透鏡式電袋復(fù)合除塵技術(shù)在水泥廠窯尾煙氣凈化中的應(yīng)用

1、透鏡式電袋復(fù)合除塵技術(shù)在水泥廠窯尾煙氣凈化中的應(yīng)用 丘佳銳 王艷媛 蘇可美摘要在國(guó)家新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下，水泥窯及窯磨一體機(jī)粉塵排放濃度要到達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用電除塵器必須增加電場(chǎng)數(shù)量，加大投資本錢。而采用布袋除塵器由于入口粉塵濃度高，到達(dá)80100g/Nm3，粉塵顆粒大、濾袋承受沖刷磨損、清灰周期短，濾袋使用壽命較短。本文介紹了透鏡式電袋復(fù)合除塵技術(shù)在水泥窯磨一體機(jī)窯尾收塵中的應(yīng)用情況，并對(duì)使用效果進(jìn)行了說(shuō)明。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速開(kāi)展，經(jīng)濟(jì)開(kāi)展帶來(lái)的環(huán)境污染日益加劇，環(huán)保問(wèn)題也越來(lái)越受到國(guó)家的重視。水泥工業(yè)作為高污染的行業(yè)之一，在環(huán)保的壓力下受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在國(guó)家環(huán)?？偩止嫉男碌?水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

2、?GB4515-2004要求：自2021 年1 月1 日起，水泥廠水泥窯及窯磨一體機(jī)煙塵最高允許排放濃度為50mg/Nm3。傳統(tǒng)的電除塵器已很難長(zhǎng)期保證高效達(dá)標(biāo)運(yùn)行。國(guó)內(nèi)、外研究結(jié)果說(shuō)明：電除塵器很難除去對(duì)人類特別有害的PM10 和PM2.5，特別是 PM2.5 幾乎無(wú)法回收。而袋除塵器可以同時(shí)過(guò)濾煙塵中PM10 和PM2.5， 使PM10 和PM2.5 降到對(duì)環(huán)境無(wú)害的程度。因此大型的袋式除塵和電袋組合除塵技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。透鏡式電袋復(fù)合除塵器是吸收綜合透鏡式電除塵和布袋除塵的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)消化吸收再創(chuàng)新而研發(fā)的新一代高效除塵設(shè)備。具有不因粉塵比電阻、粉塵濃度等的變化而影響出口排放濃度，除塵效率不隨

3、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增加而大幅降低。因前級(jí)電除塵區(qū)收集了80%90%的粉塵， 后級(jí)布袋區(qū)粉塵濃度小，清灰周期大大延長(zhǎng)，延長(zhǎng)濾袋的使用壽命，具有節(jié)能、高效，運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。是國(guó)家新的環(huán)保排放要求下理想的除塵裝備，本文介紹該技術(shù)在福建龍巖市新羅區(qū)某水泥廠水泥窯磨一體機(jī)窯尾煙氣凈化中的應(yīng)用。1 透鏡式電袋復(fù)合除塵器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表12 電袋復(fù)合除塵系統(tǒng)設(shè)備配置及選型2.1 透鏡式電袋除塵器示意圖見(jiàn)圖12.2 透鏡式電除塵區(qū)1透鏡式電除塵區(qū)由3 個(gè)極組成。分別為陽(yáng)極、陰極、透鏡極。陽(yáng)極采用麻花電暈線，接正高壓電源；陰極采用采用魚骨針刺線，接負(fù)高壓電源；透鏡極采用SPCC 板組成透鏡板排，為接地極，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2

4、。頂部采用懸掛結(jié)構(gòu)，透鏡極底部采用側(cè)部撓臂錘振打清灰。陰極線采用頂部電磁錘振打清灰，陽(yáng)極不設(shè)計(jì)振打。2負(fù)電暈極、透鏡極和正電暈極在空間位置交錯(cuò)排列，垂直懸掛于除塵器殼體內(nèi)；透鏡極由透鏡板排平行構(gòu)成，透鏡板排由多塊長(zhǎng)條導(dǎo)體薄板制成的透鏡板在同一平面按一定間距平行并列組成，透鏡板排平面相鄰兩塊透鏡板側(cè)向之間的間隙為透鏡口，平行并列兩排透鏡板排連同前后端分流、阻流裝置圍成的空間為收塵室單元，相鄰兩個(gè)收塵室單元之間的區(qū)域?yàn)闊煔馔ǖ溃回?fù)電暈極線以一定距離平行排列組成陰極框，垂直吊掛在煙氣通道空間內(nèi)與透鏡極板平面平行的中線位置；正電暈極線懸掛于收塵室單元透鏡口內(nèi)的中心點(diǎn)；每根負(fù)電暈極線和正電暈極線都正對(duì)透

