薛宏魁

概述

隨著現(xiàn)代人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，追求更高質(zhì)量的生存環(huán)境和國家對(duì)水泥工業(yè)環(huán)保要求的不斷提高，水泥生產(chǎn)中顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新，也越來越嚴(yán)格。

近年來，我國頒布了最新的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013）全面執(zhí)行，進(jìn)一步降低顆粒物排放水平，要求水泥窯、水泥磨等排放標(biāo)準(zhǔn)由原來的50mg/Nm3 下降至20mg/Nm3，特別是北方京津冀重點(diǎn)地區(qū)要求控制在10mg/Nm3 以下，甚至有些大型有社會(huì)擔(dān)當(dāng)和責(zé)任感企業(yè)嚴(yán)格要求屬下企業(yè)做到超低排放，顆粒物排放控制在5mg/Nm3以內(nèi)。這樣一來，行業(yè)內(nèi)先前制作安裝的原有除塵設(shè)備已不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保環(huán)境要求，但拆除原有的收塵設(shè)備更換為新的收塵設(shè)備又會(huì)造成很大的資源浪費(fèi)，對(duì)企業(yè)來說也是一筆數(shù)目不小的開支，給企業(yè)增加了很大的負(fù)擔(dān)。如何更好的平衡兩者之間的矛盾，是擺在我們新時(shí)代水泥人面前一個(gè)繞不過的大難題。在此種形勢(shì)下，經(jīng)過我們反復(fù)計(jì)算、論證、實(shí)驗(yàn)、模擬，終于得出一套行之有效的利用原收塵設(shè)備優(yōu)化、提效的改造方案。

現(xiàn)列舉我公司最初技術(shù)改造的一臺(tái)水泥磨收塵設(shè)備提效案例加以說明。

項(xiàng)目簡介

我公司現(xiàn)有一臺(tái)￠4m×13m管式水泥磨，配套一臺(tái)脈沖氣箱袋式除塵器，除塵器型號(hào)為PPW128-2×14。2016年之后，在更換排放標(biāo)準(zhǔn)小于15mg/Nm3新濾袋及保證設(shè)備漏風(fēng)率小于2%前提下，設(shè)備大概運(yùn)行8個(gè)月后，壓差就已經(jīng)由最初的1800pa增加到高達(dá)3500pa左右，出口含塵濃度由最初的小于15mg/Nm3增加至大于25mg/Nm3，與目前環(huán)保要求相差甚遠(yuǎn)，給正常生產(chǎn)造成了很大的影響，也不符合國家對(duì)水泥工業(yè)環(huán)保要求。為此，我們對(duì)照?qǐng)D紙反復(fù)計(jì)算、論證、實(shí)驗(yàn)、模擬等做了大量的工作。我們認(rèn)為沒有必要更換新的收塵設(shè)備，完全可以利用現(xiàn)有原設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行降阻、提效，降低排放改造，使之達(dá)到正常的生產(chǎn)工藝要求及環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

原設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下：

技改設(shè)計(jì)方案

我公司經(jīng)過多年積累的布袋除塵器使用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了影響袋式除塵器過濾性能的幾點(diǎn)因素。

（一） 過濾面積、過濾風(fēng)速對(duì)超低排放和阻力的影響

除塵器的過濾風(fēng)速是反映除塵設(shè)備處理氣體能力的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，過濾風(fēng)速的大小對(duì)袋式除塵器設(shè)備的工作和性能都有著很大的影響。

在除塵器處理風(fēng)量不變或者略增的前提下，提高過濾風(fēng)速雖然可以節(jié)省過濾面積，從而提高濾料的處理能力。但過濾風(fēng)速提高后除塵設(shè)備的運(yùn)行阻力會(huì)增加，能耗也隨之增加，運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)提高。如果過濾風(fēng)速太高，那么積聚在濾袋上的粉塵就不容易被清理徹底，進(jìn)而造成濾袋阻力增大，除塵器濾袋圓周壓差過大，導(dǎo)致超微細(xì)的粉塵進(jìn)入到除塵器濾料夾層中，并且隨高速度氣流穿透過濾料，增加出口含塵濃度，達(dá)不到日愈嚴(yán)峻的環(huán)保要求。另外高速帶有粉塵的過濾風(fēng)還會(huì)導(dǎo)致濾袋表面上迅速形成粉塵層，引起清灰系統(tǒng)過于頻繁的工作，造成二次揚(yáng)塵的同時(shí)，增加清灰能耗，進(jìn)而縮短濾袋的使用壽命。增加更換濾袋周期，增加成本。

