淺議水泥行業(yè)超低排放除塵改造技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)計(jì)劃，國(guó)家政策對(duì)大氣污染物排放要求日益嚴(yán)峻，根據(jù)《水泥工業(yè)污染物大氣排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 4915—2013要求，所有水泥企業(yè)自2015年7月1日起窯頭窯尾的粉塵排放濃度限值為30mg/Nm³，部分地區(qū)小于20mg/Nm³，而有些省已經(jīng)執(zhí)行水泥行業(yè)顆粒物排放不得大于10mg/Nm³的排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，以電收塵器改造為袋收塵器和電收塵器改造為電袋復(fù)合收塵器為兩大主流技術(shù)。本文結(jié)合兩個(gè)公司的工程實(shí)例對(duì)這兩大主流技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

2018年10月底之前，水泥行業(yè)鼓勵(lì)在水泥熟料企業(yè)試點(diǎn)開展超低排放改造。完成超低排放改造后，水泥窯廢氣在基準(zhǔn)氧含量10%的條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度要分別不高于10 mg/Nm³、50 mg/Nm³、150 mg/Nm³。因傳統(tǒng)的電收塵器選型只考慮到電收塵器本體大小，電收塵器招標(biāo)幾乎是本體招標(biāo)，導(dǎo)致運(yùn)行參數(shù)低或排放高，需要二次改造；加之國(guó)家政策對(duì)環(huán)保要求提高，水泥企業(yè)紛紛計(jì)劃對(duì)原有電收塵器實(shí)施減排改造，各種改造方案和措施也異彩紛呈，目前主要以電改袋、電改電袋復(fù)合超低排放收塵方案為主流。本文以這兩大主流技改方案的兩個(gè)典型案例來(lái)分析其改造措施和效果。

1電改袋收塵器

1.1基本情況

本次改造為安徽海螺水泥股份有限公司寧國(guó)水泥廠一線窯尾電收塵器改造，該企業(yè)現(xiàn)擁有生產(chǎn)能力為5 000 t/d、4 000 t/d兩條新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，本次針對(duì)一線（5000 t/d）窯尾電收塵器進(jìn)行改造。

改造前后技術(shù)參數(shù)如表1所示，改造周期：從2018年12月20日開始拆除到安裝歷時(shí)17d完工。

1.2改造措施

1.2.1總體方案

考慮現(xiàn)場(chǎng)空間位置的限制將其改造為袋式收塵器。利用袋式除塵技術(shù)過(guò)濾原理，將原電收塵器所有電場(chǎng)內(nèi)部件全部掏空，保留殼體和灰斗，采用大凈氣室結(jié)構(gòu)，將原第一電場(chǎng)作為沉降室，后面電場(chǎng)更改為袋室，布置8 m長(zhǎng)的濾袋，增加頂部?jī)魵庀潴w、噴吹系統(tǒng)、提升閥和氣路，更換窯尾排風(fēng)機(jī)及高壓電動(dòng)機(jī)，增加變頻器；每條線增加用氣量10 m³/min。

1.2.2技術(shù)特點(diǎn)

（1）整個(gè)收塵器凈氣室設(shè)計(jì)8個(gè)獨(dú)立室，每室采用28個(gè)3寸進(jìn)口脈沖閥，每個(gè)閥噴吹15條濾袋；每個(gè)室配置破袋檢測(cè)裝置，高箱結(jié)構(gòu)凈氣室抽袋，袋收塵器進(jìn)出口配置壓差變送器；配置袋收塵及輸灰系統(tǒng)電氣控制柜，PLC控制柜；噴吹氣源為1個(gè)袋室接1個(gè)閥門供氣，采用單個(gè)控制方式；布袋采用低壓脈沖清灰，滿足在線/離線/定時(shí)/定阻清灰。

（2）濾袋配置：濾布采用具有高比表面積、較高收集效率的P84材料。

（3）過(guò)濾風(fēng)速選?。焊鶕?jù)水泥窯尾粉塵性質(zhì)、工藝狀況、所選濾料種類、清灰方式等確定過(guò)濾風(fēng)速為0.8 m/min。

