湿法回转窑窑尾电除尘器改造

1　窑尾除尘系统工艺流程

　　系统的工艺流程见图1、图2。

　图2　1号窑工艺流程及除尘示意

　　运行初期窑尾粉尘排放符合国家4类标准。但随着使用年限的增加，标况下窑尾排放烟气含尘浓度在324.6～3130mg/m³范围内逐渐攀升。2002年在水泥窑大修和中修时先后对1号、2号、3号窑电除尘器技术改造，改造后3台窑均实现了达标排放。

2　系统存在的问题

　　
2.1　立式电除尘器
　　1)生产能力不匹配
　　回转窑经过40多年不间断的技术改造，台时产量由原设计的13.9t/h提高到17.5t/h；处理的废气量由设计时的1.2×10⁵m³/h增加到目前1.62×10⁵m³/h；标况下入口含尘浓度由容许值的40g/m³增加到107.54g/m³；系统漏风率的增加使电场风速由设计时的0.833m/s上升到1.125m/s；收尘效率降至90%以下。电除尘器出口烟气成分见表1。

注：以上数据为1号、2号、3号窑平均值。
　　2)内部结构受损
　　除尘器内部混凝土结构(＋21.595m)损害严重，尤其是上部锥体部位混凝土钢筋锈蚀严重，钢筋外露，墙体时常掉块撞击沉淀极极板、电晕线，使之变形，甚至块状物体掉入电场内部造成短路。
　　3)极板腐蚀严重
　　边排沉淀极极板腐蚀变形严重，电场放电、烟气急速膨胀造成变形、锈蚀开裂，极间距发生变化，工作电压无法保证，电场短路停车的情况经常出现。
　　4)供电电压偏高
　　供电电压可达55～75kV，电流20～100mA。电场电压偏高，闪络频繁，电场击穿现象严重，火花放电导致电场燃烧和轻度爆炸；电容电流密度很小，电场强度低，粉尘迁移速度降低。供电系统经常出现击穿高压电缆绝缘的故障；供电柜的供电性能不佳，不能满足电场供电及操作要求。
　　5)振打装置失灵
　　电场振打清灰装置生锈失灵，振打冲击力弱，无法及时剥离片状粉尘，极板捕捉粉尘能力降低。
　　6)电场温度低
　　1号、2号立式除尘器并联后，分流风量不均，电场温度低，除尘效率时高时低，难以稳定。
　　7)未设置温度报警装置
　　系统电场没有装设相应的温度报警装置，时常出现煤粉燃烧、烟气爆炸现象，造成电场间距变化。
　　8)未采取保温措施
　　高压真空室没有采取保温措施，冬季温度低、湿度大，放电现象严重。
　　高压穿墙石英套管不但未采取保温措施，且密封存在缺陷，影响供电等级的提高。
2.2　卧式电除尘器
　　卧式电除尘器主要技术参数见表2。

　1)极板锈蚀变形严重
　　除尘器超过维修期限，电场内部两侧壳体锈蚀穿孔；两极大面积发生不同程度的变形，极间距减小，影响电场供电性能和粉尘驱进速度。
　　2)管道长且漏风
　　烟气管道长，压力损失大，冷烟室、风机至烟囱进出口管道无保温层，尾温降低幅度大，导致两极及壳体锈蚀严重，烟气管道穿孔，系统漏风严重，不但增加了风机的负荷与耗电量，工艺操作难度逐年加大。
　　3)振打装置变形严重
　　阴极振打为底部传动，振打锤及锤头严重变形，传递力弱，电场内两极积灰厚，形成“包灰”，使得电晕线放电不良，导致电压、电流下降。
　　4)供电装置落后
　　电场供电系统装置相对落后(户内式变压器)，电缆击穿故障多、供电不稳定，供电等级低；高、低压控制装置容量小、故障频率高；振打控制系统电缆绝缘老化，故障率高。
　　5)自控配置低
　　原CO分析仪自动控制配置较低，且年久失修、失灵，除尘器长期存在事故隐患。电场没有装设温度报警装置。
　　6)保温层厚度不够
　　原设计本体保温层厚150mm，未考虑系统热耗大、温度降幅大等因素，致使三电场温度过低，冬季灰仓、卸料器及螺旋输送机时常出现结露堵塞。
2.3　燃烧器
　　窑头单通道燃烧器相对落后，操作难度较大，跑煤或给煤不足现象时有发生；导致窑尾温度变化大，除尘运行不稳定。

3　设备及流程的改造

　　
3.1　立式除尘器
　　1)＋21.595m混凝土结构采取内部表面处理，内植筋加固，内层钢板焊接，钢板与混凝土墙体之间采用拉铆焊接，中间浇注细石混凝土，钢板表面进行耐温耐腐蚀涂料处理。植筋、拉结筋剖面见图3、图4。

　经此处理，增强了除尘器混凝土结构的整体强度，解决了以往墙体脱落掉块造成电场短路的问题，减少或降低了电除尘器故障率。
　　2)整修阴极小框架，采用BS电晕线，更新变形、锈蚀严重和靠近墙体的4排极板。
　　3)更新振打装置和控制线路。
　　4)改造1号、2号、3号除尘器烟气分流管道、风量调节闸板阀，3号窑的一部分废气分流到2号除尘器进行处理。这样，相当于扩大了3号窑立式电除尘器收尘面积(原40m²增加为60m²)，见图5。

5)改进电气设备，利用L－C恒流电源，提高了电气设备的功率因数，减少了电网污染。
　　6)立式除尘器内部增设2层折流板，加高双室隔墙，更换恢复所有检查门、采取堵漏措施，改造后漏风率≤3%，温度提高了20℃左右。
　　7)1号、2号、3号电除尘器出口处安装温度数字报警仪(热电偶)，设置温度报警值>158℃时，系统自动掉闸，有效防止跑煤、流煤情况下电场内部出现燃烧及爆炸现象。
　　8)立式电除尘器高压真空室采取2kW电加热器，使温度显著提高、湿度减小，放电次数降低。
　　9)高压穿墙石英套管采取保温措施，改善了密封结构，提高了供电等级。
3.2　卧式除尘器
　　1)顶部、侧面及进出喇叭口敷设3mm钢板，内加150mm保温岩棉，壳体保温厚度达到300mm；更新检查门、增设防爆阀，改进后系统密闭性及安全性大大提高。
　　2)更新沉淀极极板，采用480“C”板，修复极板悬挂梁，更换沉淀极撞击杆；调整极间距，电场一律采用390mm宽间距，极板、电晕线共减少7排，有效除尘面积降低了8.7%，但不影响除尘效率。
　　3)更新电晕线，一律采用BS电晕线。
　　4)阴极振打由底部改为中部振打。
　　5)恢复CO分析仪及窑头二次显示与报警装置；在除尘器入口处安装了温度数字报警仪(热电偶)，设置温度报警值为158℃，超过该温度自动掉闸，防止跑煤、流煤情况下电场内部出现燃烧及爆炸现象。
　　6)改进电气设备，利用L－C恒流电源，提高了电气设备的功率因数，减少了电网污染；卧式电除尘器3个电场分别由内式改为户外式高压硅整流变压器(并进行扩容改造)，输出电压直接进入电场，提高供电等级，有效解决了电缆击穿故障和供电不稳定的问题；高、低压控制一律采用PLC自动控制装置，自动化程度提高。
　　7)改变除尘器烟气进出口管道走向，并敷设150mm厚岩棉保温层。经改造，降低了系统阻力，电除尘器进出口温度分别提高10～20℃，高出露点温度50～65℃，冷凝结露现象消失。改造后工艺流程见图6。