所以選取合適的過濾風(fēng)速，才能保證設(shè)備滿足超低排放和阻力要求。

（二） 濾料材質(zhì)對(duì)超低排放和阻力的影響

濾袋是決定布袋除塵器的最關(guān)鍵部件之一，它的過濾精度直接決定了布袋除塵器出口排放值大小。

濾料覆膜是近年來出現(xiàn)的一種比較優(yōu)越的提高過濾精度的方式，我們將預(yù)處理后的各種材質(zhì)的常規(guī)濾料作為基材再進(jìn)行后續(xù)整理，在規(guī)定高溫下與PTFE膜熱壓融后制得，覆膜濾料表面擁有一層肉眼識(shí)別不到非常致密的微孔膜，熱壓后的微孔膜的孔徑一般小于0.3um，甚至小于0.1um（具體孔徑大小視粉塵材質(zhì)特性而定），而工況煙氣的粉塵粒徑一般都大于0.3um。通過微孔膜這些細(xì)小微孔的篩分，能將極大部分的粉塵阻留在PTFE膜的表面，這層PTFE膜的表面光滑，阻留在PTFE膜表面的粉塵堆積到一定厚度大部分便會(huì)自行脫落下來被箱體下部的料斗收集。然后新的粉塵又會(huì)阻留在PTFE膜的表面，續(xù)而大部分再自行脫落下來。再加上覆膜的基材濾料又能夠?qū)煔庵泻繕O小的超微細(xì)粉塵進(jìn)行二次捕捉，靠反方向噴吹清灰系統(tǒng)把殘留在覆膜外部及濾袋基材里少量粉塵清理脫落到料斗中。最終滿足超低排放≤5mg/Nm3的要求。

（三） 設(shè)備本體制造缺陷對(duì)超低排放和阻力的影響

原有設(shè)備因?yàn)殚L時(shí)間運(yùn)行，物料中或多或少含有微量有害元素，難免會(huì)有設(shè)備箱體腐蝕、磨損、漏風(fēng)的情況;另外設(shè)備原設(shè)計(jì)理念只是以計(jì)算得出理論的風(fēng)場(chǎng)為依據(jù)，因此存在諸多設(shè)計(jì)不合理的地方，比如沒有分風(fēng)板導(dǎo)致風(fēng)分布不均，彎頭角度太小沒有過度增加了阻力，離線閥處設(shè)計(jì)風(fēng)速較快，導(dǎo)致設(shè)備阻力過大，同樣對(duì)實(shí)現(xiàn)超低排放不利。所以在改造過程中，首先要對(duì)設(shè)備本體進(jìn)行修復(fù)和改動(dòng)，具體表現(xiàn)為修補(bǔ)腐蝕殼體及漏焊開焊的地方，加大加高箱體，增加分風(fēng)板并調(diào)整合理的角度，使進(jìn)口含有高濃度的風(fēng)更加合理均勻的進(jìn)入各風(fēng)室，減少漏風(fēng)率;對(duì)設(shè)備附屬裝置進(jìn)行整改、保養(yǎng)、維護(hù)及更換。

（四） 清灰性能對(duì)超低排放和阻力的影響

如果設(shè)備改造后過濾面積增加，清灰系統(tǒng)也要相應(yīng)增加其清灰能力，以滿足設(shè)備需要。我公司在考察某提效改造項(xiàng)目時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備增加過濾面積后，而沒有增加其清灰能力，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，濾袋表面清灰不徹底，造成的后果是設(shè)備實(shí)際過濾面積達(dá)不到改造目標(biāo)。因此，增加清灰能力也是此次降阻提效的一項(xiàng)非常重要而細(xì)致的工作，必須同時(shí)進(jìn)行。

技改措施、實(shí)施

綜合我公司現(xiàn)有設(shè)備情況及煙氣工況，決定采用的改造工藝（盡量利舊前提下）為：增大設(shè)備過濾面積，在原箱體上部增高2000mm高度，將改造后的過濾風(fēng)速由原來的≤0.84m/min控制在≤0.74m/min左右;濾料采用耐腐蝕抗結(jié)露進(jìn)口亞力克材質(zhì)，并進(jìn)行PTFE高溫壓融覆膜;檢修維護(hù)設(shè)備本體，減小漏風(fēng)率，降低設(shè)備運(yùn)行阻力。

