§1 概述

　　廢氣余熱利用是水泥企業(yè)節(jié)能增效的亮點，大型水泥生產(chǎn)線爭先投建余熱發(fā)電鍋爐。窯尾增設(shè)SP爐之后，窯尾電收塵器出口粉塵排放顯著惡化，特別是直接操作情況下，有的聯(lián)合操作狀態(tài)也明顯超標(biāo)排放，其原因何在？

　　眾所周知，電收塵器對煙氣條件比較敏感。對窯尾電收塵而言，煙氣含水率與煙氣溫度決定了粉塵比電阻的高低和收塵效率。窯尾增設(shè)SP爐之后，進入電收塵器的煙氣含水率和煙氣溫度都出現(xiàn)了不利于有效收塵的變化，導(dǎo)致收塵效率大幅降低。
怎樣才能做到節(jié)能與環(huán)保雙豐收呢？

　　一般認為，要滿足當(dāng)前環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，選擇袋收塵或電袋復(fù)合，才能保證排放達標(biāo)。這種認識至少是片面的。

　　實踐證明：現(xiàn)役電收塵通過MEC技術(shù)即機械、電氣和煙氣條件三位一體優(yōu)化改造同樣能夠?qū)崿F(xiàn)達標(biāo)排放，而且達標(biāo)治理的費用和運行成本均低于電改袋。

　　§2 窯尾電收塵器的煙氣性質(zhì)分析

　　干法窯尾都配有增濕塔。增濕塔的功效一是降溫，二是增濕調(diào)質(zhì)①。降溫與增濕所帶來的效果，是粉塵比電阻的降低。粉塵比電阻適當(dāng)?shù)那闆r下，窯尾電收塵能夠獲得很高的收塵效率。

　　窯尾煙氣需用來對生料進行烘干。生料磨工作時稱聯(lián)合操作狀態(tài)，生料磨停止時稱直接操作狀態(tài)。聯(lián)合操作時，煙氣與生料進行熱交換，同時吸收生料中的水分，出生料磨的煙氣與不經(jīng)生料磨、直接到達電收塵入口的煙氣混合一起進入電收塵器。直接操作時，全部窯尾煙氣直接進入電收塵。

　　SP爐建成投運之后，由于增濕塔事實上失去作用，廢氣中的含水率很低，預(yù)熱煙氣溫度則從320℃以上降到200℃左右。這時，粉塵比電阻極高。生料磨停止工作（直接操作）時，SP爐煙氣直接進入電收塵，由煙氣溫度和含水率決定的粉塵比電阻處極大值，電場工作電壓和工作電流明顯降低，平均電暈功率下降，電場內(nèi)出現(xiàn)頻繁閃絡(luò)現(xiàn)象、工作極不穩(wěn)定，表現(xiàn)出反電暈現(xiàn)象，收塵效果很差。聯(lián)合操作時，對管磨系統(tǒng)，生料磨廢氣與不經(jīng)生料磨的廢氣混合，煙氣溫度約142℃、露點約38℃，這一溫度和露點也不能滿足電收塵高效工作的要求；對立磨系統(tǒng)，絕大部分預(yù)熱煙氣都通過生料磨，磨內(nèi)還噴入一定量的水，電收塵器入口煙氣溫度約80℃左右、露點43℃左右，基本滿足電收塵器工作要求。但是，由于立磨產(chǎn)量高，約有1/3的時間停磨，一旦停磨，即進入直接操作狀態(tài)，收塵效率很低、粉塵排放嚴(yán)重超標(biāo)。窯尾粉塵比電阻隨煙氣溫度和含水率變化關(guān)系見圖1。

　　§3 煙氣調(diào)質(zhì)方式的選擇

　　試驗和實踐都表明：電收塵器實現(xiàn)有效收塵的粉塵比電阻范圍為104～1011Ω•cm，窯尾廢氣在聯(lián)合操作條件下，當(dāng)露點≥47℃和溫度≤130℃時才能滿足這一要求；直接操作時，預(yù)熱煙氣經(jīng)增濕降溫達170℃以下收塵效率很高。SP爐廢氣溫度約200℃、煙氣露點在35℃以下，粉塵比電阻在1013Ω•cm以上，直接操作時的煙氣條件都遠離電收塵器的適用工作范圍。對管磨系統(tǒng)，聯(lián)合操作時的煙氣條件同樣不能滿足要求。因此，要實現(xiàn)電收塵器的達標(biāo)排放，在保證本體完好和供電性能可靠的前提下，應(yīng)對SP爐煙氣進行有效調(diào)質(zhì)，使進入電收塵器的煙氣溫度和濕度在合理的范圍內(nèi)，使粉塵比電阻降到1011Ω•cm以下。

　　通過SP爐的煙氣，溫度從325℃左右降到了200℃左右。由于煙氣溫度低，同樣粒徑的霧滴完全蒸發(fā)所需時間大大延長。為縮短霧滴蒸發(fā)時間、保證調(diào)質(zhì)效果，避免增濕塔濕底，只有使噴嘴噴出的霧滴粒徑很小，才能使霧滴在有限的時間內(nèi)完全蒸發(fā)。

