JLDC立窯袋式除塵器的開發(fā)與應用
0、引言
立窯在熟料煅燒過程中，產(chǎn)生大量的含塵煙氣。由于立窯煙氣的特殊工況，其治理難度相當大。而絕大多數(shù)立窯廠家，由于其資金緊張及觀念上的原因，對除塵設(shè)備的投資特別敏感。新的環(huán)保要求立窯排放必須無煙無塵，這與惡劣的工況及低投資的要求形成了強烈的反差，也對環(huán)保設(shè)備廠提出了新的挑戰(zhàn)。
由于袋式除塵器除塵效率高，適應粉塵濃度范圍寬，且不受粉塵比電阻的影響，采用袋式除塵器進行機立窯煙氣治理已成為大多水泥生產(chǎn)廠的選擇。通常只要設(shè)計選型合理，制作無缺陷，采用袋式除塵器都能達到＜50mg/Nm3的排放要求，完全可以保證達到＜100mg/Nm3的一般排放標準。目前市場上使用較多的有LFEF上進風反吹、SKB下進風反吹及噴吹脈沖除塵器等，但大都存在投資大，故障點多，濾袋壽命短等缺陷，難以推廣。
JLDC圓筒型立窯袋式除塵器的研制成功，解決了現(xiàn)有袋除塵器中存在的結(jié)構(gòu)不合理、投資大、運行費用高，濾袋密封差，壽命短、“糊袋”、“燒袋”，氣流不均等問題，具有很好的效果。
1、JLDC圓筒型袋式除塵器的開發(fā)研究
JLDC袋式除塵器是在傳統(tǒng)的反吹風除塵器基礎(chǔ)上，根據(jù)立窯煙氣特點，大膽創(chuàng)新，研究設(shè)計的一種新型袋式除塵器。該除塵器開發(fā)的宗旨有四：①結(jié)構(gòu)要緊湊，努力縮小設(shè)備重量，降低除塵器的造價；②設(shè)計要合理，充分考慮檢修，安裝等問題；③使用效果要好，盡量延長濾袋的使用壽命；④操作要簡單，盡量減少運動部件，降低故障率。為此筆者在JLDC設(shè)計過程中主要考慮了以下幾點：
1.1工藝系統(tǒng)的設(shè)計
為了減少系統(tǒng)漏風，降低阻力，在工藝設(shè)計方面，該除塵器采用一級收塵，風機盡量布置在窯房頂部，以便于檢修。
1.2工作溫度的選擇
由于立窯正常工作時煙氣溫度一般在45-250℃之間，故設(shè)計除塵器的最大工作溫度≤200℃，如遇到不正常窯況，溫度過高時，可采用在進風口摻冷風的辦法，進行溫度調(diào)節(jié)。
1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計
由于立窯出風點位置較高，在設(shè)計時JLDC除塵器采用頂部進風，由中心風管導入下部，取消傳統(tǒng)的上花板，使設(shè)備重心下移。此外結(jié)構(gòu)設(shè)計還考慮了補償熱變形（在設(shè)備的基礎(chǔ)上設(shè)置了彈性墊，煙道與除塵器聯(lián)接部位設(shè)膨脹節(jié)），防腐蝕（所有與煙氣接觸部位均涂耐高溫防腐涂料）等一系列措施，特別是采用圓筒形結(jié)構(gòu)，使設(shè)備占地面積大大縮小，適宜場地狹窄的老線改造。因為圓形結(jié)構(gòu)受力均勻合理，耗材少，因而相對來說造價也較低。
1.4濾料選擇
目前能耐高溫的濾料有玻纖濾料，復合濾料，金屬濾料等，復合濾料、金屬濾料價格昂貴，一般中小型企業(yè)無法承受，玻纖濾料又有連續(xù)玻纖平幅布、玻纖膨體紗、玻纖針刺氈三種，其中連續(xù)玻纖平幅布價格較低，但除塵效率低，風速低，排放濃度高，適用于要求不高的場合；玻纖膨體紗收集細小粉塵能力強，除塵效率高，價格適中，適用于反吹風清灰除塵器；玻纖針刺氈收塵效率高，透氣性好，允許過濾風速較高，但價格較高，一般用于脈沖式除塵器回收高附加值的粉塵。
EWF550-RH玻纖膨體紗濾料采用RH配方，利用非有機硅類憎水劑把憎水、耐磨、耐折、防腐等性能通過特定的工藝有機地統(tǒng)一在一起，具有耐高溫、耐腐蝕、抗結(jié)露、易清灰、尺寸穩(wěn)定、強度大等優(yōu)點，可在280℃下長期使用，瞬時高溫可達300℃，是立窯除塵器的理想濾料。
1.5選擇合理的風速
