袋除塵系統(tǒng)處理窯頭廢氣的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
我國水泥工業(yè)即將實(shí)施更嚴(yán)格的大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)，對此，水泥廠的主要粉塵排放點(diǎn)如窯頭、窯尾等，如果繼續(xù)采用電除塵器已經(jīng)較難達(dá)到排放要求。隨著新型生產(chǎn)工藝%設(shè)備及耐高溫濾料的不斷推出，袋除塵器以其除塵效率高、運(yùn)行故障率低的優(yōu)勢成為水泥工業(yè)生產(chǎn)線的首選除塵設(shè)備。
1、袋除塵系統(tǒng)處理窯頭廢氣的方案選擇
針對窯頭廢氣溫度高和袋除塵器抗高溫性能差的矛盾，通常必須在進(jìn)入袋除塵器之前對廢氣采取降溫措施。目前，國內(nèi)外窯頭廢氣處理采用的袋除塵器主要有高效脈沖袋除塵器和反吹風(fēng)玻纖袋除塵器，主要的熱交換設(shè)備有強(qiáng)制冷卻熱交換器和自然冷卻熱交換器（如多管冷卻器）。表1是（以2500t/d 新型干法水泥廠為例）2種方案的比較。
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從表1可以看出，方案1中自然冷卻熱交換器的冷卻效率不及強(qiáng)制冷卻熱交換器；另外，由于熟料粉塵磨蝕性強(qiáng)，玻纖袋抗磨蝕性差，抗折性差，其壽命通常僅1 年，使用費(fèi)用高。方案2盡管設(shè)備投資要略高一點(diǎn)，但其濾袋使用壽命長，占地面積小，對粉塵處理能力強(qiáng)，能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)于方案1。因此，我們推薦方案2為優(yōu)選方案。
2、方案2主要設(shè)備
2.1 方案工藝流程
出篦冷機(jī)的高溫廢氣經(jīng)熱交換器降溫處理后，廢氣溫度由250℃降至130℃（異常時(shí)，廢氣溫度可由450℃降至180℃）再進(jìn)入袋除塵器進(jìn)行收塵處理。同時(shí)，熱交換器還可以起到沉降室的作用，預(yù)收下部分粉塵。
2.2 高效強(qiáng)制冷卻熱交換器
2.2.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
熱交換器由熱交換器本體、風(fēng)機(jī)、進(jìn)氣口、灰斗、螺旋輸送機(jī)和卸灰閥等構(gòu)成。高溫廢氣（250～450℃）首先進(jìn)入熱交換器。熱交換器結(jié)構(gòu)為列管式，排出廢氣和冷卻空氣在其中的熱交換為非接觸式。軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的交叉氣流使列管內(nèi)外的冷熱氣體強(qiáng)制對流，通過冷卻風(fēng)機(jī)的單獨(dú)或成組啟動，可以將含塵廢氣冷卻到指定的溫度。
熱交換器本體采用模塊式設(shè)計(jì)。由1組列管和框架構(gòu)成，由于廢氣中含有磨蝕性粉塵，列管的進(jìn)氣口設(shè)置了可更換的耐磨插管。風(fēng)機(jī)和電動機(jī)通過V型皮帶連接。高溫氣流從列管內(nèi)部通過，軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)制冷卻風(fēng)從列管外部吹過，從而通過列管表面?zhèn)鳠徇M(jìn)行強(qiáng)制熱交換。為了控制含塵氣體進(jìn)入列管的流速，并且使氣體均布在列管過流面積上，進(jìn)氣口設(shè)有均布裝置。氣體的出口處有一個(gè)積灰斗，積灰通過螺旋輸送機(jī)排出。灰斗的結(jié)構(gòu)有利于積灰的排出，同時(shí)最大限度地減少含塵氣體對鋼板的沖刷和磨蝕。
螺旋輸送機(jī)中間不加吊軸承，且設(shè)計(jì)中考慮了在操作溫度下的熱膨脹，螺旋輸送機(jī)的下料口設(shè)有鎖風(fēng)效果良好的卸灰閥。
2.2.2 主要工藝參數(shù)
進(jìn)氣溫度：250℃（正常工況），450℃（異常工況）；
出氣溫度：130℃（正常工況），180℃（異常工況）；
廢氣含塵濃度（最高）：50g/m3；
冷卻空氣溫度（最高）：34℃；
熱交換效率：50%～70%
進(jìn)出口壓差：600～800Pa
列管使用壽命：≥5年。
2.3 高效脈沖袋除塵器
