永安金牛水泥有限公司新型干法熟料水泥生产线改扩建项目环境影响评价报告书
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新型干法水泥收尘技术
文章来源：徐州奎陵建材机械厂&&
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我国水泥行业除尘技术的历史与现状 上世纪70年代以前，我国水泥工业除尘以减少物料损耗、增加熟料产量为目的，除尘设备的技术水平低下，工厂的粉尘污染情况非常严重。对那些小风量、分散扬尘点都使用旋风除尘器或袋式除尘器，风量超过20000m³/h的废气处理均使用电除尘器进行除尘。由于我国技术落后，当时水泥工业电除尘器都是从先进发达国家直接进口设备。70年代初期，国家几大部委组织所属设计研究院所全面消化了引进设备的结构特点和设计选型使用方面的经验，从而开发出符合当时时代技术水准的水泥工业CDW系列电收尘器产品，其中包括CDWY（窑尾）、CDWL（蓖冷机）、CDWH（烘干）、CDWM（煤磨）四大系列以及用钢筋混凝土作壳体的立式电收尘器，填补了我国没有电收尘器的空白。其技术水平相当于国外60年代的水平。 1990年以前，我国水泥行业所使用的袋式收尘器收尘效率低、故障频繁，运行费用高，维护工作量大。在窑尾废气处理方面，也曾作过采用袋式收尘的试验，结果以失败告终。 我国全面实行改革开放政策以后，80年代，为缩短水泥行业与国际技术水平的差距，国家建材总局在装备公司的组织下，水泥工业设计院所与制造厂共同全套引进了具有世界先进水平的西德鲁奇公司水泥行业电除尘器、美国富乐公司袋式除尘器的设计、制造、施工技术，使我国水泥行业电除尘和袋除尘技术达到了国际70年代末、80年代初的水平。 1988年以后，以鲁奇技术为标志的BS780系列电收尘器在全国水泥行业全面推广。引进技术的实施取得了巨大的成功。然而，在以厂长、经理经济承包责任制政策引导下，企业缺乏可持续发展的意识和战略，设计制造单位未能在技术创新方面有所突破，为保持与世界先进技术水平同步，首次引进技术实施10年之后，水泥行业再度引进了鲁奇BS930电除尘技术。目前我国水泥行业电收尘设计制造水平相当于先进发达国家90年代初的水平。 1991年，首台袋除尘引进技术产品气箱脉冲袋式式除尘器PPC96-6在河北省邯郸水泥厂投入运行并通过了国家建材局和国家环保局联合组织的验收鉴定，各项技术指标都达到了设计指标。此后，气箱脉冲袋除尘器在国内推广使用，取得了较好的社会环境效益和经济效益。接着，经多方论证后通过的北京昌平水泥厂和山西露城水泥厂的全套袋除尘方案得到实施（北京水泥厂除窑头使用电除尘之外全项部使用袋除尘，山西水泥厂除烘干机使用电除尘之外全部使用袋除尘），均获得了巨大的成功，从而把这项引进技术的推广工作推向了高潮。从此，在国内结束了窑头窑尾不能使用袋除尘器的历史，并且形成了一整套选型设计、加工制造、安装调试和操作维护方面的规范。 十几年来，有关设计院所及制造单位对袋除尘器的设计进行了不断的改进（主要是对气箱脉冲袋除尘器的改进），使之更适合于中国的国情。但是，大型高温袋除尘器的进一步推广应用却受到了局限。继昌平、露城之后，少量日产1000吨以下的水泥窑尾选用了富乐系的反吹风袋除尘器，而日产1000吨以上的水泥生产线几乎没有新的应用袋除尘器的案例。这是因为水泥行业引进的高温袋除尘技术为反吹风系列，所选用的滤料为玻璃纤维基布经后处理而成，过滤风速不大于0.5m/min，造成选用后体积庞大，其经济技术指标难以与电除尘相抗衡，因而推广受到限制。