（4）結(jié)構(gòu)布置：通過(guò)有限元數(shù)值模擬Abaqus對(duì)花板的布局做分析，使花板的變形控制在有效范圍內(nèi)。

1.3改造效果

本項(xiàng)目自投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，排放達(dá)標(biāo)，表2為項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)發(fā)來(lái)的在線監(jiān)測(cè)排放值。

表2袋收塵器在線監(jiān)測(cè)值（2019年3月18日）

1.4分析總結(jié)

1）改造優(yōu)點(diǎn)

該項(xiàng)目為電改袋收塵器，且保留了殼體和灰斗，所以設(shè)計(jì)、安裝工期短，占地面積小，收塵效率高，處理氣體量范圍大，不受飛灰成分、濃度和比電阻的影響；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活；運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作維護(hù)簡(jiǎn)單；大大降低用戶改造成本。

2）選擇了合適的濾料

濾料是袋式收塵器的關(guān)鍵材料，其優(yōu)劣直接關(guān)系到收塵器性能的好壞。為此，本項(xiàng)目選用纖維耐溫性能較好的P84濾料。P84濾袋抗磨損性能好，能在500 g/Nm³的含塵量下工作，且P84濾袋特有的三葉型纖維有利于捕集高粉塵濃度的煙氣，可用在水泥窯尾收塵中，能有效減少超細(xì)顆粒物的排放。

3）對(duì)安裝質(zhì)量和濾袋制造安裝精度要求高

①花板、凈氣室安裝要求：安裝前可在地面先組焊，再吊裝焊接，焊接完畢后均需采用煤油滲透檢驗(yàn)。有漏焊處補(bǔ)焊，補(bǔ)焊完畢再次做煤油滲透檢驗(yàn)。

②濾袋制造精度：提高濾料和濾袋縫制精度，以達(dá)到濾袋的過(guò)濾效果；濾袋制作要采取先進(jìn)的針刺設(shè)備、定型設(shè)備、先進(jìn)的縫制設(shè)備，甚至附帶針孔自動(dòng)封堵裝置，濾袋縫線處須涂膠。

③濾袋安裝精度：孔板必須激光切割，保證濾袋口與孔板緊密貼合。

4）本體結(jié)構(gòu)的合理布置

①科學(xué)布置花板，在濾袋安裝完后可減少其變形，避免濾袋長(zhǎng)期受到集中氣流沖刷，從而降低粉塵排放。

②選擇合理的閥口風(fēng)速和煙道風(fēng)速，以此布置閥板和煙道，從而有效改善內(nèi)部氣流分布。

5）改造的局限性

設(shè)備運(yùn)行阻力較大，平均運(yùn)行阻力在1 500 Pa左右，另外，濾袋易破損、脫落，舊袋難以有效回收利用。

2電改電袋復(fù)合收塵器

2.1基本情況

本次改造為福建塔牌水泥有限公司一線窯頭電收塵改造，該企業(yè)隸屬?gòu)V東塔牌集團(tuán)有限公司，現(xiàn)擁有兩條5 000 t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，本次針對(duì)一線（5 000 t/d）窯頭電收塵器進(jìn)行改造。改造前后技術(shù)參數(shù)如表3所示，改造周期：從2017年3月拆除到安裝歷時(shí)15 d完工。

2.2改造措施

2.2.1總體方案

在原有電收塵器的基礎(chǔ)上采用電袋復(fù)合式收塵器改造方案，不加長(zhǎng)柱距，不加寬跨距，即保留1#電場(chǎng)并更換1#電場(chǎng)內(nèi)部全部配件，掏空其余電場(chǎng)，利用拆除后的空間改為袋室，在不增加基礎(chǔ)成本的前提下，通過(guò)加1個(gè)小袋室來(lái)增加過(guò)濾面積。將該收塵器改造成6個(gè)袋室，共3 060個(gè)濾袋。每室30個(gè)3寸進(jìn)口脈沖閥，前4個(gè)室，每個(gè)閥噴吹18條濾袋，后2個(gè)室，每個(gè)閥噴吹15條濾袋。增加頂部?jī)魵庀潴w、噴吹系統(tǒng)、提升閥和氣路。先利用電收塵器的優(yōu)點(diǎn)將約80%的粉塵收集，剩余約20%粉塵通過(guò)袋區(qū)收集，從而實(shí)現(xiàn)煙氣凈化。

