引言

淮南某水泥廠2500t/d干法水泥生產(chǎn)線于2004年建成投產(chǎn)，窯尾采用高效靜電除塵器進(jìn)行除塵。經(jīng)過十幾年運行，且增加余熱發(fā)電后，電除塵器出現(xiàn)能耗高、排放無法保證達(dá)標(biāo)情況。2016年對窯尾靜電除塵器按照（標(biāo)況下，以下同）30mg/m3排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計改造為袋式除塵器。但隨著國家和安徽省新的水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)實施，原改造的袋式除塵器無法滿足環(huán)保排放要求。2019年對窯尾除塵器進(jìn)行擴(kuò)容增效技術(shù)改造，改造后窯尾除塵器排放完全達(dá)到國家和安徽省水泥工業(yè)大氣污染物≤10mg/m3排放標(biāo)準(zhǔn)要求，電耗下降顯著，系統(tǒng)運行效果良好。

1.1 改造前的情況

除塵器殼體運行近20年，出現(xiàn)部分銹蝕漏風(fēng)、阻力增高（1800Pa）、電耗大、粉塵排放不能滿足現(xiàn)行《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的顆粒物≤10mg/m3排放要求。基于以上因素，在仔細(xì)檢查確認(rèn)脈沖閥、提升閥、儲氣罐、氣包壓力表指示、收塵器進(jìn)出風(fēng)管溫度計壓力計參數(shù)顯示沒有問題后，為實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，優(yōu)化減小阻力目標(biāo)，必須對現(xiàn)有窯尾除塵器設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容增效升級改造。改造前原除塵器主要參數(shù)見表1。

表1 改造前原除塵器主要參數(shù)

1.2 存在的問題

（1）濾袋磨蝕老化。改造為袋式除塵器后濾袋已經(jīng)運行3年多時間，且除塵濾袋屬于易耗品，隨著使用時間增長出現(xiàn)磨損老化的問題。

（2）過濾面積小，過濾風(fēng)速偏高。除塵器過濾面積偏小，造成過濾風(fēng)速較高，過濾速度提高后設(shè)備阻力增加，引起頻繁清灰，能耗增大，運行費用升高。

（3）收塵器進(jìn)口分風(fēng)不均，影響收塵器氣流流向，造成濾袋間氣流不均衡，從而造成除塵器阻力增加、影響收塵效率，降低濾袋使用壽命。

（4）除塵器存在一定漏風(fēng)，影響除塵效率。除塵器經(jīng)過多年運行，本體鋼板焊縫孔洞漏風(fēng)及除塵器檢修門密封條老化造成漏風(fēng)。漏風(fēng)使進(jìn)入除塵器風(fēng)量加大，造成除塵器內(nèi)部氣流流速增加、氣流不穩(wěn)，而使除塵器效率降低。

（5）漏風(fēng)造成耗電率大。多年運行后焊縫孔洞漏風(fēng)及除塵器檢修門密封條老化形成漏風(fēng)，從而造成風(fēng)量增加，風(fēng)機電耗增大。

根據(jù)現(xiàn)有除塵器的外形尺寸，經(jīng)過認(rèn)真研究，需要在不改變除塵器工況和風(fēng)量的前提下，提高除塵器過濾面積，使過濾風(fēng)速降到0.8m/min左右。有幾種解決方案：

（1）保持收塵器長度和寬度不變，收塵器高度增加1500mm，更換全部袋籠和濾袋。

（2）保持現(xiàn)有濾袋規(guī)格（Ф160mm×7000mm）、收塵器寬度和高度不變，加大收塵器長度。拆除原除塵器出氣端保溫和側(cè)板，在收塵器出氣端增加袋室、增加濾袋袋籠、噴吹裝置、頂部增加高凈氣箱，型號為LJPJ10（11）227-2*6（1）。更換電控系統(tǒng)，并對增加部分設(shè)備及管道進(jìn)行外保溫。

（3）在不改變除塵器工況和風(fēng)量的前提下，保留原除塵器殼體、噴吹清灰系統(tǒng)及輸灰鎖風(fēng)系統(tǒng)，拆除全部袋籠和濾袋，更換規(guī)格Ф160mm×2200mm耐高溫的折疊濾筒。

（4）不改變除塵器工況和風(fēng)量，保留原除塵器殼體、噴吹清灰系統(tǒng)及輸灰鎖風(fēng)系統(tǒng)，全部更換袋籠和濾袋，改造除塵器進(jìn)口擋風(fēng)板、導(dǎo)流板。

由于受場地限制，空間狹窄，在不改變除塵器工況和風(fēng)量的前提下，經(jīng)過認(rèn)真研究方案比較（見表2）：方案1濾袋袋籠數(shù)量不變，長度增加，要更換全部濾袋和袋籠。但加高袋室，增加了加工制造增高袋室的費用，且受場地空間限制，袋室加高安裝耗時長，增加改造成本。方案2濾袋袋籠長度不變，可以利舊原來袋籠，增加更換濾袋及增加濾袋和袋籠費用，但需要拆除原除塵器出氣端保溫和側(cè)板，增加袋室、上箱體及噴吹系統(tǒng)等，受場地空間狹窄限制，施工困難，施工周期較長，施工費用較高。方案3設(shè)計簡單，可以保持原除塵器本體和管道系統(tǒng)工藝不變情況下，拆除全部濾袋和袋籠，更換折疊濾筒，施工快捷方便，但耐較高溫度濾筒加工制作成本高，造成較高的改造成本。方案4設(shè)計簡單，保持了原除塵器本體和管道系統(tǒng)工藝不變情況下，更換全部濾袋和袋籠，只需改造除塵器進(jìn)口擋風(fēng)板、導(dǎo)流板，且工期短、投資成本低。

