水泥厂煤粉制备系统袋收尘器的选型与使用

　　1 前言
　　2002年我国水泥工业的总产量超过7亿吨，新型干法水泥的生产能力也已突破1亿吨，新型干法水泥的生产技术装备水平已接近国际先进水平。至2002年底，已建成投产的700t/d以上规模的新型干法水泥的生产线有230余条，目前在全面推广以5000t/d和2500t/d级规模新型干法水泥的生产线的同时，10000 t/d生产线的技术装备也在开发之中，而且在环境保护和生态等方面将达到国际先进水平。新型干法外分解水泥生产工艺具有高效、优质、低耗、大型化、自动化水平高、符合环保要求的特点，代表了世界水泥工艺的发展方向。大力发展新型干法水泥，不仅是加快水泥工业结构调整的需要，更是实现水泥工业可持续发展的必由之路。

　　由于受水泥生产工艺、所采用的原料和燃料的限制，在水泥生产过程中所排放的废气，无论是漂浮在其中的固体悬浮物，还是废气中的CO₂、NOx、SO₂都将可能造成大气污染。众所周知，粉尘污染对人类的健康危害极大。尤其是颗粒尺寸在0.5--5微米之间的飘尘对人的危害最大，它可以通过呼吸进入人体的肺部，并在肺细胞沉积，引起呼吸道和心肺方面的疾病。但现代水泥工业采用先进的环保设备，可以将工厂排放的粉尘绝大部分回收下来，尤其在采用良好的袋式收尘器时，粉尘排放浓度可以达到50mg/m3N以下，特别对上述颗粒尺寸范围内的粉尘也有很好的收尘效果。因此，可以认为，在水泥生产过程中所产生的固体悬浮物对大气造成的污染是可以克服的，而且已经收到了明显的效果。现今对于在水泥生产过程中排放的气体所引起的大气污染问题已经引起人们越来越多的重视。

　　近年来，国内新建的新型干法水泥生产线，其煤粉制备系统无论采用风扫煤磨还是立式煤磨，无论是采用一级收尘还是二级收尘，一般都采用气箱脉冲煤磨袋式收尘器作为主选收尘设备。煤磨袋收尘器技术、工艺、装备的发展在很大程度上，主导了煤粉制备系统工艺的发展进步。合肥水泥研究设计院早在上个世纪80年代初期，针对水泥厂煤粉制备系统及工艺要求的实际情况，成功研究开发出MDC系列煤磨袋收尘器的技术及装备，并荣获了国家科技进步奖。在80～90年代几乎是所有水泥厂煤磨收尘器的主选设备，其为我国环保事业做出了巨大贡献。但由于受到分室反吹清灰能力的限制，其处理气体含尘浓度仍然有限。通过引进、消化吸收国外先进技术，经过多年不断的探索、总结和研发，合肥水泥研究设计院于90年代中期，在MDC系列煤磨袋收尘器的基础上成功研发出，具有更优异防燃、防爆性能的高浓度、防爆型气箱脉冲煤磨袋式收尘器，其可处理浓度高达1000g/m³的含尘气体，即使在采用立式煤磨时，也可省去细粉分离器或动态选粉机，直接作为一级收尘设备，大大简化了系统工艺流程，降低了系统阻力和后排风机的装机功率；同时由于收尘清灰动能大，清灰效果优异，收尘效率高，粉尘排放浓度可低于50mg/m³n，优于国家环保标准。该收尘器推出后迅速主导了国内煤粉制备系统工艺，再次成为设计应用的首选装备。本文拟对煤粉制备系统袋收尘器的选型与使用作一综述，以供水泥生产和科研设计单位在选型时参考。

