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袋式除塵設備在使用中存在的技術問題

【摘要】:
淺論袋式收塵器在使用中的技術問題???水泥生產對環境產生的污染有粉塵、廢氣、廢水和噪聲四個方面,其中危害最大的是粉塵污染。可以說,水泥生產過程的每一環節,從原料進廠到成品及散裝出廠都存在粉塵污染。了解在不同的氣體條件和粉塵性質下袋收塵器的性能,對正確、合理地使用收塵設備至關重要。1水泥廠粉塵污染特點(l)濃度高。生料磨、水泥磨、旋窯所處理的物料都是粉狀的,并且都有氣體通過,于是大量的粉塵被氣體帶出

淺論袋式收塵器在使用中的技術問題

      水泥生產對環境產生的污染有粉塵、廢氣、廢水和噪聲四個方面,其中危害最大的是粉塵污染。可以說,水泥生產過程的每一環節,從原料進廠到成品及散裝出廠都存在粉塵污染。了解在不同的氣體條件和粉塵性質下袋收塵器的性能,對正確、合理地使用收塵設備至關重要。

1 水泥廠粉塵污染特點
(l)濃度高。生料磨、水泥磨、旋窯所處理的物料都是粉狀的,并且都有氣體通過,于是大量的粉塵被氣體帶出,濃度大都在20g/m3以上。把袋收塵器作為成品的收集裝置時,氣體濃度可達1000g/m3。
(2)溫度高。現在廣泛興建的預熱預分解窯窯尾廢氣溫度在350℃左右,余熱鍋爐窯的窯尾排風約在220℃左右。
(3)濕度高、露點高。如用于同時烘干生料磨和烘干機的排風,其露點都較高,尤其象礦渣烘干機,排風露點可能超過60℃。濕度高就易出現結露現象,引起濾袋堵塞,阻力升高,并使設備銹蝕。
(4)易燃。煤磨系統的放風中帶有極細的煤粉,稍有疏忽就容易引起燃燒甚至爆炸事故。

2 不同條件下的袋收塵技術

2.1常溫條件下的袋收塵技術
      水泥粉磨系統用的袋收塵器是溫度不高而濃度較高的代表。粉塵濃度過高時,使袋收塵器的通過阻力較高,對此過去許多廠是在袋收塵器前增加一級旋風筒,先收下大部分粉塵,使進人袋收塵器的氣體含塵濃度下降,以求降低收塵器的阻力,使用中發現這種辦法的效果并不理想。
旋風筒對粗顆粒有很高的收塵效率,而對細顆粒效率則很低。經過旋風筒后,氣體中的粗顆粒所剩不多,而細顆粒大部分仍留在氣體中。我們知道,影響過濾阻力的是細顆粒,旋風筒對此則無能為力,僅表現為袋收塵器阻力下降少許,大約20%。同時由于粉塵中的粗顆粒較少,反而使清灰變得困難了。因為單純的細顆粒粘附性強,不易從濾布上掉下來,這樣袋收塵器的阻力雖稍有降低,而旋風筒本身的阻力卻有80~150mmH2O,顯然這種辦法得不償失。
讓含塵氣體通過某種過濾織物,氣體就會從織物的纖維中通過,而把粉塵的顆粒留住,透過去的氣體就與粉塵分離而變成“干凈”氣體,這就是過濾除塵作用。這種現象通常稱作為“過濾”過程。任何濾布,都由纖維原料制成,有的紡織成布,有的不紡而成氈,它們的纖維之間存在著有規則或不規則的孔洞,孔徑雖小,但總有限度,因為纖維本身具有大于10μm的直徑,因此孔洞不太可能小于它。一般粉塵顆粒都很細,小于10μm的顆粒可能占50%~95%,因此大量的粉塵從纖維間通過,但是其細微的顆粒卻很容易粘附在纖維上,使纖維的空隙變小。愈粘愈多空隙愈小,最終把空隙全部占滿,此時氣體通過的路徑只存在于粉塵顆粒之間,顆粒愈細則空隙愈小,愈能擋住最小的顆粒,這種現象通常稱為“捕捉”過程。在新的收塵器剛使用時,可以看到這種現象。由于濾袋全新,剛接通后大量的粉塵就從纖維間逃走,除塵效率暫時較低,但是用不了多久,滯留的粉塵一旦形成了初始過濾層,則只有極少數的粉塵能透過去,此時甚至用肉眼看不到煙氣,表現出很高的收塵效率。
我們認為,只要條件許可,應增加收塵器的過濾面積,降低過濾風速,這樣才可以得到較好的經濟效果。
大家知道,收塵器的阻力與過濾風速成正比,也隨粉塵層的厚度增加而增加。如果使過濾面積增加15%,相當于過濾風速降低了13%,積灰層的厚度同樣降低13%,這樣過濾阻力就可降低20%左右。現以處理風量為20 000m3/h的收塵器為例,XDC型,出廠價80000元,旋風筒10000元,共90000元,總阻力約250mmH20。如果把過濾面積放大15%,則袋收塵的造價增為92000元,取消旋風筒,總阻力降為130mmH2O,設備價相當,但每年卻可減少用電10萬KWh(以7000計算)。由此可見,不應采用旋風筒作為預收塵設備。
在常溫下可選用的袋收塵器是很多的,國內已大量采用氣箱脈沖式和XDC型反吹風式。所謂氣箱脈沖式,就是把脈沖式收塵器分隔成幾個室,頂部設有集氣箱,用一個大口徑的(φ63)脈沖閥引入脈沖壓縮空氣,依次對每一室進行脈沖反吹清灰。這些袋收塵器目前在國內得到了廣泛而普及的應用,實踐證明,它們已完全能取代進口產品。
常溫下的過濾材料可選用滌綸絨布,或者針刺滌綸氈,后者性能較好。過濾風速可選擇0.8~1.2m/min。

