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技术丨水泥熟料生产线粉尘超低排放技改实践

发表时间:2020-07-31 12:16
 

  谈到静电收尘器技改,必须了解影响电收尘器的收尘效果因素,对于这些因素的论述专业理论很全面,下面只做简要说明。一般情况下,影响电收尘器收尘效果的主要因素如下:

  (1)烟气的温度。烟气温度过高,电晕始发电压、起晕时电晕极表面的电场温度、火花放电电压等均降低,影响除尘效率;温度过低,容易造成绝缘部件因结露而爬电,金属件被腐蚀。

  (2)烟气的流速。粉尘在电场中荷电后沉积到收尘极上需要有一定的时间,如果烟气风速过高,荷电粉尘来不及沉降就被气流带出,同时,也容易使已沉积在收尘板上的粉尘产生二次飞扬,特别是振打落灰时更容易产生二次飞扬。

  (3)极间距。极间距的变化会影响电晕线临近区所产生离子电流的分布,增大表面积上的电位差,将导致电晕外区电场强度降低,影响除尘效率。

  (4)气流分布不匀。出现气流分布不匀时,会导致收尘效率高低不同,气流速度低的地方增加的粉尘收集量小于气流速度高的地方减少的粉尘收集量,而总收尘效率降低。并且气流速度高的地方会出现冲刷现象,将已沉积在收尘板上的粉尘再次大量扬起。

  (5)漏风。漏风处使通过电收尘器的风速增大,烟气温度降低,这会使烟气露点发生变化,使收尘性能下降,如果从灰斗或排灰装置漏入空气,将会造成收下的粉尘产生再飞扬,使收尘效率降低。

  (6)粉尘比电阻高。细小粉尘及粉尘比电阻高导致粉尘荷电性能降低,难以捕捉,造成粉尘逃逸,影响收尘效果。

  水泥熟料生产线使用电收尘器主要是在回转窑窑头和窑尾粉尘排放点。因为电收尘器运行费用低、运行阻力小、单机处理风量大、收尘适应性强,所以应用范围广。

  近年来,由于静电收尘器技术的提高,促进了电收尘技术的适应性和广泛应用。这方面已有很多专业论述,本文不再赘述,在此仅将各先进技术共用的技改实践做一总结。

  电收尘器新技术应用的技改内容包括:高频电源应用,烟道喷水、气、高分子团聚物质调质技术应用,湿式电收尘器的辅助收尘,振打系统自动化改造,阴极线新技术改进等。这些新技术改造应用,都在一定范围上提高了收尘效率,很难说清每一种技术的优缺点。

  电改电收尘器技术,是在原有电收尘器技术上,通过新技术应用和通过增加电场增加收尘面积这两大技术优势进行的技改工作,也有将两项一起结合的技改,我们称之为电改电收尘器复合技术。

  (1)将原电收尘器进气烟道增加自动喷水、气、雾、高分子溶液装置,对粉尘性质进行调质处理,降低比电阻。

  (2)将原电收尘器的控制电源更换为新型高频电源控制。高压控制技术是静电收尘器关键配套装备之一,在高压控制的配套上,业内专家和专业生产厂一直没有停止研发的步伐。从最初的高压可控硅整流控制,发展到恒流源控制都达到了效用。目前高频电源的开发应用使静电收尘器收尘效率大为提高,高频电源在静电除尘器方面所获得的经验,在集成整流器中得到了集中体现。通过结合高频、固体电源装置和计算机控制技术,改善了不同应用领域的收尘效率。同常规的变压器/整流器+机柜相比较,该技术还显著地降低了安装和调试费用。其主要特点如下:①提高高频电源的输出电压,增加电场内粉尘的荷电能力,也减小了荷电粉尘在电场中的停留时间,从而可提高除尘效率;②能有效提高静电除尘器的有效电流,对于粉尘浓度大或低比电阻的灰尘烟气,能显著降低排放;③可在脉冲峰值电压基本不变的条件下,通过改变脉冲重复频率,在很大范围内选择电晕平均电流,因此,对粉尘性质的变化具有良好的适应性,有利于克服反电晕现象;④高频电源具有灵活的控制方式。

  (3)湿式电收尘器辅助收尘。在收尘器与烟囱之间,如果有空间,增加湿式电收尘器,能够实现5 mg/Nm3的超低排放限值。

  (4)在原有收尘器基础上,增加电场或加高电场达到增加收尘面积(见图5)的目的。该技改主要受场地制约。如果收尘器的进口和出口有空间,该技改最为有效,并且投资和运行费用较低。利用原收尘器增加电场的主要工序有:拆除原进气口或出气口,安装增加的电场,安装进气口或出气口。管道对接,风机不用改造。该项技改,一般能够将原有30~50 mg/Nm3的排放浓度,降低到20~30 mg/Nm3。