（一）除塵器過濾面積的確定

為確保收塵器的連續(xù)安全運(yùn)行，不受除塵設(shè)備運(yùn)行或分區(qū)停運(yùn)的影響，在負(fù)荷調(diào)整時(shí)有良好的、適宜的調(diào)節(jié)特性，在主設(shè)備運(yùn)行的條件下能可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)行，保證除塵器的運(yùn)行阻力小于要求值和濾袋的使用壽命及排放標(biāo)準(zhǔn)，我們選定技改后的除塵器全過濾風(fēng)速不大于0.74m/min，經(jīng)計(jì)算并考慮盡量利用現(xiàn)有除塵器基礎(chǔ)上，確定本方案袋式除塵器的過濾面積為6035m2。

（二）除塵器布置

根據(jù)除塵器運(yùn)輸和設(shè)備布置要求，本方案的袋式除塵器改為雙列、室外布置。袋室設(shè)計(jì)28個(gè)室，每個(gè)袋室采用6×16的矩陣布置96條濾袋。

（三）袋式除塵器的氣流分布

在除塵器進(jìn)風(fēng)口煙道增加設(shè)置了導(dǎo)流系統(tǒng)（分風(fēng)板），使含塵氣體由原來的箱體側(cè)面進(jìn)風(fēng)改為在除塵器箱體的底部進(jìn)入各過濾室，使氣流分布更加合理和可靠，從而降低除塵器的阻力。與此同時(shí)，一部分大顆粒粉塵在自身重力作用和相互碰撞的過程中自然沉降直接落入灰斗，被氣力輸送機(jī)收集起來，從而減少了粉塵對(duì)濾袋的沖擊和磨損，延長濾袋的使用壽命。

（四）濾袋

濾袋由原來的Ф130×3500mm改為Ф130×5500mm規(guī)格，材質(zhì)由原來的滌綸針織采用亞克力水刺織并覆膜，致密度更高。濾袋底部采用三層包邊縫制，無毛邊裸露，底部采用加強(qiáng)環(huán)布。拼接處，重疊搭接寬度不小于10mm，提高袋底強(qiáng)度和抗沖刷能力。

（五）袋籠及花板布置

本次技改的袋式除塵器去除原來的整箱噴吹，采用外濾式行噴吹結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在每個(gè)濾袋上部都留有噴吹口，能夠更加均勻地使噴吹高壓氣體進(jìn)入每一條濾袋里面。使得清灰更加徹底，不留死角。布袋呈棋盤方格形布置，濾袋內(nèi)有堅(jiān)固合理的18根筋條袋籠支撐，結(jié)構(gòu)合理，更換容易，袋籠筋條采用專用焊接工藝點(diǎn)焊牢固，不產(chǎn)生毛刺，不會(huì)損壞濾袋。整體采用有機(jī)硅浸渡，耐腐蝕、耐磨損。

花板采用6mm厚的冷軋?zhí)间撲摪?，使用現(xiàn)代化數(shù)控激光工藝切割制作，花板內(nèi)部孔徑與濾袋的外部孔徑尺寸誤差極小，使得兩者配合密封緊固，在濾袋外邊與袋孔里邊以及濾袋口下底與花板面之間形成雙層自密封結(jié)構(gòu)?；ò寮捌渲瘟核胶附釉谕鈿γ嫔?，四周做全密封焊接，確保設(shè)備各氣室的氣密性良好?；ò宓募庸げ捎脭?shù)控激光工藝切割加工工藝，所有邊角都無需打磨就極其光滑，不會(huì)產(chǎn)生棱角損壞濾袋?；ò蹇字行钠睢?.4mm，袋口里面裝有彈性良好的金屬鋼帶，上下部又增加了2mm的加厚層，證號(hào)卡在滑板的上下兩側(cè)。安裝簡單且堅(jiān)固不變形、不脫落，這種形式的濾袋自鎖密封裝置，確保無一點(diǎn)泄漏，并保證拆裝方便。

由于采用冷軋鋼板，花板表面平整光潔，沒有彎曲、凸凹不平等制作缺陷，其平面度偏差不大于1‰。花板及其井字支撐梁水平焊接在外殼墻面上，四周密封滿道焊接，能承受脈沖壓縮空氣瞬間產(chǎn)生的高壓氣體，并且不串漏到其他隔壁風(fēng)室，氣密性非常好。