2.2高溫條件下的袋收塵技術
      回轉窯窯尾的煙氣是高溫條件的代表,并以分解爐預熱器窯和余熱鍋爐窯兩種窯型最為典型。余熱鍋爐窯的廢氣溫度約為220℃,不會超過250℃,可以直接進人玻纖袋收塵器。分解爐窯窯尾溫度為350℃左右(五級預熱器的低一點,四級預熱器的高一點),超過了玻纖袋的耐熱限度,煙氣必須先經冷卻,降到260℃以下,才能進人玻纖袋收塵器。冷卻的方法有兩種,一種是噴霧冷卻,采用現有的增濕塔作為冷卻設備。噴霧冷卻的缺點是使煙氣的濕度增高了,要求有較好的防結露措施,同時還會因噴嘴或控制不妥造成塔下集灰水分大增。這一方法現在已經不采用了。現在采用的方法是強制空氣冷卻技術,讓高溫煙氣從排管內通過,并用軸流風機強制冷風從排管外通過,以熱交換的方式使煙氣降溫。其設備占地面積、造價與增濕塔相似,電耗也與增濕塔不相上下。其優點是煙氣較干,控制容易,阻力低,熱交換效率高。控制方法是根據進人袋收塵器的煙氣溫度的高低,增加或減少軸流風機的運轉臺數。用排管自然冷卻效果不如強制風冷的效果,可降溫80~100℃左右,超溫時摻人冷風。
到目前為止,可供選用的高溫過濾材料還只有玻璃纖維布,它的使用溫度<260℃,還有幾種合成纖維如諾曼克斯,又稱芳綸1313,學名為耐酸聚酞氨,可承受200℃的高溫,原料需進口,價格不菲,所以不宜大量使用。
玻纖濾袋缺乏韌性,不耐折,根據這一特點逆氣流清灰是唯一可采用方法,逆氣流的壓差必須適當,應經過調整后確定。在日常管理中濾袋的存放、搬運、更換要避免尖銳物、硬物的磕碰,不能墊座及腳踩。以前在織機上直接織成的圓筒袋,因圓袋上下層過渡處經常拉套而易破,現在已不再使用,取而代之的是用斜紋布經三針縫機縫成的圓筒袋。
玻纖袋收塵器可以設計成正壓操作,也可以設計成負壓操作。在粉塵磨損性不大的情況下,應盡量采用正壓式。因為在正壓下,對收塵器內濾袋的檢查和更換都比負壓式方便得多。有的廠采用礦渣配料,為遺給舔寸風機的磨損,可選用負壓式。
隨著袋收塵器技術的發展,目前在我國大型脈沖袋收塵器的研制正逐步形成氣候。濾料本身以及脈沖閥等關鍵產品的質量和壽命提高,將會給這類收塵器的廣泛使用提供保障。