　　2 系统工作原理
　　气箱脉冲煤磨袋式收尘器集分室反吹和脉冲喷吹收尘器的优点，克服了分室反吹清灰时动能强度不足，以及脉冲喷吹清灰过滤同时进行的缺点；并具有清灰、收尘效率高，能处理高浓度含尘气体，防燃、防爆性能优异，延长了滤袋使用寿命，使用维护方便等优点。气箱脉冲袋收尘器采用分箱室清灰，清灰时逐箱隔离轮换进行，各收尘室的脉冲喷吹时间和清灰周期由收尘器PLC控制仪自动控制连续进行。在清灰时将收尘器本体分隔成若干个室，每个室有若干条滤袋，含尘气体经滤袋过滤净化后经过由提升阀板控制通断的室孔汇入出风管道外排。当收尘器过滤工作一定时间(或系统阻力达到设定值)后，收尘器控制仪将发出信号，接着关闭其中一个室的提升阀，切断过滤气流，随后开启该室的脉冲阀，使压缩空气瞬间冲入该室上部的净气室，气震清除滤袋上外附的粉尘后重新开启提升阀，使该室重新进入过滤工作状态。顺次循环执行上述动作程序，最终完成各室清灰。

　　3 设计选型
　　目前国内拟建、在建、新建的水泥生产线多为2000～5000t/d生产能力的新型干法水泥生产线。各设计院在设计煤粉制备系统时，采用的生产工艺流程及性能配置也有所不同，配置的收尘器规格型号也有所区别，下述仅就通常设计选型、设计配置情况作一介绍。

　　（1）对于5000t/d规模的水泥生产线，煤磨多采用立式煤磨，收尘器直接作为一级收尘设备，其处理风量约为120000m³/h，通常收尘器型号可配置为PPW96-2×10或PPW128-2×7，设备投资约70万元。

　　（2）对于2500或2000t/d规模的水泥生产线，煤磨可采用立式煤磨或风扫煤磨，收尘器处理风量约30000～40000m³/h，通常收尘器型号可配置为PPW96—7，设备投资约30万元。

　　（3）对于1000t/d规模的水泥生产线，煤磨采用风扫煤磨，收尘器处理风量约为25000～30000m³/h，通常收尘器型号可配置为PPW96-5或PPW96-9，设备投资约30万元。

　　煤粉置备系统袋收尘器的设计选型，主要依据处理风量、过滤风速、过滤面积、进口粉尘浓度等主要参数进行选型及系统配置。

　　3.1 处理风量
　　根据所选定的煤磨主机设备及工艺需要确定工况风量，并应考虑5%左右的系统漏风量。收尘器处理风量应当大于煤磨系统风量，备用处理风量设计的太大则设备型号规格加大，同时会增加投资；设计偏小时则滤袋过滤风速大，滤袋容易堵塞，使用寿命短，压力损失大，收尘效率低。通常可根据系统工艺配置情况及经验进行确定。

　　3.2 进口粉尘浓度
　　通常煤磨袋收尘器进口粉尘浓度可达到＜1000g/m³n，可以作为一级或二级收尘设备使用。

　　3.3 使用温度
　　煤磨袋收尘器对于进口风温有较严格的限制，既要防止超温引起煤粉燃爆，又要防止低温引起结露，合适的使用温度范围是55～75℃。

　　3.4 阻力损失
　　收尘器阻力有滤袋阻力及风道、阀门阻力两种，其中滤袋阻力随过滤收尘清灰过程中发生的变化，总体的阻力损失约为1500～1800Pa。

　　3.5 系统负压
　　收尘器承受的系统负压与系统工艺布置有关，一般情况下，可考虑收尘器承受的系统负压约为9000Pa；如采用立式磨，利用窑尾废气作为烘干热源时，收尘器需承受的系统负压可达14000Pa以上，配置收尘器时需要特别说明。

　　3.6 过滤风速
　　过滤风速是袋收尘器的重要技术参数，直接影响到收尘器的运行效果和滤袋使用寿命。一般在含尘浓度高时，过滤风速应取较低速，反之应取较高速；粉尘颗粒细时，过滤风速应减小；因过滤风速高会加重滤袋负担，增加系统阻力，最终导致滤袋寿命缩短，清灰效率低；风速过低时则会增加过滤面积，导致设备规格加大。在一般情况下，煤磨袋收尘器的过滤风速可选择在0.8～1m/min左右。

