煙氣調(diào)質(zhì)是SP爐窯尾電收塵實現(xiàn)達標排放的前提條件

　　§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，要滿足當前環(huán)保標準，選擇袋收塵或電袋復合，才能保證排放達標。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)達標排放，而且達標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?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、粉塵排放嚴重超標。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，當露點≥47℃和溫度≤130℃時才能滿足這一要求；直接操作時，預熱煙氣經(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)電收塵器的達標排放，在保證本體完好和供電性能可靠的前提下，應對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)應實現(xiàn)的目標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機布置在增濕塔、SP爐之后，電收塵器后設排風機，也有的把高溫風機置于增濕塔之前的，還有的不設后排風機。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置的沸騰爐提供并自配除塵設備。

　　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?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)化設計

　　優(yōu)化設計應實現(xiàn)的目標：

　　調(diào)質(zhì)后，煙氣條件充分適應電收塵工作

　　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，應準確計算需要調(diào)質(zhì)的煙氣量及對應工況條件下所需噴水量的大小。

　　降低造價的關(guān)鍵是盡量減少非標件的重量。需增設后置增濕塔的調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，應使增濕塔的規(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)，非標件重量取決于煙道布置和煙道直徑，煙道支架的設計對非標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、控制元件都應選擇國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品?？刂瞥绦虺龖獫M足工藝轉(zhuǎn)換時能夠自動調(diào)節(jié)噴水量，還應對工藝出現(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溫度等的設定。

　　調(diào)質(zhì)系統(tǒng)初始投入運行，需進行有關(guān)參數(shù)的預設置，主要是按照設計思路進行設置。但在設置投運之前，應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。預設完成并投運之后，應認真觀察調(diào)質(zhì)控制面板上的工作參數(shù)和相關(guān)工藝設備的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應及時采取安全措施。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)設備的影響，從而滿足電收塵器最佳工作要求。

　　應當注意的是：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)風機及高溫風機工作參數(shù)的調(diào)整，不難找到新的平衡點。

　　§8 窯尾電收塵器的達標排放

　　SP爐窯尾電除塵器的達標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，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)保標準，這就是電除塵MEC達標技術(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，應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)達標排放，其改造的費用和運行成本均低于電改袋或電袋復合改造。

　　參考文獻：
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