5、鏡口，空間位置與透鏡板平面正交；當(dāng)負(fù)電暈極接入 GGAJ02-0.5A120KV 負(fù)高壓工頻電源、正電暈極接入 GGAJ02-0.5A/40KV 正高壓工頻電源、透鏡極接地時(shí)， 透鏡極是負(fù)電暈極和正電暈極的電離公共響應(yīng)極，正、負(fù)電暈極與透鏡單元形成類似光學(xué)透鏡聚焦作用的收塵電場(chǎng)；進(jìn)入煙氣通道的粉塵在收塵電場(chǎng)中荷電，并在透鏡趨軸效應(yīng)力的作用下穿過(guò)透鏡口向收塵室驅(qū)進(jìn)；正電暈極不僅強(qiáng)化了收塵電場(chǎng)，加快了粉塵的驅(qū)進(jìn)速度，而且它所發(fā)射的正電荷可以滿足負(fù)電性粉塵釋放電荷的需要； 進(jìn)入收塵室的粉塵相互碰撞，凝聚，結(jié)粒，最終沉降于灰斗被收集外運(yùn)。3采用上述配置方案設(shè)計(jì)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下進(jìn)步性特點(diǎn)。這種

6、電場(chǎng)的電聚焦作用使絕大局部電風(fēng)穿越透鏡口，把二次流局限在收塵室內(nèi)，從而減少了煙氣在通道中的紊流強(qiáng)度，提高了收塵過(guò)程的必然性； 在這種電場(chǎng)中粉塵粒徑越小，受到的聚焦作用越強(qiáng)，所以對(duì)微塵有獨(dú)到的收集性能；同時(shí)，這種電場(chǎng)對(duì)于進(jìn)入收塵室的粉塵還有著良好的流體力學(xué)屏蔽作用，可以有效地減少返流損失；更由于這種電場(chǎng)所收集的粉塵不是主要沉積在極板上，而是在透鏡收塵室空間進(jìn)行碰撞、凝聚和降落，透鏡極板只有少量的粉塵會(huì)停留在透鏡極板和陽(yáng)極線上， 只需施與輕微的振打力就能振落粉塵，所以能夠極大地減小揚(yáng)塵損失；還有，這種電場(chǎng)的電壓變化過(guò)程具有負(fù)反應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)特性，能夠保持獲得穩(wěn)定的聚焦效果。2.3 袋區(qū)局部1后級(jí)布袋除

7、塵區(qū)分兩個(gè)除塵大室，每個(gè)大室又分為2 個(gè)小室，小室為方形，內(nèi)部布袋沿氣流方向布置，每個(gè)小室配一個(gè)提升閥，以方便檢修；小室內(nèi)安裝固定式吹灰管，每個(gè)布袋對(duì)應(yīng)一個(gè)噴嘴，每一行布袋的噴吹由一個(gè)淹沒(méi)式脈沖電磁閥控制。2濾料采用玻纖覆膜，材質(zhì)為PPS，濾料經(jīng)過(guò)了防油水、燒光處理，具有優(yōu)異的抗氧化及耐高溫260性能，有效使用壽命30000h。由于此種濾料為外表過(guò)濾型濾料，故清灰徹底，減少了粉塵在濾袋外表形成粉塵層后板結(jié)的可能，有效地保證了除塵效果。3濾袋由袋籠支撐，規(guī)格為：155×6000，袋籠用碳鋼絲制作，為減少濾袋與籠骨的磨擦，延長(zhǎng)濾袋的使用壽命及便于拆卸濾袋，濾袋采用圓形結(jié)構(gòu)；為了延長(zhǎng)袋籠的