（1）電區(qū)改造：更換原有老化的極板、極線，更改振打清灰方式，將撥叉振打更改為側(cè)部振打。進(jìn)出氣口氣流均布，做氣流分布模擬試驗(yàn)，重新布置導(dǎo)流板。

（2）袋區(qū)改造：布袋收塵器采用分室結(jié)構(gòu)，可以在運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)不停窯分室檢修，即可以進(jìn)行更換布袋操作。布袋采用低壓脈沖清灰，在線/離線/定時(shí)/定阻清灰，清灰系統(tǒng)采用脈沖反吹清灰裝置和袋式收塵器的反吹清灰控制。

2.2.2技術(shù)特點(diǎn)

（1）保持原設(shè)備基礎(chǔ)不變，對(duì)原設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度荷載核算，滿足改造要求，將排風(fēng)機(jī)改造為高效節(jié)能風(fēng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)利舊，有效地節(jié)約成本。

（2）濾布采用防水、防油、防腐、防糊袋、抗氧化，長(zhǎng)期允許220℃的濾料，本項(xiàng)目選用的是芳綸濾料。

（3）根據(jù)水泥窯頭粉塵性質(zhì)、工藝狀況、所選濾料種類、清灰方式等合理選取過(guò)濾風(fēng)速為0.97 m/min。

（4）通過(guò)CFD氣流模擬對(duì)進(jìn)氣口內(nèi)部增加導(dǎo)流板來(lái)實(shí)現(xiàn)均流。

（5）電區(qū)改用側(cè)部振打：側(cè)部振打力度大，更有利于電區(qū)清灰。

（6）將原有卸料器改造為雙層氣動(dòng)排灰閥（含料位檢測(cè)裝置），確保實(shí)際運(yùn)行收塵器良好的鎖風(fēng)效果，并采取篦冷機(jī)增濕和旁路系統(tǒng)，同時(shí)加裝冷風(fēng)閥對(duì)煙氣降溫以達(dá)到保護(hù)濾袋、延長(zhǎng)濾袋壽命的目的。

2.3改造效果

改造后該臺(tái)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，且達(dá)到超低排放要求，表4為閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)室的在線監(jiān)測(cè)結(jié)果。

表4改造后一線窯頭電袋復(fù)合收塵器在線監(jiān)測(cè)結(jié)果

2.4分析總結(jié)

（1）運(yùn)行阻力低，電場(chǎng)預(yù)收塵后，降低袋收塵的負(fù)荷，延長(zhǎng)了濾袋壽命。

（2）電區(qū)更換老化內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，更改振打系統(tǒng)可除去大量的大顆粒粉塵，既降低了粉塵排放濃度又可延長(zhǎng)濾袋壽命。

（3）濾袋選用優(yōu)質(zhì)的芳綸材料具有高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、低密度、不熔融、耐熱性、耐疲勞性和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。

（4）提高了安裝質(zhì)量和濾袋制造安裝精度。

（5）增加過(guò)濾面積，在原收塵設(shè)備尺寸條件允許情況下，可增加濾袋數(shù)量或增加濾袋長(zhǎng)度來(lái)增加過(guò)濾面積。

（6）降低過(guò)濾風(fēng)速，合理布置本體結(jié)構(gòu)。

（7）改造的局限性：由于兼有電收塵和布袋收塵兩套單元，運(yùn)行維護(hù)較為復(fù)雜，且芳綸濾料壓縮性差，壓縮強(qiáng)度還不到拉伸強(qiáng)度的1/5。

3結(jié)論

超低排放改造邊界條件的確定決定于設(shè)計(jì)方案的選擇，而可行的設(shè)計(jì)方案是建立在對(duì)原有收塵器的過(guò)濾風(fēng)速和過(guò)濾面積做技術(shù)評(píng)估和改造路線及水泥工況的基礎(chǔ)上的。只要在過(guò)濾面積和濾料選擇方面做出適當(dāng)調(diào)整，就基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)粉塵排放的超低控制。

大量實(shí)踐充分說(shuō)明了對(duì)于超低排放改造方案的技術(shù)探討是很有意義的，相信也是業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可的改造技術(shù)路線，也希望給大家探討和解決愈來(lái)愈嚴(yán)峻的環(huán)保問(wèn)題提供一個(gè)思路。