過濾風速不僅決定了除塵器的體積大小，而且對設(shè)備的除塵效率、阻力、清灰效果、壽命等都有著決定性的影響，玻纖膨體紗的允許過濾風速為0.6m/min，為了保證除塵器長期穩(wěn)定高效低阻運行，JLDC除塵器的過濾風速確定為0.5m/min。
1.6改進濾袋固定方式
采用卡箍代替扎繩，濾袋固定更牢固，密封效果更好，從而減少了掉袋故障，也提高了收塵效率，彈性吊掛裝置的使用，可以很好地維持濾袋形狀，減少濾袋的磨損，延長濾袋的使用壽命。
1.7抗結(jié)露設(shè)計
由于立窯煙氣露點較高，在除塵器進氣管道、殼體、灰斗等部位均采用100mm硅棉保溫，以減少殼體的散熱，提高設(shè)備的蓄熱能力。此外還使用了潔氣反吹，減少反吹時因內(nèi)外溫差形成的結(jié)露。實際使用效果表明，除塵器的最佳使用溫度在65-260℃之間，一般在60℃時也能正常使用。對于更低的窯溫，可采用熱風爐在煙氣進除塵器前摻加少量熱風，在不影響立窯正常操作的前提下提高除塵器進口溫度；也可采用降低濕含量、控制濕料層厚度、閉門操作、適當增加配煤量等方法來提高除塵器進口溫度。
1.8微機控制系統(tǒng)
控制機構(gòu)的優(yōu)劣，對設(shè)備的正常運行影響極大，JLDC的微機控制系統(tǒng)采用西門子公司的PLC可編程序控制器，按預定程序進行反吹與工作的控制。該控制系統(tǒng)還增加了超溫聲控系統(tǒng)，出現(xiàn)反常的煙氣溫度時及時提醒操作工進行調(diào)整。
1.9 減少運動部件
為了簡化操作，減少運動部件，降低故障率，JLDC立窯袋式除塵器采用了提升切換閥取代原來的出風及反吹蝶閥，多個室共用一個灰斗及一個卸灰閥。這樣整個除塵器僅用八個閥，較LFEF少近2/3，比SKB少一半。
2、JLDC立窯袋式除塵器的結(jié)構(gòu)特點和工藝要求
2.1 JLDC立窯袋式除塵器的結(jié)構(gòu)特點
如圖所示，JLDC立窯袋式除塵器具有如下結(jié)構(gòu)特點：
2.1.1 JLDC立窯袋式除塵器采用圓筒形分室結(jié)構(gòu)，頂部進風，在灰斗部位折流向上，從而使大顆?；鹦堑纫螂x心作用直接落入灰斗，避免了燒袋的發(fā)生。
2.1.2氣流均布裝置的應用，使氣流均勻進入各袋室，杜絕了因風速不均而出現(xiàn)的局部濾袋磨損現(xiàn)象。
2.1.3 EWF550-RH玻纖膨體紗濾料的使用，及濾料彈性吊掛、卡箍等的應用，使得濾袋的使用周期大大延長。
2.1.4多種抗結(jié)露措施，灰斗輔助清灰設(shè)備的使用，有效提高了灰斗的粉塵溫度，防止了灰斗內(nèi)粉塵潮解，結(jié)拱的發(fā)生，也杜絕了糊袋現(xiàn)象。
2.1.5專利型提升切換閥（專利申請?zhí)?3259336.8）的應用，大大簡化了清灰程序，降低了故障率。
2.1.6采用中心風管進風，煙氣在進入袋室前，經(jīng)過一段溫度緩沖區(qū)，可以有效防止高低溫對設(shè)備的影響。
2.1.7設(shè)備檢修簡單，工作環(huán)境好。
2.2生產(chǎn)工藝要求
為了使立窯收塵器能夠長期高效運行，在生產(chǎn)過程中還應注意采用以下措施：
2.2.1采用小料球淺暗火連續(xù)操作煅燒，做到加料、上火、卸料三平衡，窯內(nèi)濕料層厚度應適宜（40cm左右），從而使煙氣溫度保持在60-100℃之間，始終高于露點。若采用深暗火煅燒，則應在立窯收塵器進風口前加一熱風爐，在不影響正常操作的情況下，提高煙氣溫度，防止結(jié)露的發(fā)生。
2.2.2對于超溫報警信號，處理窯況要及時。
2.2.3盡量實現(xiàn)閉門操作，減少漏風量，提高煙氣溫度，降低設(shè)備能耗。
2.2.4結(jié)合采用新型窯體隔熱保溫技術(shù)，減少立窯熱耗，降低中邊部溫差，提高產(chǎn)量，減少窯況波動，提高設(shè)備壽命。
3 設(shè)備的工作原理
3.1 預分離
