氣治理已成為大多水泥生產(chǎn)廠的選擇。通常只要設(shè)計(jì)選型合理，制作無(wú)缺陷，采用袋式除塵器都能達(dá)到＜50mg/Nm3的排放要求，完全可以保證達(dá)到＜100mg/Nm3的一般排放標(biāo)準(zhǔn)。目前市場(chǎng)上使用較多的有LFEF上進(jìn)風(fēng)反吹、SKB下進(jìn)風(fēng)反吹及噴吹脈沖除塵器等，但大都存在投資大，故障點(diǎn)多，濾袋壽命短等缺陷，難以推廣。
JLDC圓筒型立窯袋式除塵器的研制成功，解決了現(xiàn)有袋除塵器中存在的結(jié)構(gòu)不合理、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，濾袋密封差，壽命短、“糊袋”、“燒袋”，氣流不均等問(wèn)題，具有很好的效果。
1、JLDC圓筒型袋式除塵器的開發(fā)研究
JLDC袋式除塵器是在傳統(tǒng)的反吹風(fēng)除塵器基礎(chǔ)上，根據(jù)立窯煙氣特點(diǎn)，大膽創(chuàng)新，研究設(shè)計(jì)的一種新型袋式除塵器。該除塵器開發(fā)的宗旨有四：①結(jié)構(gòu)要緊湊，努力縮小設(shè)備重量，降低除塵器的造價(jià)；②設(shè)計(jì)要合理，充分考慮檢修，安裝等問(wèn)題；③使用效果要好，盡量延長(zhǎng)濾袋的使用壽命；④操作要簡(jiǎn)單，盡量減少運(yùn)動(dòng)部件，降低故障率。為此筆者在JLDC設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮了以下幾點(diǎn)：
1.1工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為了減少系統(tǒng)漏風(fēng)，降低阻力，在工藝設(shè)計(jì)方面，該除塵器采用一級(jí)收塵，風(fēng)機(jī)盡量布置在窯房頂部，以便于檢修。
1.2工作溫度的選擇
由于立窯正常工作時(shí)煙氣溫度一般在45-250℃之間，故設(shè)計(jì)除塵器的最大工作溫度≤200℃，如遇到不正常窯況，溫度過(guò)高時(shí)，可采用在進(jìn)風(fēng)口摻冷風(fēng)的辦法，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于立窯出風(fēng)點(diǎn)位置較高，在設(shè)計(jì)時(shí)JLDC除塵器采用頂部進(jìn)風(fēng)，由中心風(fēng)管導(dǎo)入下部，取消傳統(tǒng)的上花板，使設(shè)備重心下移。此外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還考慮了補(bǔ)償熱變形（在設(shè)備的基礎(chǔ)上設(shè)置了彈性墊，煙道與除塵器聯(lián)接部位設(shè)膨脹節(jié)），防腐蝕（所有與煙氣接觸部位均涂耐高溫防腐涂料）等一系列措施，特別是采用圓筒形結(jié)構(gòu)，使設(shè)備占地面積大大縮小，適宜場(chǎng)地狹窄的老線改造。因?yàn)閳A形結(jié)構(gòu)受力均勻合理，耗材少，因而相對(duì)來(lái)說(shuō)造價(jià)也較低。
1.4濾料選擇
目前能耐高溫的濾料有玻纖濾料，復(fù)合濾料，金屬濾料等，復(fù)合濾料、金屬濾料價(jià)格昂貴，一般中小型企業(yè)無(wú)法承受，玻纖濾料又有連續(xù)玻纖平幅布、玻纖膨體紗、玻纖針刺氈三種，其中連續(xù)玻纖平幅布價(jià)格較低，但除塵效率低，風(fēng)速低，排放濃度高，適用于要求不高的場(chǎng)合；玻纖膨體紗收集細(xì)小粉塵能力強(qiáng)，除塵效率高，價(jià)格適中，適用于反吹風(fēng)清灰除塵器；玻纖針刺氈收塵效率高，透氣性好，允許過(guò)濾風(fēng)速較高，但價(jià)格較高，一般用于脈沖式除塵器回收高附加值的粉塵。
