LY系列砖混结构大布袋除尘技术的实践与探索

一、困扰收尘的三大问题 　　采用过滤原理的袋式收尘器在水泥行业中已经得到广泛认同，它的收尘效果众所周知。但由于机立窑采用湿法成球、深暗火煅烧、大风大料的特殊工艺，基本上都存在着“烟气湿度大，排放温度低，含尘浓度高、腐蚀性气体、温差变化大”等难点，因此，给袋除尘器的应用带来了一定的困难。水泥企业特别为“湿、蚀、费”三大问题所困扰，对使用布袋收尘器存有惧怕心理。 　　“湿”首当其冲。通常预加水成球水分含量达到12%左右，在煅烧过程中又要将水分从烟气中排出。当烟气排放温度低于露点时，水雾混合着高浓度的粉尘，沾积在布袋上，就会产生“糊袋”现象，布袋的透气通道被封闭，窑内煅烧时的烟气无法排出，导致窑内通风不畅，窑就无法正常煅烧。除尘器的通风性能被“结露”破坏了。 　　“蚀”是严重妨碍除尘器正常使用的难点之二。烟气中有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、K2O、CO2、CO、N2等化学成分。由于深暗火煅烧，使得烟气湿度大且热工制度不稳定，带酸性物质长期附着在除尘器本体和各路管道上，对以钢材为主要材料的除尘器侵蚀性极大.一台Ф3×11m窑的收尘设备因腐蚀原因花费的检修费用，一年就达15万之巨；又由于矿化剂的作用，氟化物所形成的氢氟酸对常用的滤袋具有极强腐蚀性，如管理不好，一年需要更换三、四次布袋，耗资也近15万元。 　　“费”就是投资大，运行费用高。一台Ф3.2×11m的机立窑，如果根据90000m /h烟气排放量来设计除尘器的容量，反吹风结构除尘器通常一次性综合投资需75万元左右；为了防止结露，运行中需要提高烟气进口温度，煤耗要增加100大卡左右的热量。为克服布袋结灰阻力增加，主要动力配置110kW甚至更高；每吨熟料起码要增加6度电耗；由于腐蚀问题，设备运行3～4年就彻底瘫痪，需要再次投资；再加上每年的维修费和布袋费用等,企业的负担的确很重，有时感到喘不过气。 二、寻求解决问题的出路 针对湿、蚀、费 三大困扰问题，为了减轻企业的负担，水泥机立窑需要寻求既经济又实用的环保技术，使它能贴近立窑煅烧工艺，增强与生产的亲和力，进而提高节能降耗的技术档次，最终成为水泥立窑环保的密切朋友。为了探索投入费用少、使用寿命长、运行成本低、安全又稳定的环保技术，我们常年立足于应用，贴近工艺，通过大量的综合技术改造使上述目标一一得以实现。 我们通过数年的实践，进行了大量的研究与探索。逐步完善和提升了LY系列砖混结构大布袋除尘器技术（国家专利名称是抗结露共振袋式除尘器）对多方面的适应能力，大大提高了节能降耗的技术档次。 三、研究与探索 1. 设备壳体材料的选择 　　砖混结构替代钢结构，从本质上改变了材料结构及除尘器的运行环境，首先可以节省综合投资25万元（对一台三米窑而言）；其次是改善了运行环境，贴近立窑的煅烧工艺，极大地降低了企业因使用除尘器而增加的经济压力。钢结构除尘器的自身条件决定受理的烟气温度普遍要高（下限温度控制在75℃左右）。因为其导热系数高，部分热量被快速散发，虽然用了较多的保温材料也难以遏止。而砖混结构的导热系数低，不仅不会让热量很快散发，而且具有较强的吸热贮能作用。当高温烟气经过除尘器时，墙体将热量吸收并贮存起来，当烟气温度低时又自动地释放出来，使除尘工作腔体的温度得到适度调剂，形成相对恒定性。为此，我们设定的下限温度只需60℃。但是，这宝贵的15℃正是机立窑最受益的工况条件。 机立窑不必大幅度改变煅烧工艺，配热也不需较大的增加，基本贴近了原先的煅烧工艺，让窑工师傅们一开始在感情上就接受了除尘器，对节能降耗有了基础保证。 　　同时，由于采用砖混结构，进入除尘器的大量含尘水气首先在除尘腔体内进行气固分离，净化的气体一部分在除尘腔体内气化后被排空，一部分被墙体所吸收，这样就减少了对布袋的侵蚀。当高温烟气进入除尘器腔体内，使水气快速气化排空，墙体贮存的水分子又被释出，周而复始，使腔体内有个相对恒定的温度与湿度，减小了布袋结露的可能性，保证了除尘工作的阻力系数。 　　实践证明砖混结构具有极其优良的保温性能和吸湿功能，以及对抗结露的功能，与立窑煅烧工艺有较强的亲和力。 2. 砖混结构一次投资、终生受益，大幅度降低维护费用 　　机立窑烟气对除尘器的腐蚀给水泥企业造成很大的经济压力。近几年来，有的企业重复投资三、四次之多。一部分是因环保要求提高而更新换代；但多数是因为设备大面积腐蚀，无法修补而被迫再次投资。因为腐蚀，企业每年花在设备大修和更换布袋上的费用也比较大，年平均要耗资30万元左右。采用砖混结构从根本上缓解了这方面的压力，因其抗腐蚀能力强，可做到一次投资，终身受益。1999年和2000年建成投入使用的十几台LY-砖混结构除尘器，使用至今完好如初，运行正常。