2.3高濕條件下的袋收塵技術
      所謂高濕度,是指收塵器的工作溫度接近被處理氣體的露點。袋收塵器一旦結露,水分即浸人粉塵層中,顆粒之間的通道被水堵死而使收塵器阻力大為增高,濕粉粘性使清灰變得非常困難,結成濕餅的粉塵難以從濾袋上掉下。實際上除了水收塵器外,任何收塵器都不可能在露點下正常工作。
保證收塵器內不結露是高濕條件下收塵技術的關鍵。在收塵器外部包上隔熱材料,減少熱量損失,是必須采用的技術。有一種經驗認為進氣溫度高于露點20℃,加上良好的保溫措施,可以保證收塵器不結露。而冷風的漏人更不能忽略。事實上,保溫不難而控制漏風則較難,但這往往不為人們重視。可以通過計算來說明散熱與漏人冷風對氣體降溫的影響(表1)。

 

 假定條件:

環境溫度,一10℃;
散熱系數,4.18J/m2·h·℃;
處理風量,4000m2/h;
散熱面積,30m2;
進氣溫度比露點高20℃。
可以看出,在寒冷的條件下,并不是太好的保溫即可使散熱降溫很少,而滲人冷風使氣溫迅速下降,同樣是進風溫度比露點高20℃,溫度愈高,降溫后愈是接近露點。對于進風80℃,露點60℃,當漏風達到20%時,器壁已經接近露點,可能出現局部結露現象。
通常不能只是籠統地要求超露點20℃,必須強調控制冷風的漏人。由表1可以看出,隨著漏風率的增加,漏風溫降迅速上升。因此在收塵器使用過程中,需嚴格控制漏風。在使用現場經常可以看到卸灰閥失靈,而使漏風增大,操作工可能對此毫無覺察,或者因為收塵器還在正常工作而不在意,時間一長,必將直接影響收塵器的正常使用。必須強調,并非保溫不重要,而是保溫的重要性已為人們所認識,并且容易做到。
烘干機排風采用電收塵器收塵時,常可看到在卸灰閥的上方,極板的腐蝕比較厲害,雖然整機結露不常發生,這種現象說明了因漏風而致局部結露是經常出現的。

2.4煤磨放風的袋收塵技術
       煤磨放風除塵是水泥廠老大難問題。煤粉易燃、易爆,煤磨袋收塵器所收集的是經過細粉分離器分離后留下來的比成品更為細小的煤粉。成品煤粉的平均粒度可能是60μm以上,而收塵器收下的煤粉粒度為14μm左右(表2),更易燃燒。
防燃防爆是煤粉放風收塵的技術關鍵,溫度過高是煤粉燃燒的首要原因。煤磨排風溫度是煤磨系統的主要控制對象之一,通常控制在80℃左右,進人收塵器的氣體溫度不會超過90℃。當溫度超過時,說明情況反常。收塵器的出口、進口和集灰斗各有一個測點用Pt100熱電阻測溫,信號被送至控制臺。一般指定90℃為報警溫度,當任何一個測點溫度超過90℃時,控制臺和現場同時會發出聲光報警,此時崗位工必須應答,即按一下應答按鈕,聲光報警即刻停止,并給10~15min的時間讓崗位工查明超溫原因,采取措施使系統恢復正常。假如沒有人按答應按鈕,控制臺沒有收到答應信號,聲光報警將持續發出,并在1~2min后發出切斷引風機電源的指令,引風機自動停止,迫使煤磨停運。引起超溫的原因很多,如煤磨進風溫度過高,煤磨喂料口堵塞,更換了煤的品種等等,并不一定是燃燒的前兆或說明燃燒已經發生,應該由崗位工來判斷超溫的原因和應采取的措施,也并非一定需要停磨處理。