　　回流式噴霧方式可以做到霧滴粒徑很小，但要求噴嘴口徑非常小、供水壓力足夠大。噴嘴口徑小，噴嘴易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，加之回流噴霧系統(tǒng)管路復(fù)雜，故不適于對霧化要求很高的場合。
雙流體噴霧方式利用壓縮空氣與水混合，水、氣從噴嘴噴出后，利用壓縮空氣的膨脹使水珠變得很細，選擇不同的口徑可獲得不同粒徑的霧滴大小。噴嘴口徑的大小決定了噴槍的噴水量，噴槍的數(shù)量又決定了壓縮空氣的用量。因此，應(yīng)根據(jù)噴水量的大小和霧化要求合理選擇噴嘴規(guī)格，既達到霧化目的，又使調(diào)質(zhì)裝置的投資造價與運行成本在合適的范圍內(nèi)。

　　§4 調(diào)質(zhì)參數(shù)的確定

　　調(diào)質(zhì)系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的目標(biāo)是使煙氣中的含水率和煙氣溫度符合電收塵器最佳工作的要求。根據(jù)窯尾廢氣中粉塵比電阻與溫度和濕度的關(guān)系，確立煙氣調(diào)質(zhì)后，進入電收塵器的煙氣濕度≥47℃、煙氣溫度≤130℃。據(jù)此，可計算出各種工藝操作條件下的最大噴水量，再根據(jù)增濕塔規(guī)格和進入增濕塔的煙氣量計算出煙氣在增濕塔內(nèi)的停留時間，即可計算確定允許的最大霧滴直徑，進而選取噴嘴規(guī)格和數(shù)量，最后估算出壓縮空氣消耗量和系統(tǒng)動力消耗。

　　§5 調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的布置

　　不同的生產(chǎn)線，其窯尾收塵系統(tǒng)的布置不同。通常的布置方式是高溫風(fēng)機布置在增濕塔、SP爐之后，電收塵器后設(shè)排風(fēng)機，也有的把高溫風(fēng)機置于增濕塔之前的，還有的不設(shè)后排風(fēng)機。早期的干法熟料生產(chǎn)線，生料制備是獨立的系統(tǒng)，烘干用熱源由專門設(shè)置的沸騰爐提供并自配除塵設(shè)備。

　　SP爐建成投運之后，SP爐與增濕塔呈并聯(lián)關(guān)系。一般情況下，SP爐運行時，增濕塔無煙氣通過，但也有將部分預(yù)熱煙氣從增濕塔分流的做法。

　　聯(lián)合操作時的煙氣分配：對管磨系統(tǒng)，生料磨工作時，經(jīng)生料磨的煙氣占總煙氣量的40%左右；對立磨系統(tǒng)，生料磨工作時，全部煙氣都經(jīng)過生料磨，有時還從電收塵器出口返回部分凈化煙氣以補充立磨用風(fēng)量的不足。

　　SP爐窯尾煙氣流向見圖2～圖4。

　　對獨立生料系統(tǒng)的窯尾電收塵（如圖3），煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的布置比較簡單：只需將SP爐煙氣引到增濕塔頂，采用雙流體噴霧方式使煙氣溫度降低到合適的范圍即可，既能滿足電收塵工作要求、又使煙氣中的粉塵濃度在增濕塔內(nèi)有較大幅度的降低，同時減輕了高溫風(fēng)機的磨損。

　　對聯(lián)合操作系統(tǒng)的窯尾收塵系統(tǒng)（如圖1、圖2），考慮到SP爐廢氣要對生料進行烘干，調(diào)質(zhì)系統(tǒng)既要滿足生料磨工作時的調(diào)質(zhì)要求，又要滿足生料磨不工作時的調(diào)質(zhì)要求。為滿足SP爐運行時煙氣調(diào)質(zhì)的要求，在電收塵器之前新建一較小規(guī)格增濕塔（注意：只有選取適當(dāng)?shù)膰婌F方式，才能使增濕塔規(guī)格較小）。要求后置增濕塔能夠在入口溫度較低的情況下達到較好的霧化效果。

　　對某些立磨系統(tǒng)，由于立磨工作時的煙氣條件能夠滿足電收塵工作要求，只需對停磨時、直接操作條件下的煙氣進行調(diào)質(zhì)，則可省去后置增濕塔，而將SP爐煙氣引回原增濕塔進行處理，這樣做，不單可減少改造投資，由于原增濕塔容積較大，采用雙流體噴霧后，霧化更充分（如仍使用原噴霧系統(tǒng)，霧化效果并不能滿足要求）。