四、五年来除少量因引入管道而作适度维修外，设备本体的维修费用几乎是零。由于有较好的吸湿功能，水气无法滞留在腔内，收集的粉尘是干的，有的连花板上的防腐材料还清晰可见。这就大大减少了使用其他结构布袋收尘器所带来的重复投资和高额维护的风险，企业当然乐以接受。 四、与之匹配的技术 　　当然，在机立窑上使用砖混结构除尘器同样会有两大技术问题。一是多变的工况、无规则的热胀冷缩会使墙体开裂；二是本体上大量预埋件与砖混结构结合，其膨胀系数差异和接受差异都会产生脱离现象。我们集多年实践经验，在LY型除尘器上逐步创造了“统一表面张力”和“整体应力平衡”两大工艺手段，使除尘器成为一个坚固的整体，能全方位地适应工况变化而运行自如，既发挥了拒腐蚀抗结露的优势，又排除了易开裂、会脱离的弊端。 五、提高技术档次，做好节能降耗文章 　　一台Ф3×11m机立窑配置的钢结构除尘器所设计的大引风机，其动力一般在90kW以上，有的还配置110kW电机。而LY型除尘器仅配置55kW的主风机，能耗只有前者的一半，而且运行中窑面通风良好，经常保持300～400Pa的负压。其根本原因是运行过程中整体阻力小。 1. 采用无动力“风共振”的一级清灰手段 　　实现节能首先应确保运行阻力低。LY-砖混结构大布袋除尘器的设计阻力，一般都在1200Pa，但随着设备的运行，粉尘在布袋上逐步增厚， 阻力也相应增加。当阻力接近引风机全压时，气流从布袋上很难通过，煅烧产生的烟气被迫大量从窑面溢出，窑面倒烟，严重时会使窑工中毒。因此，布袋的清灰功能是除尘器关键技术之一。目前广泛采用的是反吹风和脉冲二大类，定时定阻实施清灰。而LY型除尘器在设计上采取无动力“风共振”一级清灰和辅助定时定阻反吹清灰二级清灰。在特定的工作环境中，粉尘会从布袋上连续不断地脱落下来，使设备整体阻力保持在2200Pa以下，确保窑面通风良好，又使除尘器能稳定运行，而电机仅配55kW，电流一直保持在85～90A的水平。 2. 实施烟气调质，让除尘器接受优良烟气 　　LY砖混结构大布袋除尘器设定的烟气工作温度为60～200℃。但立窑煅烧产生的烟气经常突破这一范围。低于它要“糊袋”，高于它要“烧袋”。只有对烟气进行调质处理，把非规范烟气调教整到规范烟气，除尘器才能安全稳定地运行。当窑面明火时（如塌窑、偏火、返火），PC机指令风机打开调风阀引入定量冷风，缓解高温烟气；若意外出现超高温时，自行关闭进气阀门，烟气从旁路联锁阀临时排空。如低于设定温度时，PC机指令立窑鼓风机加大风压“提起底火”，同时除尘器引风机加大风压“把火拔起”，双管齐下，上下贯通，同时调整，下降的烟气温度会及时回升。加上反吹用风也从净气管中引入具有一定温度的气体，促使所有进入除尘器的烟气温度设定的工作温度范围内。 3. 运用传感技术采集工况信息 　　立窑煅烧过程中时常会发生突发情况，需要及时、准确、无误地采集瞬间的概况信息。如果信息采集滞后，布袋的安全性就会令人担心。因此，我们一开始就采用了先进的传感技术，窑面烟气的真实情况可以几乎同步地反映到电脑上，电脑立刻及时正确处理，使除尘器的安全运行得到保证。LY除尘器的200多家用户，五、六年来没有出现一次“烧袋”事故。高灵敏度的控制系统对设备安全运行确实起到了保障作用。 六、应用情况 　　浙江兰溪大部分水泥厂、浙江诸几水泥厂全部采用LY型除尘器，测试排放浓度均在20mg/N m 左右。这种形式的除尘器在浙江的水泥厂家喻户晓，特别是付出许多沉重代价后，对它的认识就更加深刻了。 浙江兰溪六洞山水泥厂，四台年产60万吨水泥的φ3.2×11m窑全部采用LY大布袋除尘技术。其中二台是在原先钢结构基础上进行的LY核心技术改造。其改造效果如下。 1. 从动力消耗上算一笔经济帐 　　每天单台节省电耗55×24=1320kW，4台节省电耗4×1320kW= 5280kW，折合费用2500元；全年按运行300天计，共节省电费2500×300=750000元。 2. 在设备大修、更新换代、布袋损耗、增加配热算第二笔经济帐 　　原来每台每年平均花费50万元，现在基本上得到解决。从仓库的台帐记录上可以看到，几年来，LY-除尘器的使用已经为该企业节省了1000万元的上述各种费用。 　　事实证明，实用的环保技术可以为企业节省很多开支，降低生产成本，提高市场的竞争能力。 　　 “贴近立窑煅烧工艺，增强它的亲和力，提升环保节能降耗的技术档次，突出LY-除尘器性价比优势”，已经成为我们坚定不移的技术发展方向。数年来，LY-除尘器已在浙江、江苏、江西、河南、河北、湖南、湖北、黑龙江、辽宁、甘肃、青海、陕西、福建、山东、山西、四川、海口等二十多个省市200多家水泥厂得到广泛使用，都取得了投资省、标准高、容量大、拒腐蚀、抗结露、费用低以及安全可靠的效果。 摘自《水泥生产力》2005年第1期