 

        在常溫下煤粉也在緩慢地氧化并放出熱量,當熱量散發出去時,煤粉的溫度不會升高很多,就一直處于緩慢氧化狀態。煤粉愈細,緩慢氧化速率就愈高,而細粉成堆,內部空隙率大,容氧量大,散熱卻更差,使堆內溫度升高而轉變成激烈氧化,也就是燃燒。

煤磨收塵器的另一個技術措施是防止煤粉在收塵器的管道、灰斗等處的堆積。為此在設計中凡有煤粉的地方,不應有傾斜角小于70°的可以大量集灰的地方。值得一提的是灰斗下的卸灰閥必須可靠,當卸灰閥失靈不能排灰時,不要只看到收塵器照樣運轉而不及時修理,因為灰斗內的煤粉會因為不能卸出而堆積,自燃而著火。排灰閥屬于必須搶修的部件,不得延誤。
為烘干水分,煤磨系統總是有熱風來源的。一般情況下,采用雙風機系統,主風機承擔煤磨、粗粉、細粉回路,并有部分排風;另一風機,即收塵器風機把排風吸人袋收塵器。有時磨機或分離器有故障需停機檢修時,主風機將停止,此時如果收塵風機繼續開著,熱風將通過管道直接進人收塵器,收塵器內溫度會迅速升高而引起燃燒。故收塵風機必須與主風機連鎖,隨主風機的停止而停止。
靜電積累引起火花放電也是引起爆炸燃燒的原因,因此煤磨收塵器必須用防靜電織物縫制的濾袋。
煤磨袋收塵器也有爆炸的可能性,因此設有安全泄壓閥。本來收塵器是在負壓下工作的,當壓力升高到+100mmH2O時,泄壓閥就自動打開。另外煤磨放風的露點也比較高,防結露措施也是很重要的。

3 幾點建議


3.1過濾風速
     每種袋收塵器都有一個合理的過濾風速范圍。水泥廠處理的粉塵比大多數其它行業的粉塵細,發電、冶金、化工、礦業等行業的粉塵比水泥廠的粗,只有炭黑、顏料少數行業更細。我們在選擇過濾風速時應該選低值。對于常溫的,如反吹風、脈沖反吹、氣箱脈沖等收塵器,用于生料磨上,建議選用1.0m/min;用于水泥磨上,選用0.8m/min。因為水泥比生料更細,尤其在生產特種、高級水泥時粒度更細。對于高溫玻纖袋收塵器,用于預分解窯,過濾風速選用0.4m/min;用于余熱發電窯,選用0.4~0.45m/min。我院新近研制的用于預分解窯的長袋脈沖收塵器CDMC型,過濾風速可選0.8~1.0m/min。

3.2結露與熱耗
      烘干機的熱效率愈高,它的排風溫度就愈低,收塵器就更易結露,因此,除了做好設備的保溫措施、控制前后漏風之外,不要片面地追求省煤。假如多燒一點煤,使排氣溫度提高10~20℃,而使收塵器能正常運轉,這是值得的。

3.3系統阻力
      一般情況下,袋收塵器是一個通風系統的最后組成部分,它的阻力直接影響系統的總阻力。負壓系統的漏風使總風量增加,又直接影響袋收塵器的阻力。因此在選擇袋收塵器能力時要充分考慮漏風量的大小。但是在系統運行中也必須注意系統的密封件是否正常,如有異常,應該修復。任其漏風而責怪收塵器阻力太高,把系統風量不夠的責任完全推給收塵器,這種現象已經多次遇到。由于負壓下漏風是向內的,密封失效后,本崗位可能毫無反應,甚至在卸灰閥關不上時,對由于大量漏風使灰塵一點也卸不下來(如旋風筒下,鍋爐下)仍熟視無睹。減少漏風對于降低熱耗、電耗、提高產量、質量都是有利的,而如任其漏風而不加整治,多大的收塵器都不會有令人滿意的收塵效果

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