經(jīng)過論證，最終使用方案4。該方案難點在改造除塵器進(jìn)口擋風(fēng)板、導(dǎo)流板裝置的設(shè)計，我們利用CFD技術(shù)（見圖1）對整個除塵器進(jìn)行流場模擬，確定了最佳設(shè)計方案，確保了各袋室風(fēng)量的均勻性。

3.1 改造過程

（1）收塵器原分布板做相應(yīng)優(yōu)化調(diào)整改造。氣流分布主要目的是保證濾袋使用壽命和降低設(shè)備運行阻力。原分布板為上部盲板+下部導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)。改造方案根據(jù)現(xiàn)有除塵器結(jié)構(gòu)形式，對設(shè)備內(nèi)部上部盲板不動，將原下部盲板上開一部分方孔（160mm×160mm），并將孔制作的折彎板罩住，增加導(dǎo)流板。設(shè)計合理均風(fēng)結(jié)構(gòu)來改善氣流分布，盡量保證濾袋進(jìn)風(fēng)均勻，進(jìn)_步降低設(shè)備結(jié)構(gòu)阻力。

（2）濾袋選用。既考慮節(jié)約投資成本，又要保證排放效果。濾袋的選擇顯得格外重要，濾袋由160mm×7000mm全部更換為160mm×8200mm，采用耐酸、耐堿、克重＞850g/m2玻纖覆膜濾料，且袋籠拼接處濾袋加強處理，可以更好保護(hù)濾袋使用。

（3）袋籠選用。袋籠是袋除塵器另外一個重要的部件，其筋數(shù)及間距、直線度與焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到濾袋的壽命。本次設(shè)計的袋籠為24根豎筋，三節(jié)結(jié)構(gòu)，袋籠豎筋直徑≥3.0mm，環(huán)筋直徑≥4.0mm，環(huán)筋間距≤180mm，袋籠的豎筋與縱筋的焊接采用_次全自動焊接，采用有機硅防腐，這樣可以很好地保護(hù)濾袋；另外在袋籠的頂部設(shè)置有保護(hù)套，可以保護(hù)袋口不被破壞。

（4）殼體補漏。由于除塵器多年運行，殼體焊縫部分腐蝕，對漏洞進(jìn)行補漏，并進(jìn)行防腐處理。

（5）設(shè)備密封條老化。對現(xiàn)除塵器檢修門更換專用中空U形硅膠密封條，不但密封性能好，且耐高溫抗老化；使得設(shè)備漏風(fēng)率低，避免殼體內(nèi)部腐蝕。

3.2 改造后生產(chǎn)運行情況

通過除塵器擴(kuò)容增效升級改造，消除了除塵器運行的瓶頸問題，達(dá)到改造效果（見表3）。改造后，除塵器顆粒物排放穩(wěn)定運行≤10mg/m3完全優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)備阻力進(jìn)一步降低，節(jié)約了電耗。

表3 改造效果

3.3 產(chǎn)生的效益

原有除塵器處理風(fēng)量550000m3/h，排放濃度≤30mg/m3，按照排放溫度150°C，每小時粉塵排放量為550000×[273/(273+150)]×0.03/1000=10.65t；改造后袋收塵器處理風(fēng)量：550000m3/h，排放濃度7mg/m3，每小時粉塵排放量為550000×[273/(273+150)]×0.007/1000=2.48t。因此，每年向大氣減少排放量：（10.65-2.48）×24×330=64706.4t，同時為企業(yè)節(jié)約64706.41生料。

除塵器運行穩(wěn)定后的壓差在900Pa左右。同樣工況下，改造前后除塵器運行壓差降700Pa左右：

W=kPQt/(3600×1000ŋ)

其中，t——年運行時間（24×330h），Q——煙氣流量，m3/h；P——壓差差值，Pa；k——氣體密度系數(shù)，取1；ŋ——系統(tǒng)效率，取0.8；年均用電節(jié)省約1058 750kWh，當(dāng)前電價0.55元/kWh，年均電費節(jié)省約582312.5元。

（1）合理選用改造技術(shù)方案。通過多種改造技術(shù)方案按照投資、工期及穩(wěn)定性論證比較，確定最優(yōu)的改造方案，保證改造后具有投資低、工期短、運行穩(wěn)定、使用壽命長及運行費用低等優(yōu)點。

（2）優(yōu)化氣流均布配置。氣流均布主要目的是保證濾袋使用壽命和降低設(shè)備運行阻力，氣流分布的均勻性對除塵效率影響也很大。氣流分布不均勻時，在流速低處所提高的除塵效率遠(yuǎn)不足以彌補流速高處效率的降低。通過CFD分析對氣流均布的優(yōu)化升級改造，保障了除塵器系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（3）有效管理和正確操作保證袋式除塵設(shè)備穩(wěn)定運行。總結(jié)了除塵器生產(chǎn)管理經(jīng)驗，結(jié)合改造后系統(tǒng)的特點，重新制訂了管理辦法和操作參數(shù)，盡可能減少管理操作上的不統(tǒng)一帶來的影響。

（4）清灰程序合理設(shè)置是關(guān)鍵。窯尾袋式除塵器經(jīng)過擴(kuò)容升級改造后生產(chǎn)穩(wěn)定，噴吹清灰周期設(shè)計合理，設(shè)備阻力較低、壓縮空氣消耗量下降，顯著降低單位產(chǎn)品電耗。

作者：牛志遠(yuǎn)

來源：《河南中材環(huán)保有限公司》

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