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1、水泥窑的尾袋式除尘器改造摘要：随着“打赢蓝天保卫战”号角的强劲吹响，国家环保力度不断加大，沿海地区和京津冀地区纷纷发布出台了水泥窑超低排放标准。由于国家环保形势越来越严峻，最初设计的袋式除尘器已很难达到水泥窑的超低排放标准，所以有必要对现有不达标除尘器进行改造。本文结合工程改造实例，详细阐述某水泥厂窑尾袋式除尘器技术改造。袋式除尘器是含尘气体通过滤布纤维网格，实现气体和固体颗粒分离的除尘装置。袋式除尘器按清灰方式分为：机械振动式、逆吹风式、PPC高压气箱脉冲式、低压脉冲式等，其中低压脉冲式袋除尘器在水泥行业应用更广泛。低压脉冲式袋除尘器的清灰机理是依靠瞬间往滤袋喷射高速气流，同时吸引周围57倍
2、于喷射气量的诱导空气达到清灰的目的。其优点是：结构简单、运行稳定、清灰效率高、适应性强等。河南荥阳某水泥厂窑尾除尘设备是2009年投入使用的低压脉冲式袋除尘器，改造前排放浓度是2025 mg/Nm3，不能满足现行环保排放要求。本文以该厂窑尾袋式除尘器为例，针对其过滤风速高、运行阻力升高、排放不达标等问题，从袋除尘器结构及其他方面进行技术改造。1 存在的问题及分析经过技术人员在现场仔细勘察，发现除尘器设备壳体的人孔门和检修门处已腐蚀损坏，抽查发现部分滤袋有板结和糊袋现象，设备运行阻力过高，过滤风速高。究其原因主要有：除尘器设备净气室部分箱体发生腐蚀，净气室检修门密封条老化断裂，检修门处多点漏风，
3、导致净气室内气体温度降低，发生结露现象，粉尘颗粒就会黏附在潮湿的滤袋表面，越积越厚，从而形成板结和糊袋，致使滤袋的透气性能变差，过滤风速升高，净过滤风速达到1.06 m/min，设备运行阻力偏高，超过2 500 Pa，出口风机负荷大，易跳停。2 改造方案对比该厂原有袋除尘器型号：LJPA28147-210，是非紧凑型结构，采用气体分布板，清灰方式为离线清灰，顶部设有检修吊架，滤袋长度7 m，20个净气室分成两排，单个净气室平行布置两排脉冲阀（每排8个），单个脉冲阀喷吹14条滤袋。设计风量为950 000 m3/h，选用4 480条滤袋，规格是160 mm7 000 mm，过滤面积为15 760
4、 m2，过滤风速为1 m/min。本次改造为了满足水泥企业粉尘排放浓度5 mg/Nm3、改造后的过滤风速为0.67 m/min的要求，需要的过滤面积为23 352 m2。为了满足过滤面积和过滤风速的要求，共有3种方案可选：方案1：替换为加长的滤袋。经核算，要将除尘器全部4 480条滤袋替换为160 mm10 000 mm滤袋，需要将壳体加高3 m。方案2：增加滤袋数量，经核算，要增加1 926条160 mm7 000 mm滤袋，并在原除尘器进气端或出气端增加除尘单元。方案3：调整除尘器的滤袋布置方式，适当加高壳体高度，滤袋长度统一增加到8 300 mm，并增加1 120条滤袋。如果采用方案1，
5、选用10 m超长滤袋，原除尘器袋室高度7 m，结构上难以保证10 m滤袋的使用；中材装备集团公司曾在国外某公司4 000 t/d水泥生产线电改袋改造项目中使用过9 m滤袋，而10 m滤袋还处于试验研究阶段，尚未投入到实际工程中，业主采用的可能性低。如果采用方案2，需要新增4个袋室，考虑到除尘器的结构，只能新增在原除尘器的入口或出口，而除尘器的进口和出口均无空间布置新袋室。如果采用方案3，袋室增加高度小，有相关实际应用案例，业主易于接受，设备钢耗低，资金投入少。综上所述比较，方案3的可行性更大。3 具体改造措施为了合理优化结构和减少改造成本，我们决定保留原袋式除尘器的基础、输灰系统、灰斗和壳体、
6、气路系统的气源处理元件、储气罐和差压系统，拆除原袋式除尘器壳体内部的气流均布系统，设计新的进气均布系统；袋室增高1 300 mm；每个袋室的滤袋数量由原来的224条增加到280条；采用160 mm8 300 mm的滤袋；将过滤风速降低到0.7 m/min左右。3.1 壳体结构改造3.1.1 袋室增高的改造原袋式除尘器选用7 m滤袋，因此，袋室高度不能保证8.3 m滤袋的使用，需要加高1.3 m。同时，增高袋室的端板、侧板、除尘单元之间内隔板，并对原袋式除尘器壳体进行加固改造，在袋室上重新构造支撑平面，用于承载新增的净气室及滤袋、袋笼。3.1.2 气流均布系统的改造原袋式除尘器采用侧进气方式，并