　　3.7 过滤面积及滤袋数量
　　根据处理风量及风速可以推算出过滤面积及滤袋数量，选配出相应的收尘器型号规格。

　　3.8 压缩空气耗气量
　　可根据清灰周期、每室配置的脉冲阀数、脉冲阀喷吹气量大致核算，收尘器设备选型样本中也给出了耗气量数据。当配备空压机站压缩空气时，耗气量应富余50%；采用独立空压机供气时，则耗气量应富余100%。

　　4 设备配置
　　长期以来，各设计院、所及使用业主对煤粉制备系统总体设备配置较为重视和了解，从安全生产、防燃、防爆的角度出发，设计配置了诸如防爆阀、测温元器件、CO气体浓度监测及消防灭火等安全生产监控装置，管道、仓体等设计避免堆积自燃等，对安全生产起到了很好的作用。但对于气箱脉冲煤磨袋收尘器设备本身而言，仍有必要进一步了解其内部结构配置，以便在设计选型、设备订货时做出合理配置。

　　4.1 设备制造企业的选择
　　目前，生产制造袋式收尘器的企业很多，但真正能够掌握其核心技术、保障优良产品质量、具有良好使用业绩的企业仍为数不多，特别是对于煤磨袋式收尘器设备技术、工艺、防燃、防爆性能、设备配置、安全使用等要求极高的专项设备，更应该具有良好的技术和性能保障，不能仅偏重于价格因素，以免在设备生产过程中留下隐患。

　　4.2 滤料的选择
　　目前，因生产滤料厂家很多，所生产的滤料品种也很多；可应用在煤磨袋收尘器上的滤料有很多种，不同生产企业、不同材质品质的滤料价格也有一定差异，所以，在选择滤料时应注意区分。国产滤料主要有抗静电涤纶针刺毡、抗静电防油防水涤纶针刺毡、抗静电涤纶针刺毡覆膜、抗静电防油防水涤纶针刺毡覆膜等，进口滤料主要有戈尔抗静电涤纶针刺毡覆膜、唐纳森抗静电涤纶针刺毡覆膜等滤料。

　　一般而言，上述滤料均能满足煤磨袋收尘器抗静电的基本要求，但使用效果及使用寿命存在较大的差异。由于煤磨系统相对运转率不是很高，经常开开停停，特别是有时原煤水分较高，容易造成烟气结露，因此，建议设计及订货时选用国产抗静电防油防水(三防)涤纶针刺毡或抗静电涤纶针刺毡覆膜滤料，以满足滤料抗结露的要求，同时这两种滤料价格不算高，使用寿命也比较长，其是综合性能价格比较为合适的滤料。如果是对粉尘排放浓度、装备技术水平要求非常高的地区，资金又有所保证，可选用进口(戈尔或唐纳森)滤料。

　　4.3 防爆门
　　设置防爆门是保障煤磨收尘器及系统安全生产的重要措施。防爆门归纳起来有三种类型：（1）带安全锁的可调式防爆安全阀；（2）重锤式防爆门；（3）防爆膜片。带安全锁的可调式防爆安全阀是通过对锁的调节；重锤式防爆门是通过对重锤位置的调整设定不同的释爆压力，防爆门打开卸压后可以重复使用。防爆膜片是通过对膜片的处理设定不同的释爆压力，爆开卸压后需另行安装。对于煤磨袋收尘器，应根据其防爆通风面积及卸爆压力配置防爆门，在防爆要求相当的情况下，以上三种防爆门均能满足防爆要求，但还是各有利弊；重锤式防爆门的漏风系数较大，防爆膜片爆开后需另行安装；带安全锁的可调式防爆安全阀价格较贵。考虑到检修方便和减少漏风量，降低气体结露的可能性，建议业主选择带安全锁的可调式防爆安全阀，也可考虑选择防爆膜片防爆。