2.3.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
該除塵器由進(jìn)出口煙道、除塵室、凈氣室、清灰系統(tǒng)及灰斗等組成（見圖4）。工作時(shí)廢氣溫度降為130℃，瞬間可達(dá)180℃的含塵氣體由布袋除塵器中下部的進(jìn)口煙道分配后進(jìn)入各室的灰斗，煙氣由于折流和速度降低等原因使得比較粗、比較重的粉塵顆粒得以沉降，達(dá)到預(yù)分離的目的。細(xì)粉塵隨氣流轉(zhuǎn)折向上進(jìn)入除塵室，由于濾袋的過濾作用，粉塵被阻留在濾袋的外表面，過濾后凈氣體由濾袋內(nèi)部進(jìn)入各單元的凈氣室，并匯合于出口煙道"經(jīng)引風(fēng)機(jī)后通過煙囪排入大氣。
隨著時(shí)間推移，粉塵不斷地附著在濾袋上，使濾袋內(nèi)外壓差增大，增大到設(shè)定值時(shí)，PLC控制系統(tǒng)發(fā)出信號，執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟脈沖閥用壓縮空氣進(jìn)行脈沖清灰，以上的各項(xiàng)動作均由PLC可編程控制儀控制。
2.3.2 特點(diǎn)
1）氣流渦旋打散及均布裝置
氣流在進(jìn)入除塵器后，由于截面突變會產(chǎn)生較強(qiáng)的渦旋，渦旋氣流會使剛收下來的粉塵再次以較高速度上揚(yáng)，這樣不僅增加了濾袋負(fù)，同時(shí)也會沖刷濾袋并降低濾袋使用壽命。加入氣流渦旋打散及均布裝置后，可很大程度上減少渦旋對濾袋的沖刷，避免袋底相碰，延長濾袋使用壽命。
2）獨(dú)立模塊設(shè)計(jì)
普通的脈沖袋除塵器所有除塵室共用1個(gè)或2個(gè)灰斗，當(dāng)某個(gè)室檢修時(shí)，有大量的冷空氣通過共用的灰斗進(jìn)入收塵系統(tǒng)，使風(fēng)機(jī)負(fù)荷大大增加以至造成風(fēng)機(jī)電動機(jī)停機(jī)（也就是除塵器停機(jī)），進(jìn)而影響整個(gè)燒成系統(tǒng)生產(chǎn)。
而該除塵器的每一個(gè)除塵室在操作上相對獨(dú)立，在每一個(gè)除塵室的進(jìn)、出口煙道上都設(shè)有閥門，使其如同一個(gè)獨(dú)立的小除塵器，可以將某個(gè)除塵室從運(yùn)行中獨(dú)立出來，如同彼此獨(dú)立的幾臺小除塵器的并聯(lián)，因此可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的離線清灰，在線維修，使水泥廠能在不停窯的基礎(chǔ)上維修袋除塵器。
3）獨(dú)特的清灰系統(tǒng)
該除塵器采用逐行噴吹的方式，可通過噴吹管上開孔孔徑的變化，合理調(diào)節(jié)壓縮空氣噴吹到袋底的壓力，使其既能清灰徹底，又不損傷濾袋。
4）自帶旁路系統(tǒng)
該除塵器在設(shè)計(jì)中考慮了系統(tǒng)試生產(chǎn)時(shí)工況不穩(wěn)定、上游設(shè)備（熱交換器）出現(xiàn)故障時(shí)，入口溫度將會超過濾袋的允許使用溫度，為了保護(hù)濾袋，在進(jìn)出口煙道中增設(shè)了旁路系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)異常高溫時(shí)，進(jìn)氣閥自動關(guān)閉，旁路閥打開，所有超高溫氣體從旁路風(fēng)道通過，從而可以保護(hù)濾袋不被燒損。
5）采用耐高溫濾料
根據(jù)窯頭煙氣的特點(diǎn)，濾袋必須采用耐溫超過180℃耐磨蝕性好、抗氧化性能好的濾料。實(shí)踐證明，采用經(jīng)過特殊工藝處理的耐高溫濾料，濾料裁剪采用激光切割，成型好，質(zhì)量高，其使用效果好、使用壽命長。
6）袋籠
袋籠的所有筋線都采用自動點(diǎn)焊而成，橫筋的焊點(diǎn)位于立筋的內(nèi)表面，并去除毛刺，避免濾袋的損傷。
2.3.3 主要工藝參數(shù)
入口溫度：130℃（正常工況），180℃（異常工況）；
入口濃度（標(biāo)況）：＜30g/m3；
出口濃度（標(biāo)況）：＜30g/m3；
過濾風(fēng)速：≤1.2m/min
阻力:1200～1500Pa
除塵效率：99.97%
濾袋使用壽命：：≥24個(gè)月
脈沖閥使用壽命：≥100萬次噴吹（或使用5年）。
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