EWF550-RH玻纖膨體紗濾料采用RH配方，利用非有機(jī)硅類憎水劑把憎水、耐磨、耐折、防腐等性能通過(guò)特定的工藝有機(jī)地統(tǒng)一在一起，具有耐高溫、耐腐蝕、抗結(jié)露、易清灰、尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，可在280℃下長(zhǎng)期使用，瞬時(shí)高溫可達(dá)300℃，是立窯除塵器的理想濾料。
1.5選擇合理的風(fēng)速
過(guò)濾風(fēng)速不僅決定了除塵器的體積大小，而且對(duì)設(shè)備的除塵效率、阻力、清灰效果、壽命等都有著決定性的影響，玻纖膨體紗的允許過(guò)濾風(fēng)速為0.6m/min，為了保證除塵器長(zhǎng)期穩(wěn)定高效低阻運(yùn)行，JLDC除塵器的過(guò)濾風(fēng)速確定為0.5m/min。
1.6改進(jìn)濾袋固定方式
采用卡箍代替扎繩，濾袋固定更牢固，密封效果更好，從而減少了掉袋故障，也提高了收塵效率，彈性吊掛裝置的使用，可以很好地維持濾袋形狀，減少濾袋的磨損，延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。
1.7抗結(jié)露設(shè)計(jì)
由于立窯煙氣露點(diǎn)較高，在除塵器進(jìn)氣管道、殼體、灰斗等部位均采用100mm硅棉保溫，以減少殼體的散熱，提高設(shè)備的蓄熱能力。此外還使用了潔氣反吹，減少反吹時(shí)因內(nèi)外溫差形成的結(jié)露。實(shí)際使用效果表明，除塵器的最佳使用溫度在65-260℃之間，一般在60℃時(shí)也能正常使用。對(duì)于更低的窯溫，可采用熱風(fēng)爐在煙氣進(jìn)除塵器前摻加少量熱風(fēng)，在不影響立窯正常操作的前提下提高除塵器進(jìn)口溫度；也可采用降低濕含量、控制濕料層厚度、閉門操作、適當(dāng)增加配煤量等方法來(lái)提高除塵器進(jìn)口溫度。
1.8微機(jī)控制系統(tǒng)
控制機(jī)構(gòu)的優(yōu)劣，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行影響極大，JLDC的微機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子公司的PLC可編程序控制器，按預(yù)定程序進(jìn)行反吹與工作的控制。該控制系統(tǒng)還增加了超溫聲控系統(tǒng)，出現(xiàn)反常的煙氣溫度時(shí)及時(shí)提醒操作工進(jìn)行調(diào)整。
1.9 減少運(yùn)動(dòng)部件
為了簡(jiǎn)化操作，減少運(yùn)動(dòng)部件，降低故障率，JLDC立窯袋式除塵器采用了提升切換閥取代原來(lái)的出風(fēng)及反吹蝶閥，多個(gè)室共用一個(gè)灰斗及一個(gè)卸灰閥。這樣整個(gè)除塵器僅用八個(gè)閥，較LFEF少近2/3，比SKB少一半。
2、JLDC立窯袋式除塵器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工藝要求
2.1 JLDC立窯袋式除塵器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
如圖所示，JLDC立窯袋式除塵器具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
2.1.1 JLDC立窯袋式除塵器采用圓筒形分室結(jié)構(gòu)，頂部進(jìn)風(fēng)，在灰斗部位折流向上，從而使大顆?；鹦堑纫螂x心作用直接落入灰斗，避免了燒袋的發(fā)生。