8、使用壽命，籠骨外表采用有機(jī)硅高溫涂料進(jìn)行外表粉末靜電噴涂，使其外表比普通涂料光滑且防腐蝕性能大大提高；再者為保證濾袋與花板間的氣密性，袋口采用彈性漲圈，使其密封牢固可靠。4袋區(qū)采用低壓脈沖噴吹方式清灰， 每一個(gè)小室配一個(gè)氣包，氣包采用無(wú)逢鋼管制造。單個(gè)氣包進(jìn)氣處設(shè)有截止閥，便于脈沖閥檢修。所有氣包底部設(shè)有手動(dòng)排污閥， 定期對(duì)氣包進(jìn)行手動(dòng)排污。氣包氣源配置不銹鋼手動(dòng)隔離閥、止回閥、壓力調(diào)節(jié)閥帶有壓力表、油水別離器；氣包氣路上安裝壓力遠(yuǎn)傳信號(hào)裝置，用于連續(xù)監(jiān)控噴吹氣源壓力和進(jìn)行脈沖閥故障的判斷。系統(tǒng)配兩臺(tái)10Nm3/min 的螺桿式空壓機(jī)一運(yùn)一備和一套后處理裝置作為清灰及提升閥控制氣源。5袋區(qū)各分

9、室、除塵器進(jìn)出口端均設(shè)有差壓變送器，每個(gè)脈沖閥就地設(shè)有手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，并安裝在就地控制柜內(nèi)，手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)按行列式布置，行選擇采用多位旋鈕開(kāi)關(guān)，列選擇采用按鈕開(kāi)關(guān)。2.4 旁路系統(tǒng)及預(yù)涂灰裝置1旁路系統(tǒng)包括旁路提升閥和旁路煙道。除塵器頂部設(shè)計(jì)一個(gè)旁路煙道，旁路煙道配2 個(gè)旁路提升閥，可以在系統(tǒng)煙氣出現(xiàn)異常情況時(shí)開(kāi)啟盤路系統(tǒng)保護(hù)濾袋。旁路提升閥垂直上下提升布置，閥芯及框架材料為Q235，密封采用耐高溫硅橡膠滿足200工況下長(zhǎng)期使用， 旁路提升閥連桿密封能防止灰塵進(jìn)入和由于高溫而引起的變形或老化。旁路提升閥具有快速開(kāi)啟的功能，全關(guān)到全開(kāi)的動(dòng)作時(shí)間10s，并可進(jìn)行手動(dòng)操作、就地操作和DCS 遠(yuǎn)程操作，擋

10、板位置420mA DC 兩線制模擬量信號(hào)和開(kāi)、關(guān)狀態(tài)反應(yīng)進(jìn)入DCS 系統(tǒng)。2預(yù)涂灰裝置指透鏡電袋除塵器在投運(yùn)前給新裝濾袋噴涂一層枯燥粉煤灰，是防止系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導(dǎo)致初始阻力增大或糊袋的一種保護(hù)措施。涂灰粉料為枯燥的級(jí)粉煤灰。系統(tǒng)布置在除塵器進(jìn)口煙道處， 管道進(jìn)口選用專門密封蝶閥，可與煤灰罐車實(shí)現(xiàn)緊密的連接。2.5 控制系統(tǒng)透鏡式電袋復(fù)合除塵器控制系統(tǒng)分為三個(gè)局部：前級(jí)透鏡電除塵區(qū)控制系統(tǒng)、后級(jí)布袋除塵區(qū)控制系統(tǒng)、旁路煙道報(bào)警保護(hù)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)配置及主要功能介紹如下：1前級(jí)透鏡電除塵器控制系統(tǒng)高壓局部采用以INTEL 公司的16 位單片機(jī) 80C196 芯片為主構(gòu)成的新一代微