立窯排出的含塵氣體經(jīng)煙道進入除塵器中心的進氣總管，在除塵系統(tǒng)引風機產(chǎn)生的負壓作用下由灰斗上方均勻進入除塵器的各個濾室，含塵煙氣中的粗顆粒粉塵由于導流板的攔阻及自身重力的作用直接落入灰斗，實施粉塵預分離。
3.2 過濾
含塵氣體進入濾袋，粉塵被滯留在濾袋內(nèi)表面，含塵氣體則經(jīng)過濾袋過濾得到凈化，凈化后的氣體進入袋室，然后經(jīng)由三通切換閥排氣通道、出氣管道，由排風機排入大氣，該設(shè)備為頂部進風，負壓操作內(nèi)濾式袋式除塵器。
3.3 清灰及自動控制
除塵器運行一段時間后，濾袋內(nèi)表面捕集的粉塵增厚，除塵器的運行阻力上升，當增加到一定值后，就需要對濾袋進行清灰，這時微機指令提升切換閥關(guān)閉排氣通道，同時打開反吹風通道，在反吹風機的作用下（方向與原氣流方向相反）將原來膨脹的濾袋壓癟變形，清除掉濾袋內(nèi)表面附著的粉塵，清下的粉塵落入灰斗，經(jīng)卸灰閥排出，整個清灰過程是分室輪流進行的，不影響除塵器的正常工作。
4 設(shè)備應用舉例
JLDC立窯袋式除塵器研制成功后，由于其與眾不同的優(yōu)點，很快得到了用戶的認可，產(chǎn)品已在江蘇、廣東、河北、貴州、四川、重慶、江西、山東、寧夏、湖南等地得到應用，均取得了良好的效果。
廣州鶴山水泥廠φ3.0×11機立窯原來采用了LFEF立窯除塵器，該除塵器自投產(chǎn)以來，由于設(shè)計不合理，進風不均勻且常有火星燒袋現(xiàn)象，濾袋僅兩個多月就更換一次，粉塵排放經(jīng)常超標。該廠于2002年2月份拆除原除塵器，將之更換為JLDC-3.0型除塵器，投運后，一直隨主機同步運行，經(jīng)環(huán)保部門檢測，其粉塵進口濃度11.3g/Nm3，排放濃度僅47mg/Nm3。使用一年多來，經(jīng)多次檢查，一直無故障運行，未發(fā)現(xiàn)濾料的糊袋，燒袋或破損現(xiàn)象。對該廠進行經(jīng)濟分析如下：
⑴系統(tǒng)裝機容量83KW，實際耗用約65KW，一年按300天生產(chǎn)計算，電費按0.4元/度計算，全年增加電耗18.72萬元。
⑵濾袋壽命一般在二年左右，按1.5年換一次袋計算，每年濾袋費用3.5萬元。
⑶設(shè)備總投資約50萬元，按10年折舊，年折舊費5萬元。
⑷回收粉塵：入口濃度按10 g/Nm3，出口按100mg/Nm3，年回收量：（10000—100）×70000×300×24×10－9=4990t
按每噸粉塵70元計，增加效益4990×70=34.93萬元。
⑸增加人員工資按1.5萬元/年計。
⑹全年經(jīng)濟增減34.93－18.72－3.5－5－1.5=6.21萬元。
這樣增加JLDC立窯除塵器后，扣除一切費用，還可增收6.21萬元。
此外，四川二郎山水泥廠兩臺3.2m立窯共用一臺JLDC-2×3.2m除塵器，排放濃度僅17 mg/Nm3；廣東梅州東南水泥廠JLDC-3.0型除塵器排放濃度僅23mg/Nm3，由于變自然排風為機械排風，其產(chǎn)量因此提高了0.6t/h。
5 結(jié)束語
JLDC立窯除塵器在立窯上使用，使立窯排煙由自然拔風改為機械強制排煙，窯面基本處于負壓狀態(tài)，可大大改善窯工的操作環(huán)境，對提高立窯產(chǎn)量有益，JLDC立窯除塵獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得進風管道大大縮短，熱損失減少，對于立窯的節(jié)能降耗也有一定好處。
由于立窯煙氣濕度大，低溫時結(jié)露嚴重，除塵器對立窯的窯溫要求較嚴，這是立窯袋式除塵器的一個缺陷；但只要嚴格按設(shè)備的操作規(guī)程進行操作，在設(shè)備管理上下功夫，JLDC立窯袋除塵器完全能夠長期有效地運行，使用立窯除塵器也有著可觀的經(jīng)濟效益，節(jié)能降耗與環(huán)保達標完全可以同時實現(xiàn)。
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