　　4.4 自动灭火装置
　　配置收尘器灭火装置的意图，主要是在收尘器的袋室、灰斗等部位，一旦发生火灾时喷入CO₂或氮气等灭火气体。但很多业主为节省投资，取消了灭火装置，采用人工灭火，一旦出现燃烧事件，只能临时开启灭火气体钢瓶阀门，处理事故不及时，并极有可能发生爆炸事故。因此，建议业主应配置自动灭火装置，以达到保障安全生产的目的。

　　4.5 卸灰锁风设备
　　目前常用的卸灰锁风设备有分格轮和双层气动卸灰阀两种，其使用各有利弊。分格轮卸灰均匀，高度低，但运转一段时间后，阀体与阀心间隙加大, 锁风效果有所降低，漏风率将有所上升。双层气动卸灰阀卸灰是间歇式的，卸灰不均匀，高度高，其优点是在排灰过程中，机械运动件与煤尘相互摩擦小，减少了由于摩擦而引起的煤尘发热起火，锁风效果也比较稳定，漏风率不会上升。分格轮有动力消耗，应定期加润滑油脂，而双层气动卸灰阀维修较为方便。

　　4.6 测温元器件
　　收尘器灰斗和进风管上必须配置测温元器件，其可将信号传送到中控室，并需设定上、下限报警，同时应与自动灭火系统联接。中控室应能自动连续记录各部位温度、压力曲线，以便分析、总结生产工艺参数，以便在事故发生后查找原因之用。

　　4.7 灰斗设备
　　可根据当地气候等条件选择配置灰斗电加热器、振动电机等设施。在北方严寒地区，灰斗电加热器是需要的，当灰斗温度过低时，防止煤粉在壳体内壁结露粘结；在南方可不必配置。灰斗卸灰装置如配置双层气动卸灰阀，不必配置振动电机；但如果是分格轮，则应当配置振动电机。

　　4.8 结构设计
　　一般煤磨袋收尘器承受的系统负压约为9000Pa，设备本体可以承受，但对于系统负压高达14000Pa的收尘器本体，必须从整体结构上做好强化处理，防止因负压过大造成设备变形，导致无法正常使用。其它诸如避免积灰、防止煤粉堆积自燃、消除尖角摩擦等，设备制造厂家在制造设备时都应作好考虑和保障。

　　5 安全生产
　　各水泥厂都制订有煤粉制备系统安全生产操作规程；对于新建水泥生产线的设计单位、设备制造单位也都提供了详细的系统调试说明书，在投产初期各方面技术的力量应全面保证，只要严格遵守操作规程，谨慎操作，并不断总结经验，一般不会发生事故。在生产中一方面应注重防止煤粉堆积自燃的情况发生，更应严格防止明火引入煤磨袋收尘器内，避免发生爆炸事故。需要注意的是，对于煤的挥发分高低及煤粉细度的控制应有一个综合的认识，煤粉挥发分较高对煤粉燃烧有利，但挥发分高、细度细的煤粉着火点低、容易自燃，有些水泥厂的煤粉挥发分达到33～35%、细度达到筛余4%时，煤粉极易自燃，因此，多次发生燃爆事故。因此，建议煤粉挥发分可控制在30%左右、细度筛余6～10%、水分1～1.5%，既能满足烧成系统的工艺要求，降低煤粉制备电耗，又能有效防止燃爆事故发生。

　　6 结束语
　　水泥是国家经济建设的重要建筑材料，但水泥工业却是资源和能源消耗型的工业，同时又是对环境影响严重的工业之一。为了使水泥工业成为可持续发展的行业，必须通过新型工业化的道路，采用国内外成熟的先进科学和技术，降低能源消耗，提高水泥质量，降低对环境的污染，使水泥工业迅速转变成为绿色环保的产业，这是每一个水泥生产、科研设计者所面临的紧迫任务之一。当前水泥工业对大气污染的影响已经引起越来越多的重视，特别对引起温室效应和酸雨的气体排放已受到越来越多的关注。