7、有从进气烟道侧壁到袋室向外纵向扩散的通道，有利于烟气气体的均匀扩散，同时避免烟气气体直接冲刷滤袋。原袋式除尘器的气流均布系统如图1所示。进气口气体分布板把扩散室和袋室隔开，扩散室有横向区和纵向区，纵向扩散室又把一个袋室分成两部分，增加扩散空间，有利于气体均匀分布。烟气从进气口经过烟道，侧进气到袋室的纵、横向扩散室。气流均布系统下部设有挡风板和分散板，使含尘气体中较粗颗粒的粉尘受阻挡碰撞直接沉降到灰斗内部，其他含尘气体从孔板向上运动进入袋室上部，再从上部进入袋室，从滤袋中部靠下部位均匀、缓慢地向过滤袋区扩散，达到烟气均布的目的。为了节约成本，缩短工期，有效利用原设备空间尽量布置足够多的滤袋，需要
8、拆除原气流均布系统，布置新的气流均布系统（见图2），阻流板分为上阻流板和下阻流板（见图3）。改造后袋式除尘器的进气仍是侧进气方式，气流从进气阀进入，撞到上阻流板后向上流动进入袋室，有效缓解滤袋底部的冲刷，滤袋表面粉尘分布均匀；下阻流板阻挡气流灰斗进气。而灰斗进气的滤袋表面粉尘是呈自下而上逐渐减少的，底部附灰严重。3.2 喷吹系统改造设计一个合理的分气箱是脉冲清灰系统设计的一个重要环节。根据实践经验，在脉冲喷吹后气包内压降不超过原来储存压力的30%，当脉冲阀配备大容量的气包时，脉冲喷吹效果更明显。改造后的分气箱选用的无缝钢管337 mm8 mm，比原分气箱选用的方管300 mm300 mm10
9、mm承受压力更好，方形管的缺点就是每次喷吹时壁板会发生位移，喷吹频率高时钢板会出现断裂。改造前后分气箱的截面如图4所示。3.3 滤袋材质的选择滤袋是袋式除尘器的关键部件，滤袋的性能好坏直接关系到除尘器的清灰效率。如何选用滤袋，首先要考虑滤料的特点，其次要考虑含尘气体和粉尘的性质，最后是除尘器的清灰方式。常用的滤料有涤纶针刺毡、Nomex、玻璃纤维、P84等。3.3.1 涤纶针刺毡涤纶滤料在常温状态（130 ）下能连续工作，耐磨耐酸性能良好，一般不覆膜使用；当排放标准30 mg/Nm3或粉尘粒径小和湿度大时可以覆膜；涤纶滤料具有防水、防油和防静电，可以运行到易燃易爆的煤磨袋式除尘系统。缺点是不耐
10、强碱，易水解。3.3.2 NomexNomex滤料的适应能力比较强，在温度135204 工况下性能良好，最高温度能达到220 ；耐磨性和抗折性能良好，善于收集粒径大粉尘；滤料的杨氏模数高，能承受较高的喷吹压力；但温度升高到170 以上时，耐水解性降低；高温到370 时滤料开始碳化分解。3.3.3 玻璃纤维玻璃纤维滤料的运行温度260 ，最高温度290 ；滤料不可燃，抗拉性好，耐酸碱性优，零吸湿性。缺点是抗折性耐磨性差，安装时容易破损，高压清灰能力差。当覆膜处理后，过滤性能比较优异。3.3.4 P84P84滤料的运行温度240 ，最高温度260 ；滤料不可燃，纤维结构是不均布、不规则的，有利于提
11、高清灰效率，抗折性和抗氧化性好，可承受较高的过滤风速，适应场合广泛。缺点就是低温碱性环境下性能差，价格高。窑尾烟气温度一般为180 左右，粉尘粒径小、黏性大，含尘浓度高。当窑尾温度高于滤料工作温度范围，就会减少滤料的使用周期，甚至滤料会着火；粉尘的黏性会增加除尘器清灰难度，使除尘器系统阻力上升。经过上述条件综合比较，玻璃纤维覆膜是很好的选择。3.4 净气室检修门密封改进净气室检修门用U形硅橡胶密封条（见图5）代替原来的橡胶海绵条，U形硅橡胶密封条密封效果好，工作温度范围从-100 至350 ，耐氧化，绝缘性好，耐油性好，改造后检修门气密性好，漏风率低。4 改造效果为了满足新的排放浓度标准，分别从壳体结构、喷吹系统、滤袋材质选择和清灰控制等方面对原来的窑尾袋式除尘器进行改造。改造前后的除尘器性能技术参数对比见表1。此次改造是在不改变原有工艺流程的原则下，根据目前袋除尘器的实际运行情况进行的，施工工期短，投资少，仅用15 d圆满完成并顺利点火。改造后窑尾袋式除尘器运行了一年时间，设备系统运行阻力稳定在1 000 Pa左右，2019年6月，经当地环保部门监测，粉尘排放浓度为3.4 mg/Nm3，满足了合同要求，达到降低系统运行阻力和粉尘排放浓度的目标。9