（六）清灰系統(tǒng)

壓縮空氣由世界知名品牌英格索蘭螺桿壓縮機(jī)產(chǎn)生并通過管道、立式儲(chǔ)氣罐、輸送到位于除塵器上部的管狀儲(chǔ)氣罐。管狀儲(chǔ)氣罐上部裝有脈沖閥，脈沖閥和清灰管道架設(shè)在凈氣室的花板上方，形成一個(gè)獨(dú)立完整的清灰系統(tǒng)。

在自動(dòng)控制的程序控制下進(jìn)行循環(huán)不停地依次完成對(duì)每個(gè)氣室里的每行濾袋的脈沖清灰。

（七）袋式除塵器的控制系統(tǒng)

除塵器整體控制采用PLC（可編程控制器）控制。

控制模式主要有三種方式：自動(dòng)控制、控制室手動(dòng)控制、機(jī)旁手動(dòng)控制。三種控制方式有不同級(jí)別的授權(quán)，不會(huì)相互干擾，確保設(shè)備在運(yùn)行中的誤操作發(fā)生。

自動(dòng)控制模式下，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制采用邏輯閉鎖控制，在此模式下操作人員不需參與操作，主要是電腦安裝預(yù)先調(diào)試好的程序自動(dòng)操作。

控制室手動(dòng)控制模式下，系統(tǒng)具備自動(dòng)控制模式的特點(diǎn)，但是在此模式下，操作人員需要參與控制，在操作程序上依然受到邏輯閉鎖的控制。也就是說在這種控制模式下，人、機(jī)共同參與控制，每一步操作PLC會(huì)自動(dòng)檢查邏輯關(guān)系，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后系統(tǒng)發(fā)出警告性提示，這種控制模式避免了因操作人員誤操作引起的故障或事故，并設(shè)置操作權(quán)限。

機(jī)旁手動(dòng)控制模式下，自動(dòng)控制模式不再起任何作用，整個(gè)系統(tǒng)也不進(jìn)行邏輯檢查，因此不受邏輯閉鎖的控制，全靠人工操作。這種模式主要用于設(shè)備調(diào)試、設(shè)定及檢修。自由靈活，安全可靠。

以上三種控制模式可以通過授權(quán)進(jìn)行自由切換，互不干擾。平時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)一般啟動(dòng)的是自動(dòng)控制模式。

（八）技術(shù)參數(shù)表

2018年，我公司利用年底15天的大修時(shí)間，按照以上技改方案，通過一系列的技改措施，在原水泥磨收塵器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了保質(zhì)保量的技改。隨后投入運(yùn)行，通過運(yùn)行后期的仔細(xì)統(tǒng)計(jì)、測(cè)量、標(biāo)定。技改后的收塵器過濾風(fēng)速小于0.70m/min，系統(tǒng)阻力降低至1350Pa、小于1500Pa，漏風(fēng)率≤2%，出口含塵濃度在2-3mg/Nm3? 左右、小于5mg/Nm3 ，其他各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到并超過了預(yù)期各項(xiàng)要求，此次技改非常成功。在以后的2020年和2021年這兩年公司又對(duì)水泥窯窯頭、窯尾等不同型號(hào)的收塵器根據(jù)具體運(yùn)行工況進(jìn)行了不同程度的技術(shù)改造，都取得了良好的預(yù)期效果，總結(jié)了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

由此可以看出，國內(nèi)大部分水泥行業(yè)目前使用的收塵器性能效率雖然不能達(dá)到日益嚴(yán)格的環(huán)保環(huán)境要求，但根據(jù)實(shí)際情況，利用原收塵器進(jìn)行各種必要的優(yōu)化技改，完全能夠達(dá)到甚至高于國家頒布的最新《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013）要求中水泥生產(chǎn)中顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)，且運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。這樣既解決了拆除原有的收塵設(shè)備更換為新的收塵設(shè)備造成的資源浪費(fèi)，節(jié)省了一筆額外開支，給企業(yè)減少了很大的負(fù)擔(dān)。又平衡了國家政策標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)兩者之間的矛盾，是一套行之有效的利用原收塵設(shè)備提效技術(shù)改造方案，值得行業(yè)內(nèi)大力推廣 ，并將成為大勢(shì)所趨。

責(zé)編/馬銘陽