11、機(jī)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng).，漢化液晶顯示，具有成熟的高精度火花檢測(cè)和控制功能及臨界反電暈控制功能， 可自動(dòng)選擇全波供電、雙半波間歇供電、單半波間歇供電等運(yùn)行方式，能自動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)伏安曲線測(cè)試、雙重火花檢測(cè)、瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)波形自動(dòng)檢測(cè)。具有 RS422/482 通訊接口。實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)和DCS 的連接。 低壓局部采用PLC 控制， 具有完備的程序控制功能。振打控制提供連續(xù)振打和周期振打兩種方式； 加熱控制提供連續(xù)加熱和恒溫加熱兩種方式；工作方式、控制溫限和時(shí)間參數(shù)等均可隨時(shí)在線修改?？梢韵蛏衔粰C(jī)傳送除塵器振打、電加熱、卸/輸灰等的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，也可接受來(lái)自上位機(jī)的各種參數(shù)的設(shè)定命令。2后級(jí)

12、布袋除塵器控制系統(tǒng)系統(tǒng)配置后級(jí)布袋除塵控制系統(tǒng)和旁路煙道報(bào)警保護(hù)控制系統(tǒng)共用一套Siemens PLC，配用人機(jī)界面TP170B 5.7 寸液晶觸摸顯示屏，安裝于一個(gè)控制柜內(nèi)，同時(shí)配有電源模塊、CPU 模塊、輸入輸出模塊、通信模塊等。在觸摸屏上設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)等轉(zhuǎn)換方式開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)時(shí)， 由PLC 按設(shè)定的運(yùn)行方式和參數(shù)自動(dòng)控制，當(dāng)置于手動(dòng)時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)控制箱手動(dòng)控制每個(gè)電磁脈沖閥。主要控制功能后級(jí)布袋除塵控制系統(tǒng)主要是控制布袋的清灰和提升閥的動(dòng)作，其工作方式可選擇在線清灰、離線清灰、定時(shí)清灰、定壓清灰。在觸摸屏上設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)等轉(zhuǎn)換方式開(kāi)關(guān)，設(shè)在自動(dòng)時(shí)人機(jī)界面操作終端上每個(gè)分室可單獨(dú)設(shè)投入

13、/退出。壓差信號(hào)上下設(shè)定值可調(diào)，電磁脈沖閥以矩陣控制輸出，在任何時(shí)候，不允許兩個(gè)及兩個(gè)以上的脈沖電磁閥工作。表2 為清灰狀態(tài)設(shè)定值。3旁路煙道報(bào)警保護(hù)控制系統(tǒng)系統(tǒng)配置旁路煙道報(bào)警保護(hù)控制系統(tǒng)主要是旁路閥控制信號(hào)測(cè)量設(shè)備，測(cè)量?jī)x器包括量程01MPa 的壓力表清灰氣包壓力測(cè)點(diǎn)、量程08 000Pa 的壓力表煙道進(jìn)口壓力測(cè)點(diǎn)、量程0400的測(cè)溫?zé)犭娮柙鰸袼隹跓煖販y(cè)點(diǎn)。主要控制功能報(bào)警保護(hù)控制主要為煙溫報(bào)警， 默認(rèn)狀態(tài)下高/ 低溫都是報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)高溫保護(hù)允許時(shí)，增濕塔出口煙氣溫度200時(shí)開(kāi)旁路閥，關(guān)提升閥；當(dāng)?shù)蜏乇Ｗo(hù)允許時(shí)，增濕塔出口煙氣溫度80時(shí)開(kāi)旁路閥，關(guān)提升閥。旁路閥操作在低壓柜上設(shè)有旁路操作禁止、允許轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和旁路強(qiáng)制開(kāi)按鈕，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于允許位置時(shí)， 按下旁路強(qiáng)制開(kāi)按鈕時(shí)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)入旁路狀態(tài)，如果轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于禁止位置時(shí)，操作旁路強(qiáng)制開(kāi)按鈕不起作用。3 見(jiàn)表3， 阻力850Pa，到達(dá)設(shè)計(jì)要求。3，遠(yuǎn)低于國(guó)家環(huán)保要求50mg/Nm3，對(duì)今后環(huán)保要求的提高具有廣泛的適應(yīng)性，特別對(duì)老舊電除塵的達(dá)標(biāo)改造具有很大的優(yōu)越性；2前級(jí)透鏡電除塵區(qū)與常規(guī)兩級(jí)式電除塵結(jié)構(gòu)比擬，由于采用超寬間距，收塵面積是兩級(jí)式電除塵的三分之一，大大降低鋼材消耗量，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；3