2.1.2氣流均布裝置的應(yīng)用，使氣流均勻進(jìn)入各袋室，杜絕了因風(fēng)速不均而出現(xiàn)的局部濾袋磨損現(xiàn)象。
2.1.3 EWF550-RH玻纖膨體紗濾料的使用，及濾料彈性吊掛、卡箍等的應(yīng)用，使得濾袋的使用周期大大延長(zhǎng)。
2.1.4多種抗結(jié)露措施，灰斗輔助清灰設(shè)備的使用，有效提高了灰斗的粉塵溫度，防止了灰斗內(nèi)粉塵潮解，結(jié)拱的發(fā)生，也杜絕了糊袋現(xiàn)象。
2.1.5專利型提升切換閥（專利申請(qǐng)?zhí)?3259336.8）的應(yīng)用，大大簡(jiǎn)化了清灰程序，降低了故障率。
2.1.6采用中心風(fēng)管進(jìn)風(fēng)，煙氣在進(jìn)入袋室前，經(jīng)過(guò)一段溫度緩沖區(qū)，可以有效防止高低溫對(duì)設(shè)備的影響。
2.1.7設(shè)備檢修簡(jiǎn)單，工作環(huán)境好。
2.2生產(chǎn)工藝要求
為了使立窯收塵器能夠長(zhǎng)期高效運(yùn)行，在生產(chǎn)過(guò)程中還應(yīng)注意采用以下措施：
2.2.1采用小料球淺暗火連續(xù)操作煅燒，做到加料、上火、卸料三平衡，窯內(nèi)濕料層厚度應(yīng)適宜（40cm左右），從而使煙氣溫度保持在60-100℃之間，始終高于露點(diǎn)。若采用深暗火煅燒，則應(yīng)在立窯收塵器進(jìn)風(fēng)口前加一熱風(fēng)爐，在不影響正常操作的情況下，提高煙氣溫度，防止結(jié)露的發(fā)生。
2.2.2對(duì)于超溫報(bào)警信號(hào)，處理窯況要及時(shí)。
2.2.3盡量實(shí)現(xiàn)閉門操作，減少漏風(fēng)量，提高煙氣溫度，降低設(shè)備能耗。
2.2.4結(jié)合采用新型窯體隔熱保溫技術(shù)，減少立窯熱耗，降低中邊部溫差，提高產(chǎn)量，減少窯況波動(dòng)，提高設(shè)備壽命。
3 設(shè)備的工作原理
3.1 預(yù)分離
立窯排出的含塵氣體經(jīng)煙道進(jìn)入除塵器中心的進(jìn)氣總管，在除塵系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓作用下由灰斗上方均勻進(jìn)入除塵器的各個(gè)濾室，含塵煙氣中的粗顆粒粉塵由于導(dǎo)流板的攔阻及自身重力的作用直接落入灰斗，實(shí)施粉塵預(yù)分離。
3.2 過(guò)濾
含塵氣體進(jìn)入濾袋，粉塵被滯留在濾袋內(nèi)表面，含塵氣體則經(jīng)過(guò)濾袋過(guò)濾得到凈化，凈化后的氣體進(jìn)入袋室，然后經(jīng)由三通切換閥排氣通道、出氣管道，由排風(fēng)機(jī)排入大氣，該設(shè)備為頂部進(jìn)風(fēng)，負(fù)壓操作內(nèi)濾式袋式除塵器。
3.3 清灰及自動(dòng)控制
除塵器運(yùn)行一段時(shí)間后，濾袋內(nèi)表面捕集的粉塵增厚，除塵器的運(yùn)行阻力上升，當(dāng)增加到一定值后，就需要對(duì)濾袋進(jìn)行清灰，這時(shí)微機(jī)指令提升切換閥關(guān)閉排氣通道，同時(shí)打開反吹風(fēng)通道，在反吹風(fēng)機(jī)的作用下（方向與原氣流方向相反）將原來(lái)膨脹的濾袋壓癟變形，清除掉濾袋內(nèi)表面附著的粉塵，清下的粉塵落入灰斗，經(jīng)卸灰閥排出，整個(gè)清灰過(guò)程是分室輪流進(jìn)行的，不影響除塵器的正常工作。
4 設(shè)備應(yīng)用舉例
JLDC立窯袋式除塵器研制成功后，由于其與眾不同的優(yōu)點(diǎn)，很快得到了用戶的認(rèn)可，產(chǎn)品已在江蘇、廣東、河北、貴州、四川、重慶、江西、山東、寧夏、湖南等地得到應(yīng)用，均取得了良好的效果。
