袋式除塵器在水泥工業窯尾的應用與發展
近年來水泥工業的發展速度驚人,但也面臨著不少問題。過去,我國水泥工業的粉塵排放量高達1200萬噸以上,尤其是立窯水泥,生產工藝相對落后,是以浪費資源、高能耗、高污染為代價發展生產,每生產l噸水泥要加工3噸物料。過去,立窯的粉塵排放量占水泥工業粉塵排放量的90%以上,粉塵散失量占總產量的 3.5%,如山東淄博、廣東石井、福建龍巖、江蘇徐州等地的污染就很嚴重。因此,我國下決心淘汰立窯小水泥。2004年立窯水泥開始萎縮,年產量減少了 1200萬噸,標志我國水泥工業結構真正走上了正確的軌道,但水泥工業控制粉塵、煙塵污染仍然任重道遠。
袋式除塵器在立窯窯尾的應用與發展水泥生產企業對大氣環境的污染,70%來自窯頭、窯尾?刂谱×肆⒏G窯尾和回轉窯窯頭、窯尾的煙塵污染,就抓住了水泥工業對我國大氣污染的大頭,解決了主要的污染問題。
過去對立窯窯尾的煙塵污染治理比較重視,采用沉降室、濕法除塵、電除塵等各種方式除塵,由于設備簡陋,除塵效率低,煙塵排放濃度嚴重超標。上個世紀90年代初,合肥水泥研究設計院對廣州石井水泥廠窯尾收塵系統的改造提供了成功的案例。
石井水泥廠2號窯,窯型為椎3×10m,能夠處理煙氣量60000~70000Nm3/h,煙氣溫度60℃~200℃,進口煙氣含塵濃度 7~129g/Nm3,采用LFEF(Ⅲ)7×358型立窯用玻纖袋式除塵器,濾袋室數7室,過濾面積達到2500m2玻纖濾料,濾袋尺寸 Ф180×7400mm,設備阻力小于1470Pa,出口的平均含出塵濃度42.45mg/Nm3,除塵效率達99.99%,立窯崗位粉塵濃度平均降到 1mg/Nm3以下,每年減少1000多噸粉塵排放,并且熟料質量得到明顯提高,除塵器收下的粉塵摻入熟料后,每年可產生幾十萬元的效益。
現今,國內各地已有2000多臺玻纖袋式除塵器成功的運用在立窯窯尾的煙塵治理。另外,不少立窯煙塵治理還采用脈沖袋式除塵器,也取得了很好的效果。
目前,立窯窯尾除塵設備選型較多,有全鋼結構的反吹風袋式除塵器、低壓脈沖袋式除塵器、圓形袋式除塵器等等。這些鋼結構的袋式除塵器都存在投資較大、設備運行維護成本較高、還需再加保溫層、使用壽命相對較短等缺點。
江蘇科行環境工程技術有限公司近年來將傳統的玻纖袋式除塵器的鋼結構外殼體設計成磚混結構,使因煙氣腐蝕除塵器殼體而使除塵器失效的問題得以解決。磚混結構具有良好的蓄熱功能,在煙氣處于低溫時(接近露點溫度)也能正常運行,這對立窯生產大有好處。這種除塵器省去了大量鋼材、運費、安裝費等,與鋼結構的袋式除塵器相比,節省投資近30%~40%.自2004年開始,江蘇科行環境工程技術有限公司將自己設計的磚混結構袋式除塵器投放市場,到目前為止已在全國上百家水泥廠使用,煙塵排放濃度低于50mg/Nm3,優于新的國家標準GB4915-2004對窯尾的排放要求。尤其是江蘇科行環境工程技術有限公司為河南振新水泥廠設計的3臺立窯共用1臺磚混結構袋式除塵器十分適合我國國情,適合立窯小水泥企業對低成本投資、高效除塵的袋式除塵器的需求。若在1000臺立窯上采用這種磚混結構的袋式除塵器,每年將減少400萬噸左右的煙塵排放,還將減少兩個億以上的初投資。
袋式除塵器在回轉窯的應用與發展水泥企業回轉窯的窯頭、窯尾在過去基本上都采用電除塵器。1996年河南中材環保有限公司在北京水泥廠 2000t/d生產線窯尾制造、安裝了大型高溫反吹風袋式除塵器,采用16300m2國產玻纖膨體紗濾料,這在國內是第一次。1996年排放煙塵濃度 24mg/m3,1997年濃度為19.4mg/m3,1998年僅3.17mg/m3,S02去除率達88%,濾袋壽命3年以上,兩年左右產生的收塵效益,就可收回除塵器的投資,取得了很好的環境效益和經濟效益。