  袋收尘器一般指小型袋收尘器,而把大型袋收尘器统称为高效低压长袋收尘器。袋收尘器技术的提高,为电收尘器改造为袋收尘器提供了可靠的技术保障。特别是低压长袋技术、喷吹技术、进气技术、滤袋技术、控制技术的进步,使得大型袋收尘器发展很快,应用更广泛。水泥熟料生产线窑头和窑尾改造为袋收尘器技术日益完善。一般将电改袋技术分为两类:电改袋和电改电袋复合,实际应用都很成功,促进了超低排放要求的施行。

  (1)侧向或中心进气加气流分布系统可使滤袋长度增加到6~8 m,直径缩小到130~160 mm。

  (2)侧向或中心进气的气流分布系统可使滤袋布置得更密,充分利用空间,可减少清灰时的二次扬尘,滤袋的过滤速度和粉尘负荷更均匀。

  (4)出气阀门采用气动百叶阀,有更大的流通面积和更小的机械阻力(选择使用)。

  基于以上结构特点,袋收尘器向大型、处理风量大、占用空间小、高效低压方向发展,达到了收尘效果好、适应性强的目的,奠定了大型袋收尘器取代或复合运用电收尘器的地位。

  (1)参数收集和设计阶段。主要收集原电收尘器基础图、规格参数、通道数、电场高度、进出气口结构等,校核基础刚度。由于改造后袋收尘器系统阻力增加1 500 Pa,还需要校核壳体刚度、进出气口刚度、风机功率等。

  (2)改造设计阶段。主要考虑进出风口结构布置、气流均布装置、喷吹和滤袋袋笼数量布置、净气烟道风阻等。校核过滤风速,一般设计不允许超过1.0 m/min,脉冲阀喷吹滤袋数量不允许超过22个等关键参数控制。

  (3)设备制造阶段。关键控制花板和净气室平面度、垂直度、刚度,拼装为一个整体单元。滤袋材质选择把关,袋笼材质刚度把关。

  (4)改造施工阶段。首先拆除电收尘器的顶板、内部件等需要拆除部件,对收尘器壳体进行加固处理,改造进出气口,布置进气出气烟道,安装气流均布装置、顶圈梁、进气烟道、净气室、气路喷吹系统、滤袋袋笼和外保温等。

  目前,5 000 t/d水泥熟料生产线的电改袋项目,粉尘排放浓度均可从原30~50 mg/Nm3降到10~20 mg/Nm3。超低排放效果明显,电收尘器改为袋收尘器现场情况见图6,相关详细技改内容,不一一论述。

  电袋复合收尘器对高粉尘比电阻、高粉尘浓度、工况运行复杂的烟气粉尘处理更具有技术优势和经济优势。作为前级收尘的电收尘器部分捕集了烟气中将近80%的粉尘量,从而降低了滤袋捕集粉尘的负荷,因此也降低了袋收尘部分的阻力上升速率。同时,荷电后的粉尘变得更为疏松,因此,在相同的粉尘负荷下,带有荷电的粉尘饼层阻力会更小,可延长滤袋的清灰周期,节省清灰能耗,延长滤袋使用寿命,降低日常维修费用,它比常规长袋低压脉冲袋收尘器更节省滤袋投资,而且运行稳定。综合投资和运行成本低于纯粹的电收尘器或袋收尘器。

  原料、材料、料库、道路、运输等因素造成的无组织粉尘排放,在以前并没有引起大的重视,随着超低排放要求的提出,水泥熟料生产企业开始重视,并采取了有效控制技改措施。对于料场可采用遮盖、封闭措施;对于易产生粉尘工序点,除配置袋收尘器外,可进行喷雾降尘;对于道路粉尘,可采取水洗和喷雾抑尘措施,这些都能达到满意的效果。喷雾抑尘治理效果见图7。

  本文对于水泥熟料生产线粉尘超低排放技改实践进行了总结,各技术都有专业厂家研究、设计、把关、实施,很难讨论清楚哪一项技术的优缺点。对于电收尘器改造,我们尽可能将先进的降低比电阻技术、高频电源控制技术、增容(增加电场)技术、湿电技术、设备配置完好管理技术等复合利用,重点技改实施了电改电收尘器技术、电改袋收尘器技术,收到了好的超低排放效果。对于袋收尘器改造,技改重点放在了过滤风速合理选择、高品质滤袋应用、喷吹清灰技术控制以及扩容(加高袋室加长滤袋)技术。

  超低排放是今后国家持续执行的国策之一。面对复杂的粉尘排放因素,要实现节能减排,任重道远,还需要在实践中总结经验,在新技术跟踪、严格重视、管理细化、资金投入、节能减排方面进一步开拓,期望早日实现达标排放,保护蓝天白云,为造福人类奉献一份力量。

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