水泥工業(yè)爐窯對(duì)現(xiàn)役除塵設(shè)備進(jìn)行技術(shù)革新和改造已越來(lái)越迫切。目前，針對(duì)水泥爐窯煙氣除塵技術(shù)改造主要有3種方案：一是在現(xiàn)役電除塵上增加電場(chǎng)，增加電除塵的收塵面積提高收塵效率（電改電）；其二是直接采用布袋除塵器（電改袋）；其三是在電除塵器基礎(chǔ)上增加布袋除塵器，采用電袋復(fù)合除塵技術(shù)。三種方案各有利弊，其中電袋復(fù)合除塵器有機(jī)結(jié)合了電除塵器與袋除塵器的收塵特點(diǎn)，在滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放的條件下，具有改造工程工作量相對(duì)較小、占地面積小、性價(jià)比高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在電除塵器提效改造中得到廣泛應(yīng)用。

  電袋復(fù)合除塵器是在一個(gè)箱體內(nèi)將電除塵和袋式除塵器有機(jī)結(jié)合在一起的新一代高效除塵設(shè)備。電袋復(fù)合除塵技術(shù)結(jié)合了電除塵和袋除塵的優(yōu)點(diǎn)，其機(jī)理為“荷電收塵”和“攔截過(guò)濾”。在電場(chǎng)內(nèi)以較小的能耗去除80%左右的粗顆粒粉塵，減輕濾袋的粉塵負(fù)荷；利用荷電粉塵顆粒之間的電凝并作用改善了粉塵層的特性，產(chǎn)生了新的荷電粉塵過(guò)濾特性機(jī)理：異性電荷顆粒電凝并形成大顆粒粉塵，提高細(xì)微顆粒捕集率；同性電荷相互排斥，迅速擴(kuò)散，形成均勻分布的氣膠懸浮狀，使達(dá)到濾袋表面的粉塵排列規(guī)則有序、蓬松，透氣性好，粉塵層孔隙率高，剝落性好。因此采用較低的清灰壓力（0.25MPa），能夠達(dá)到較理想的清灰效果，從而延長(zhǎng)了濾袋的清灰周期和濾袋的使用壽命。

  在電改電袋工程中，一般保留原除塵器的殼體結(jié)構(gòu)、進(jìn)口喇叭、排灰裝置、氣流分布裝置以及第一電場(chǎng)（或根據(jù)實(shí)際條件和用戶要求保留前兩個(gè)電場(chǎng)）保留或進(jìn)行更新改造。后面幾個(gè)電場(chǎng)則要改造為袋除塵區(qū)。改造完成后，電袋復(fù)合除塵器的主要結(jié)構(gòu)組成可大致分為：電區(qū)除塵部分、袋區(qū)除塵部分、出氣煙道、旁路系統(tǒng)、篦冷機(jī)噴水降溫系統(tǒng)及其它部分。

  電改電袋工程需要系統(tǒng)考慮整個(gè)除塵器的各大組成部分的特點(diǎn)和作用，以及各部分相互間作用和影響，還要考慮對(duì)與除塵器直接相關(guān)的引風(fēng)機(jī)的改造。下面主要對(duì)電區(qū)除塵部分、袋區(qū)除塵部分、旁路系統(tǒng)、篦冷機(jī)噴水降溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

  先看電區(qū)除塵部分。電除塵部分位于電袋復(fù)合除塵器的最前部，其作用是對(duì)進(jìn)入除塵器的煙氣進(jìn)行一次除塵，去除煙氣中大多數(shù)的粗顆粒和相當(dāng)數(shù)量的中小顆粒粉塵，大幅度降低進(jìn)入袋除塵部分的煙氣粉塵濃度并對(duì)粉塵粒子荷電。在袋除塵部分，粉塵粒子間電荷力的作用使得在客觀上，濾袋過(guò)濾時(shí)在濾袋表面形成的粉塵層相對(duì)松散，過(guò)濾阻力比純袋除塵器有大幅度的降低。

  在電區(qū)部分的改造設(shè)計(jì)中，一般至少要保證一電場(chǎng)的除塵效率在80%以上，要達(dá)到這一要求必須滿足以下條件：滿足效率的足夠的收塵面積；進(jìn)入電場(chǎng)的氣流分布的均勻性；保證原有設(shè)備電區(qū)正常工作的恢復(fù)性檢修，包括極間距的調(diào)整，振打錘、振打砧的更換。

  電區(qū)的改造一般以恢復(fù)、檢修為主，對(duì)于原設(shè)備使用年限比較長(zhǎng)、電區(qū)內(nèi)部損壞比較嚴(yán)重的會(huì)采取全部更換內(nèi)部件來(lái)保證電區(qū)的正常運(yùn)行。

  袋區(qū)除塵部分包含濾袋、噴吹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、清灰方式的選擇。濾袋是除塵器的核心部件，需根據(jù)煙氣的成分、溫度選擇合適的纖維材質(zhì)，然后根據(jù)排放要求和濾袋壽命，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性，選用不同的濾料結(jié)構(gòu)。水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾袋除塵器濾料可選用P84（聚酰亞胺）濾料、玻纖覆膜濾料、P84玻纖復(fù)合氈覆膜濾料；窯頭可選用諾梅克斯或玻纖覆膜濾料。

  氣包的設(shè)計(jì)采用大氣包原則，這樣可以保證噴吹時(shí)氣包壓力損失比較小，但是從制造、安裝方便和經(jīng)濟(jì)性角度考慮氣包卻不宜做的太大，因此可以將每一路氣包相互連通，既保證了噴吹時(shí)壓力損失的即時(shí)補(bǔ)給又減小了氣包的容積。