近些年来，由于清灰及耐高温、履膜滤料技术的发展和在国内广泛推广，袋除尘器的应用得到了前所未有的发展。最近，浙江三狮集团的一套日产5000吨水泥生产线窑尾除尘首次选用了长袋低压喷吹脉冲袋除尘器，为大型水泥窑尾推行使用袋除尘器作了大胆而有益的尝试。 ☆新型干法水泥工业除尘器工艺条件及要求 新型干法水泥工业用除尘器主要包括以下几种类型：窑尾除尘器，窑头除尘器，烘干机除尘器，煤煤磨除尘器，水泥磨除尘器。以上各种场合均可选用电除尘或袋式除尘（因为电除尘器和袋除尘器都能实现一级达标，旋风除尘和重力沉降室除尘在此不作考虑），其它分散扬尘点（物料转运及储仓储库等）以选用袋除尘器为宜。各种除尘器所对应的工艺条件或要求如下： 窑尾除尘器：烟气从窑尾经预热器对入窑前生料烘干预热后温度降至350-400℃，再经增湿塔增湿进行降温。直接操作时，增湿后的烟气全部进入除尘器进行处理；联合操作时，部分烟气从增湿塔出口分流去原料磨对物料进行烘干，这部分烟气温度降至80℃左右，返回后再与增湿塔直接进入除尘器的烟气进行混合。混合后的烟气温度根据除尘设备的许可范围进行控制。当选用电除尘器时，考虑到电除尘器对烟气温度比较敏感，直接操作时，要求增湿塔出口温度控制在150℃左右；联合操作时，原料磨烟气与直接从增湿塔进电除尘的烟气混合后温度控制在80℃―120℃之内为宜。选用袋除器时，无论是直接操作还是联合操作，进入除尘器之前的温度都应控制在180℃以下。窑尾废气的烟气增湿后露点为45―55℃，含尘浓度≤80g/Nm³。当采用无旋风除尘的立磨系统时，除尘器入口含尘浓度可高达500-600&g/Nm³。 熟料冷却机除尘器：烟气正常温度250℃，入口含尘浓度15-30g/Nm³，露点温度25℃左右。当选用袋式除尘时，除尘器入口烟道应设置掺冷风装置，当系统出现温度过高的情况时，可通过掺入冷风的方式以使进入袋除尘器的温度降低到许用范围之内。 矿渣烘干机袋除尘器：烟气温度≤200℃，入口含尘浓度40-60&g/Nm³，露点温度≤60℃。 煤粉袋除尘器：烟气温度≤120℃，入口含尘浓度40-60&g/Nm³，露点温度≤60℃。 水泥磨袋除尘器：烟气温度≤120℃，露点温度≤60℃，入口含尘浓度40-60&g/Nm³。当采用立磨加O-Sepa选粉机工艺系统时，入口含尘浓度最高可达1300&g/Nm³。& 物料转运点及散装、储仓储库、皮带机袋除尘器：烟气温度≤120℃，入口含尘浓度40-60&g/Nm³，露点温度≤60℃。 电除尘器与袋除尘器两种方案的比较 当前，环保界人士及排污企业对电除尘器和袋除尘器的信任度与十几年前发生了近乎180度的转变。过去人们的选择除尘器的衡量标准偏重于一次性投资、运行费用和使用可靠性，；现在，人们更偏重于环境能否达标。过去，企业惧怕选用袋除尘器，是因为袋除尘器在使用上不可靠，维护工作量大，而电除尘器则运行可靠，维护容易。如今，袋除尘器运行的可靠性问题已基本得到解决，滤袋寿命大于2年甚至3年以上，维护工作量也减小了。而更重要的是，使用袋除尘器，只要不是温度过高或破袋，工艺条件的变化不会引起排放浓度的改变。如使用电除尘器，一旦烟气参数和粉尘性质发生变化，出口排放浓度就会出现明显超标（这与电除尘器的选型也有直接的关系）。新型干法窑尾废气在两种操作状态进行切换之时，电除尘器的工作状态不稳定，常出现超标排放。为此，国家环保总局最新编制的环境标准已经限定水泥窑尾必须选用袋式除尘器。然而，大型水泥窑尾使用袋除尘器虽然有一些成功的例子，但毕竟还不象电除尘器的应用那样广泛，大多数使用单位在这方面还缺少使用管理经验，希望这项政策在实施过程中，注意避免出现选型不当、工艺配置不合理和操作维护不到位等情况，以免给企业造成不应有的损失。 