廣州鶴山水泥廠φ3.0×11機(jī)立窯原來(lái)采用了LFEF立窯除塵器，該除塵器自投產(chǎn)以來(lái)，由于設(shè)計(jì)不合理，進(jìn)風(fēng)不均勻且常有火星燒袋現(xiàn)象，濾袋僅兩個(gè)多月就更換一次，粉塵排放經(jīng)常超標(biāo)。該廠于2002年2月份拆除原除塵器，將之更換為JLDC-3.0型除塵器，投運(yùn)后，一直隨主機(jī)同步運(yùn)行，經(jīng)環(huán)保部門檢測(cè)，其粉塵進(jìn)口濃度11.3g/Nm3，排放濃度僅47mg/Nm3。使用一年多來(lái)，經(jīng)多次檢查，一直無(wú)故障運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)濾料的糊袋，燒袋或破損現(xiàn)象。對(duì)該廠進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析如下：
⑴系統(tǒng)裝機(jī)容量83KW，實(shí)際耗用約65KW，一年按300天生產(chǎn)計(jì)算，電費(fèi)按0.4元/度計(jì)算，全年增加電耗18.72萬(wàn)元。
⑵濾袋壽命一般在二年左右，按1.5年換一次袋計(jì)算，每年濾袋費(fèi)用3.5萬(wàn)元。
⑶設(shè)備總投資約50萬(wàn)元，按10年折舊，年折舊費(fèi)5萬(wàn)元。
⑷回收粉塵：入口濃度按10 g/Nm3，出口按100mg/Nm3，年回收量：（10000—100）×70000×300×24×10－9=4990t
按每噸粉塵70元計(jì)，增加效益4990×70=34.93萬(wàn)元。
⑸增加人員工資按1.5萬(wàn)元/年計(jì)。
⑹全年經(jīng)濟(jì)增減34.93－18.72－3.5－5－1.5=6.21萬(wàn)元。
這樣增加JLDC立窯除塵器后，扣除一切費(fèi)用，還可增收6.21萬(wàn)元。
此外，四川二郎山水泥廠兩臺(tái)3.2m立窯共用一臺(tái)JLDC-2×3.2m除塵器，排放濃度僅17 mg/Nm3；廣東梅州東南水泥廠JLDC-3.0型除塵器排放濃度僅23mg/Nm3，由于變自然排風(fēng)為機(jī)械排風(fēng)，其產(chǎn)量因此提高了0.6t/h。
5 結(jié)束語(yǔ)
JLDC立窯除塵器在立窯上使用，使立窯排煙由自然拔風(fēng)改為機(jī)械強(qiáng)制排煙，窯面基本處于負(fù)壓狀態(tài)，可大大改善窯工的操作環(huán)境，對(duì)提高立窯產(chǎn)量有益，JLDC立窯除塵獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得進(jìn)風(fēng)管道大大縮短，熱損失減少，對(duì)于立窯的節(jié)能降耗也有一定好處。
由于立窯煙氣濕度大，低溫時(shí)結(jié)露嚴(yán)重，除塵器對(duì)立窯的窯溫要求較嚴(yán)，這是立窯袋式除塵器的一個(gè)缺陷；但只要嚴(yán)格按設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行操作，在設(shè)備管理上下功夫，JLDC立窯袋除塵器完全能夠長(zhǎng)期有效地運(yùn)行，使用立窯除塵器也有著可觀的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能降耗與環(huán)保達(dá)標(biāo)完全可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)。
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