之后,在回轉窯窯頭、窯尾采用袋式除塵器的企業越來越多,山東青州6000t/d窯頭、窯尾均采用了合肥水泥研究設計院的低壓長袋脈沖袋式除塵器;浙江尖峰5000t/d窯尾采用了浙江潔華環?萍脊煞萦邢薰镜拿}沖袋式除塵器;河南確山5000t/d窯尾采用了天津水泥設計研究院的脈沖袋式除塵器。下面試舉一例以供參考。
遼源市金剛水泥廠5000t/d水泥生產線,窯尾處理風量為960000~1200000m3/h,由蕪湖華林保裝備工程有限公司設計制造安裝,采用低壓長袋脈沖袋式除塵器,煙氣溫度l30℃,過濾風速小于1.1m/min,阻力小于1000Pa,煙塵排放濃度18mg/m3,采用P84濾料 l8231m2,濾袋規格為Ф160×6000mm,共6048條袋。2005年6月18日投入運行,近1年時間運行穩定、良好。
近年來國內出現了一批整體工藝線采用袋式除塵器的大型水泥企業,哈爾濱水泥廠2500t/d工藝線,都江堰拉法基3300t/d工藝線,珠江水泥公司5000t/d工藝線,吉林金剛水泥有限公司兩條5000t/d工藝線,廣東塔牌集團的5000t/d工藝線,廣州粵寶集團6000t/d工藝線都是很好的案例,這些工藝線所有的排放點都能達到20mg/m3以下。
在國外發達國家地區歐、美、日本等,環保標準和執法都很嚴格,他們的水泥生產線絕大部分都采用袋式除塵器,窯頭、窯尾也大都采用袋式除塵器。德國水泥90%的廢氣是通過袋式除塵器凈化的,這使其水泥粉塵的散失量小于其產量的0.05%,很好地保護了當地的大氣環境,節約了大量資源。
2005年開始實施新的國家標準GB4915-2004《水泥工業大氣污染物排放標準》,通風設備的粉塵排放濃度要求小于30mg/m3,煙塵排放濃度小于50mg/m3,現在不少回轉窯的窯頭、窯尾的電除塵器達不到新的國家標準,需要重新改造成袋式除塵器,下面試舉一例。
珠江水泥有限公司5300t/d生產線窯尾配備的是引進的電除塵器,隨著廣州市對環境要求的日益嚴格和海德堡珠江水泥有限公司對環境保護的高度重視,要求改造成袋式除塵后煙塵排放濃度達到歐洲排放標準小于10mg/Nm3,處理風量100萬m3/h,過濾風速小于1.2m/min,入口溫度 50℃~260℃,入口濕度小于25%,設備漏風率小于2%,采用P84針刺氈濾料15200m2,保證使用壽命3+1年。合肥水泥研究設計院在2005 年4月完成了改造工程,并一次投入成功運行,窯尾系統阻力小于1100Pa,窯產量達5400t/d,實測煙塵排放濃度7.92mg/m3.改造工程比較方便,施工時間不太長,改造后的效果非常好,煙塵排放濃度小于10mg/m3,同時還提高了窯的產量,這也是今后發展的趨勢。
袋式除塵器在新型干法水泥生產線也有巨大的發展空間,尤其是在回轉窯窯尾,按過去的老標準,不少窯頭、窯尾安裝了電除塵器。執行新的國家標準后,不少窯頭、窯尾的電除塵器不能達標排放,需要改造為袋式除塵器,或電、袋除塵器。
袋式除塵器的關鍵是濾料,濾料的性能和壽命非常重要。從國內這幾年的應用情況來看,濾料的性能和壽命都能滿足PC窯用戶的要求,但價格卻太高,尤其是從美國進口的玻纖薄膜濾料和從歐洲進口的P84濾料,價位都很高,并且用的數量也很大,1臺袋式除塵器價值數百萬元。這種情況給袋式除塵器在水泥工業PC窯的廣泛應用帶來不利的影響。所以,袋式除塵器必須國產化,降低濾料成本。事實上國產的玻纖覆膜濾料,P84針刺氈、氟美斯針刺氈都已開發出來,并在好幾臺窯尾袋式除塵器上應用,已達兩年以上。下一步,還需深入做工作,繼續開拓和應用,讓國產濾料能在PC窯窯頭、窯尾的袋式除塵器上普遍推廣、應用,逐步取代進口濾料。到那時,袋式除塵器在水泥工業的應用將更加普遍,水泥工業的粉塵散失量將下降到水泥總產量的0.5%以下,水泥工業的煙塵、粉塵每年將下降數百萬噸。
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