当前有许多人都认为，选用袋除尘器比较保险，只要布袋不破，就能保证达标排放，其实并非如此简单。袋除尘器最常出现的问题除了破袋之外，还有因清灰不畅引起的工作阻力过高。破袋是用户最感头痛的问题，阻力过高将会导致主机设备生产能力不足和滤袋寿命大大缩短，这决不是小问题。因此，袋除尘器的合理选型、制作，安装质量的控制和正确维护是关键环节，这应当引起有关方面足够的重视。 客观地讲，在当前技术水平和环保标准前提下，电除尘和袋除尘在粉尘治理方面各有所长。在工艺条件适用的场合下，大型高温废气处理选用电除尘器仍然是最佳的选择；对工作温度不太高但烟气参数变化幅度较大的场合，选用袋除尘器更为有利；对小风量场合，选用袋除尘器在一次性投资造价上则占有明显的优势。两种除尘器在使用过程中的运行费用比较接近（过去有人仅考虑除尘器的运行阻力，还应加上电除尘器高压电源的功率消耗）。由于要定期更换滤袋，袋除尘器的维修费用将高于电除尘器。 正是随着人类环保意识的加强和国家环保政策的提高，电除尘技术正面临着严峻的挑战，水泥工业新出现的高入口含尘浓度、超低值排放和工艺状态频繁切换等都给电除尘提出了新的课题。由于我国水泥行业电除尘科研力量薄弱，多少年来我国在电除尘理论和应用方面未能取得实质性的重大突破，技术引进所带来的是形似而神非的技术，希望水泥行业协会、设计院所、制造厂商及大型使用单位在电除尘技术研究领域加大投入或采取鼓励措施，打破行业封锁，博采众长，充分挖掘电除尘在粉尘治理方面的潜力，从而以最低的资源和能量消耗实现期望的环境目标。 在此，不得不提到的是：电除尘器的潜在能力正在受到国内外有关人士的关注。有关防二次飞扬、超细粉尘的收集、泛比电阻、机电一体化设计的专题研究均已取得了长足的进展。实践表明。上海激光研究所推出的恒流高压电控装置在克服电晕闭塞、板线积灰、电场工作不稳定、闪络频繁及反电晕方面有特殊的功效，并能长久保持电除尘器的工作效果。建议对入口浓度高于40&g/Nm³的电除尘器第一电场、入口浓度高于200&g/Nm³的第一二电场、新型干法窑尾电除尘器的所有电场及工况条件变化幅度比较大和易粘附粉尘的场合均选用这种高压控制方式，可在一定程度上有效地解决高入口浓度、内部件附灰、电场频繁闪络、工作电流过低和工艺状态切换等过去认为电除尘无法克服的难题。 ▲&袋式除尘器 袋除尘器对工艺系统的要求 &&&&由于各种袋除尘所选用的滤料只能适应所规定的温度范围，一旦工作温度超过许用范围，必定造成滤袋烧毁的重大事故，因此，必须严格控制工艺设备的出口温度。除尘系统的设计应配备烟温过高时的应急处理系统，如设置旁路烟道或掺冷风装置。 新型干法水泥工业袋除尘器的技术特点 1、&&&&&&&&袋除尘器类型的选择：主要是针对不同的烟气量大小选择不同的袋除尘器类型。风量小于10000m³/h即为小风量，常选用在线清灰的单机袋除尘器；风量在1m³/h之间的称中型风量，以气箱脉冲袋除尘器较为适用；风量大于20万m³/h则为大风量，应选用大型反吹（吸）风或喷吹脉冲袋除尘器。各种袋除尘器的适用风量见下表。
名 &&&&&&&&& 称
适用风量范围
小型摇动式（单机型）
现已较少选用
反吸风式（单机型）
小风量、不需压缩空气
喷吹脉冲式（单机型）
小风量、需压缩空气
气箱脉冲式
中小风量、高浓度
需压缩空气
标准反吹式
中小风量、高温烟气
用户型反吹式
(4.5-162.8)&104
大风量、高温烟气
长袋喷吹脉冲式