　　根據(jù)現(xiàn)場實際情況，窯尾煙氣調(diào)質(zhì)工藝流程還可以有其它布置方案，在此不一一枚舉。

　　§6 煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

　　優(yōu)化設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)的目標(biāo)：

　　調(diào)質(zhì)后，煙氣條件充分適應(yīng)電收塵工作

　　調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投資造價省

　　運行成本低

　　維護工作量少

　　進入電收塵器的煙氣溫度和含水率要符合電收塵工作要求，應(yīng)準(zhǔn)確計算需要調(diào)質(zhì)的煙氣量及對應(yīng)工況條件下所需噴水量的大小。

　　降低造價的關(guān)鍵是盡量減少非標(biāo)件的重量。需增設(shè)后置增濕塔的調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，應(yīng)使增濕塔的規(guī)格較小。在采用雙流體噴霧方式的前提下，合理選取噴嘴規(guī)格以確定最大霧滴大小，依據(jù)最大霧滴完全蒸發(fā)所需時間決定增濕塔規(guī)格大小。對只改變煙氣流向的調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，非標(biāo)件重量取決于煙道布置和煙道直徑，煙道支架的設(shè)計對非標(biāo)件重量也有較大影響。

　　調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的運行費用主要取決于壓縮空氣用量，又與供水量的控制方式有關(guān)。減少壓縮空氣用量又取決于噴槍投入的數(shù)量，而霧化效果卻與氣水比相關(guān)。因此，合理選擇不同工況下噴槍投入數(shù)量是霧化效果與耗氣量權(quán)衡的結(jié)果。另外，采用變頻調(diào)速控制供水量可在噴水量較小時消耗的水泵功率最低，不單能省去大量閥門，也使系統(tǒng)變得簡化和集成。

　　運行可靠性取決于系統(tǒng)零配件的選取。氣路和水路元件、控制元件都應(yīng)選擇國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品?？刂瞥绦虺龖?yīng)滿足工藝轉(zhuǎn)換時能夠自動調(diào)節(jié)噴水量，還應(yīng)對工藝出現(xiàn)異常和系統(tǒng)故障狀態(tài)能夠自動檢測并自動切換到安全模式。

　　§7 煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的調(diào)試及運行

　　由于具體工況條件下的煙氣量、煙氣分配、煙氣溫度和生料水分含量的不確定且存在波動，調(diào)質(zhì)系統(tǒng)安裝后經(jīng)過空載調(diào)試之后，應(yīng)進行負載調(diào)試，以進行工作模式、關(guān)聯(lián)信號與噴槍控制以及目標(biāo)溫度等的設(shè)定。

　　調(diào)質(zhì)系統(tǒng)初始投入運行，需進行有關(guān)參數(shù)的預(yù)設(shè)置，主要是按照設(shè)計思路進行設(shè)置。但在設(shè)置投運之前，應(yīng)對實際工藝操作制度及煙氣參數(shù)進行范圍確認，以防出現(xiàn)誤控、造成事故。預(yù)設(shè)完成并投運之后，應(yīng)認真觀察調(diào)質(zhì)控制面板上的工作參數(shù)和相關(guān)工藝設(shè)備的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時采取安全措施。通過一段時間的觀察與驗算，即可調(diào)整設(shè)置參數(shù)或修改控制程序，以與實際工況相吻合，同時減少對相關(guān)設(shè)備的影響，從而滿足電收塵器最佳工作要求。

　　應(yīng)當(dāng)注意的是：后置增濕塔的調(diào)質(zhì)系統(tǒng)在投運之初，生料系統(tǒng)開始工作時，系統(tǒng)壓力平衡點會發(fā)生變化，通過對循環(huán)風(fēng)機及高溫風(fēng)機工作參數(shù)的調(diào)整，不難找到新的平衡點。

　　§8 窯尾電收塵器的達標(biāo)排放

　　SP爐窯尾電除塵器的達標(biāo)排放卻成為水泥企業(yè)染污治理的一個難點。實踐表明：通過對供電條件、煙氣條件和本體條件的優(yōu)化改造，即能夠提高電除塵器的除塵效率、實現(xiàn)達標(biāo)排放。在此，對窯尾SP爐煙氣進行合理調(diào)質(zhì)無疑是提高電收塵收塵效率的必要前提，與此同時，本體狀態(tài)完好是保證收塵效率的基礎(chǔ)，供電質(zhì)量滿足要求是發(fā)揮本體潛力不可或缺的保障。通過機械、電氣和煙氣條件三位一體優(yōu)化改造，大多數(shù)SP爐窯尾電除塵器都能夠滿足現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，這就是電除塵MEC達標(biāo)技術(shù)。

　　§9 結(jié)論

　　電收塵器對煙氣性質(zhì)比較敏感， SP爐的投運使進入電收塵器的煙氣性質(zhì)發(fā)生了不利于電場工作的變化。伴隨SP爐的建設(shè)，應(yīng)同時考慮窯尾電收塵器的煙氣條件，對煙氣進行合理調(diào)質(zhì)。超標(biāo)排放的SP爐窯尾電除塵器，可通過MEC技術(shù)的實施實現(xiàn)達標(biāo)排放，其改造的費用和運行成本均低于電改袋或電袋復(fù)合改造。

　　參考文獻：
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