  目前袋除塵器的主要清灰方式是脈沖噴吹技術(shù)，主要由脈沖閥、氣包、噴吹管及脈沖噴吹控制系統(tǒng)組成。噴吹控制系統(tǒng)采用矩陣電路，通過(guò)行列的觸發(fā)來(lái)對(duì)脈沖閥進(jìn)行控制，這樣做的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省PLC的輸出點(diǎn)數(shù)，減少電纜的數(shù)量，降低了投資成本。清灰控制方式采用在線定時(shí)清灰、在線定阻清灰、離線清灰、在線離線結(jié)合清灰多種方式，這幾種方式雖然獨(dú)立但同時(shí)并存，并且可以手動(dòng)控制和自動(dòng)控制相互切換。

  旁路系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)高溫?zé)煔鈺r(shí)，尤其是在水泥窯頭余熱鍋爐不工作時(shí)，需要在氣路上設(shè)置旁路裝置，讓大部分煙氣從旁路通過(guò)，以保護(hù)濾袋。在氣路上設(shè)置旁路裝置要求閥門有良好的密閉性，否則將出現(xiàn)煙氣短路（只要有千分之一的泄漏）便會(huì)使除塵器不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。要達(dá)到旁路關(guān)閉時(shí)“零泄漏”和免維護(hù)的要求，一種較為理想的方式是采用整體雙層鋼制旁路閥，旁路閥擋板處采用上下一定間距的雙層擋板閥和對(duì)應(yīng)的閥座來(lái)達(dá)到雙層剛性密封，閥板和閥座在加工時(shí)制做成整體。

  篦冷機(jī)噴水降溫系統(tǒng)。窯頭電除塵器改袋除塵器或電袋除塵器在沒(méi)有余熱鍋爐或余熱鍋爐停運(yùn)時(shí)運(yùn)行溫度都比較高，為避免高溫?zé)煔鈸p壞濾袋，可設(shè)置噴水降溫裝置。在篦冷機(jī)上頂部余熱鍋爐管道和除塵器進(jìn)口管道之間設(shè)置一組噴嘴，冷卻水由水箱經(jīng)截止閥進(jìn)入變頻泵，經(jīng)單向閥、截止閥、管道與噴嘴的進(jìn)水口連接從噴嘴口噴入篦冷機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速便可調(diào)節(jié)噴嘴噴入的水量。當(dāng)噴嘴不噴入冷卻水時(shí)，為了防止噴嘴被粉塵堵塞，可利用旁路上的壓縮空氣吹掃噴嘴。噴水降溫裝置的控制是根據(jù)篦冷機(jī)上的溫度信號(hào)由一臺(tái)PLC控制器進(jìn)行，煙氣進(jìn)入收塵器的正常溫度為＜160 ℃。當(dāng)溫度升至180℃時(shí)，控制器應(yīng)關(guān)閉旁路上的壓縮空氣閥門，啟動(dòng)水泵，當(dāng)溫度升至190 ℃時(shí)，打開泵出口端的截止閥，水便從管道，噴嘴噴入篦冷機(jī)。

  實(shí)際工程應(yīng)用案例

  青海祁連山5000t/d水泥窯頭電除塵器單室四電場(chǎng)改造前電除塵器入口煙氣參數(shù)如下：風(fēng)量：730000m³/h；氣體溫度：200～250℃(max400℃)；入口含塵濃度：≤30g/Nm³。改造后除塵器性能指標(biāo)要求：出口排放濃度：≤20mg/Nm³；設(shè)備運(yùn)行阻力：≤1200Pa。

  改造方案及實(shí)施

  1）保留并修復(fù)原電除塵器一電場(chǎng)內(nèi)部構(gòu)件，修復(fù)并校正一電場(chǎng)陽(yáng)極板，調(diào)整極間距，對(duì)殼體漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行氣密補(bǔ)焊。

  2）拆除其余三個(gè)電場(chǎng)內(nèi)部構(gòu)件布置袋除塵器濾袋，保留原除塵器頂梁，噴吹氣包放置在頂梁內(nèi)，在一電場(chǎng)頂部開孔布置旁路。

  3）凈氣室采用3.75米高的大凈氣室，方便室內(nèi)換袋。

  4）煙道采用階梯式，利用CFD氣流模擬技術(shù)確定合理的煙道階梯斷面和提升閥閥口尺寸，每個(gè)室設(shè)置2個(gè)提升閥可實(shí)現(xiàn)在線檢修和離線清灰功能。

  5）在進(jìn)、出口各安裝一個(gè)壓力變送器，每個(gè)凈氣室安裝一個(gè)壓差變送器，壓力壓差信送中控顯示畫面，可實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行壓力、壓差。

  6）針對(duì)窯頭高溫?zé)煔?，改造時(shí)增加了旁路閥系統(tǒng)和篦冷機(jī)噴水降溫系統(tǒng)的雙重濾袋保護(hù)裝置。通過(guò)溫度控制信號(hào)控制旁路閥和篦冷機(jī)噴水水泵的啟停。

  電除塵器改造工程完成后，主機(jī)運(yùn)行良好。改造后的電袋復(fù)合除塵器出口排放濃度達(dá)到14.98mg/Nm³，設(shè)備運(yùn)行阻力600~700Pa，脈沖閥，提升閥動(dòng)作正常。