适于各种工艺条件2、&&&&&&&&过滤材料的选择：主要是根据烟气温度范围和烟气成分进行选取，即应确保其耐温性能和化学稳定性。对水分含量高的场合，宜选用防结露滤料；对微细粉尘（或超低值排放），宜选用表面进行复膜处理的滤料。 3、&&&&&&&&清灰方式的选择。袋除尘器的类型确定之后，其清灰方式随之确定。在选择袋除尘器类型时，应考虑到过滤材料对清灰方式有一定的选择性。高温滤料常选用玻璃纤维基布，而玻纤布耐折绉性差，不适合采用清灰强度大的脉冲清灰方式，宜选用清灰强度较弱的反吹风方式。 4、&&&&&&&&关于过滤风速的选取。根据不同的使用场合和粉尘浓度、粉尘粒径分布、粉尘的磨蚀性和清灰方式的不同选取不同的过滤风速。相对来说，由于反吹风袋除尘器清灰强度弱，清灰不彻底，其过滤风速不宜取得过高，普通玻纤胀体纱滤料的净过滤风速不得大于0.5m/min，表面复膜的玻纤胀体纱滤料的净过滤风速不得大于0.8m/min（低浓度条件下），高浓度条件下净过滤风速不得大于0.6m/min。脉冲袋收尘器清灰强度较大，低浓度条件下净过滤风速可取1.0m/min，高浓度条件下取0.8m/min。 5、&&&&&&&&在结构型式上，则通过标准化、系列化设计，使选型设计工作方便快捷，且便于制造和安装，同时应考虑到方便检修和维护，留有换袋操作空间。煤粉袋除尘器应设置卸压阀或防爆阀，配以CO2灭火装置。 6、&&&&&&&&在清灰方式的选择和关键配件的选用上，以确保使用可靠为前提。如气箱脉冲用脉冲阀，以前国内没有可靠的产品，所以直接选配了从国外进口的脉冲阀。目前，国内生产的脉冲阀已基本满足使用要求，但必须选择质量和信誉可靠的制造商。 7、&&&&&&&&在清灰程序控制方面，采用PLC进行控制，并可与DCS系统进行通讯联络，有的DCS系统则直接对袋除尘器进行操作和控制――这是大型水泥生产线集中控制的一个方向。 8、&&&&&&&&在工艺控制仪器仪表的选择上，既要满足工艺控制的要求，同时也要满足袋除尘器工作温度的限值条件，确保在线测量及时、准确、可靠，并有在异常情况下改变工艺条件的应急反应系统，以免给使用单位造成不必要的设备故障和重大经济损失。对煤粉袋除尘器，应进行CO、O2含量检测及警示反应系统。 9、&&&&&&&&在运行管理和操作维护方面，从企业主管领导到岗位工人，都应对袋收尘器的运行管理特点有切实的了解，防止以包代管、以罚代管，建立健全各级相关岗位的岗位责任制和运行、维护、操作和管理规范，真正做到有章可循、有章可依。无论是工艺系统出现异常，还是除尘器出现异常情况，都必须及时采取有效措施予以处理。 ▲&电除尘器 电除尘器对工艺系统的要求 &&&&与袋除尘不同，电除尘器的除尘效率对烟气温度非常敏感，废气温度高或低都不利于收尘效率的提高。因而，控制废气温度在适用范围内是保证电除尘器长期稳定达标排放的最重要的因素。 ☆新型干法水泥工业电除尘器的技术特点 1、结构特点：按照不同的使用场合，电除尘器的壳体和内部结构出现明显的变化：窑尾电除尘含尘浓度较高，烟气通过增湿降温后工作在最有利于除尘的温度范围――直接操作时的烟气温度以150℃为宜，联合操作时温度控制在80-120℃较合适。其壳体采用普通结构钢，内部构件配以放电强烈的电晕线，进气方式常采用上进气方式，这不单能够产生较好的预收尘效果，同时也与干法生产的工艺布局相吻合。冷却机电除尘直接工作在250℃左右的高温之下，工艺系统出现异常时，烟气温度可达400℃，因而其主要受力构件则选用高温性能好的材料。煤粉电除尘器内部构造上要求尽量避免粉尘在内部堆积，同时又要采取防止燃烧和爆炸的结构措施。水泥磨电除尘应采取适当措施避免比电阻过高。烘干机电除尘要防止内部结露腐蚀。 2、极线配置：在极板、电晕线材质的选取上，对具有腐蚀性的烟气和粉尘――如烘干机电除尘，其烟气水分大、工作不连续、工作温度经常处于露点上下，这种情况下，至少第三电场应选用不锈钢电晕线和不锈钢极板（或铝合金极板），与之对应的联接件的材料应具有相同的寿命。 3、电场风速的选取：电场风速的大小直接影响设备断面大小。对干燥烟气、质轻、颗粒细、粘附性弱的粉尘宜选择较低的电场风速，要求的排放浓度很低时（如＜50&mg/Nm³），电场风速也不宜过高；对烟气含湿量高、粉尘粘附性强、颗粒粗、质量密度大，电场风速选得大一些更为有利。熟料冷却机、水泥磨电除尘过滤风速一般取0.7-1.1m/s，生料、烘干及窑尾电除尘器电场风速可取0.9-1.4m/s。 4、高压电源的选择：高压供电质量对电除尘的除尘效率有着直接的影响。在以火花频率为控制对象（或临界火花、无火花跟踪）控制模式下，任何异常因素都可能造成供电质量的下降――各种因素所导致的电场闪络都会使电压电流出现波动从而减缓粉尘向极板的迁移，有时由于极线附灰造成电晕线肥大从而形不成电晕电流，导致除尘效率远低于设计效率，难以满足电场内不同工作条件对供电质量的要求。为此，选择高压电源时，必须根据工艺条件的不同和电场在长期工作过程中可能出现的情况对高压电源的容量及控制功能提出相应的适用要求。常规电控装置仅适用于工况条件相对稳定、含尘浓度不高、粉尘粘附性不大的场合。对电场工作条件不利的场合（气量、浓度、温度不稳定，粉尘粘附性强等）宜选用恒流高压控制电源。 5、与电除尘器相关的控制仪表的选配：电除尘器必须工作在一定的工艺条件之下，特别是烟气温度。窑尾废气与电除尘器之间的增湿塔的运行效果对电除尘器的工作性能产生直接的影响，在此，增湿塔出口温度的控制是一个关键。显然，对回流式喷雾系统来说，喷嘴是否处于正常状态、回水控制是否可靠、温度测量与反馈系统是否准确可靠都对增湿塔的工作效果有重大影响，进而影响电除尘器的工作效果。煤粉电除尘器必须配置CO分析仪和CO2灭火装置。当废气中的CO含量超过设定值时，应及时报警以至关闭电除尘器的烟气通路。各种电除尘器在温度出现异常时，都应分析检查工艺系统所存在的原因，消除引起温度过高的因素后，电除尘器才能恢复正常有效的工作。 6、电除尘器的安装与调试&&电除尘器能否达到预期的使用性能，在很大程度上取决于安装质量。使用单位应当委托有安装经验的施工单位安装电除尘器，同时应邀请制造厂派出技术人员进行施工技术指导。电除尘器的安装必须保证壳体焊拉部位的密封、两极间距不得超过允许的误差范围（包括阳极排和阴极框本身的平面度在内），内部拧紧部位必须将紧固件拧紧到规定力矩并将紧固件点焊牢固，振打装置的安装必须定位准确，锤头与承击砧承击点位置应合适，要有防止锤轴轴向窜动的措施。振打系统试机时，应先进行点动，确认锤轴旋转方向正确后方可投入连续运转。空载试车时，如电流未到额定值，或电压未到规定值即发生电场闪络，应检查电场内部是否存在异物或极间距偏差过大。安装顺序及安装方法不当将会导致无法挽回的质量缺陷。 7、电除尘器的运行、维护和操作管理&&在运行管理和操作维护方面，从企业主管领导到岗位工人，都应对电除尘器的运行管理特点有切实的了解，防止以包代管、以罚代管，建立健全各级相关岗位的岗位责任制和运行、维护、操作、管理规范，真正做到有章可循、有章可依。无论是工艺系统出现异常，还是除尘器出现故障，都必须及时采取有效措施予以处理。
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