水泥立窯除塵技術的現狀與趨勢
摘要：本文首先在論述大型水泥企業除塵技術經驗的基礎上 ,介紹了幾種新型除塵技術和設備 ,最后介紹了國內外先進的電除塵技術。
關鍵詞：水泥立窯,附塵技術, 電除塵器
我國立窯年產水泥量約占我國年產水泥總量的80%以上。立窯粉塵的排放量如按立窯產量的4%計算 ,則立窯粉塵的年總排放量就高達1600萬噸。據不完全統計 ,立窯的粉塵排放量達到標準的不足2% ,雖然國家經貿委已決定1997年淘汰3500多臺直徑小于2.2米的立窯 ,2000年淘汰所有年產量小于4.4萬噸的立窯 ,但是還有相當數量的立窯不在淘汰之列 ,就是說 ,研究和探討立窯除塵技術還是具有現實意義的。
1 大型水泥企業降塵技術經驗
多數的立窯水泥廠 ,由于生產方式落后 ,管理水平較低 ,仍對環境造成不同程度的污染。只有少數規模較大的企業 ,能夠在環保方面投資 ,除塵設施完善 ,達到國家要求的排放標準。這些企業做法如下:
1.1 以防為主 ,減少揚塵
即加強對工藝設備的密封與堵漏 ,盡量減少和消除不必要的揚塵點。
1.2 選用高效除塵設備 ,降低排放濃度
現在的袋式除塵器已經能夠直接處理高濃度含塵廢氣 ,如高效、高濃度袋式除塵器可以直接處理1000g/Nm3 的含塵廢氣;袋材料與清灰技術的進步 ,使得水泥生產的全過程都可以采用一級除塵系統。因此 ,在現在的除塵系統設計中,完全可以選用一級除塵系統代替原有的二級或多級除塵系統,降低系統阻力 ,簡化工藝流程。
1.3 合理選型 ,減少設備
水泥廠除塵設備選型必須合理 ,尤其是技術力量比較薄弱的小水泥廠在除塵設備選型中 ,應選用同一型號不同規格的除塵設備 ,這樣可以減少備品、備件的數量,還可以減少管理和維護人員 。
1.4 加強除塵設備的管理和維護
現在很多水泥廠除塵設備本身不存在大的問題 ,由于管理和使用方法不當而使得除塵器不能正常使用的情況居多 ,加之許多生產廠家對除塵技術本身的情況宣傳不多 ,不能指導用戶用好管好除塵器 ,造成很多除塵器不能長期穩定正常運行 ,浪費很大。因此對于水泥廠來說 ,更重要的是要了解各種除塵器的使用條件和性能 ,管理和使用好現有的除塵器 ,這是最為經濟也是最好的技改措施。
1.5 結合自身工藝特點選用除塵設備
各廠配料不同 ,操作方式不同 ,生產工藝不同 ,排出的廢氣工況條件也不一樣 ,這就要求除塵器的選用者要根據并結合自身的工藝特點來選用除塵器。
2 新型除塵技術和設備
對于除塵技術來講 ,提高除塵效率是關鍵。如除塵器入口濃度為100g/m3 ,要求排放濃度為10mg/m3,其除塵效率為99.99% ,這樣就要求出現一批除塵效率達到99.99%的除塵技術與裝備 ,以滿足不同污染物排放標準的要求 ,確保污染物排放總量不斷下降。水泥工業粉塵濃度高 ,顆粒細 ,為達到環保的要求 ,首選是袋除塵器和靜電除塵器。水除塵設施與袋降塵器和電除塵器相比有結構簡單和投資少的優點 ,但是根據裝有水除塵設施廠家的測試結果來看 ,粉塵排放濃度很不穩定 ,難以長期保持150mg/Nm3 的排放濃度 ,要達到排放濃度100mg/Nm3難度更大 ,此外水除塵的致命弱點就是只能除塵不能消煙。有的廠裝有不同形式的水除裝置 ,雖然粉塵排放得到一定的控制 ,但從煙囪仍排出滾滾黃煙 ,據分析排出的黃煙不是氣體 ,而是燃煤中揮發的粒徑小于5 微米的煙霧 ,實質上還是屬于塵的范疇。對這些微細的煙霧 ,采用噴淋或噴霧水除塵是無能為力的。
既然水除塵難以達到立窯除塵的預期效果 ,必然轉而采用技術成熟的袋除塵或電除塵設備。以袋除塵器為例 ,由于本體結構、清灰方式和各閥門的改進 ,濾料 、濾袋和清灰控制系統的技術進步以及輔助清灰技術的應用 ,使得袋除塵器技術日臻成熟和完善。特別是袋除塵器不受粉塵比電阻的限制 ,適合立窯的除塵。但是袋除塵的阻力較大 ,一般平均在1200 帕以上 ,靠立窯煙囪自然排風不太可能 ,所以需要單獨配置排風機。如直徑2.8*10米立窯 ,風量按每小時55000 立方米考慮 ,主排風機加上反吹風機所需的功率大約在80千瓦以上 ,另外濾袋過濾面積大于1800 平方米 ,若采用常用的玻纖濾料 23元/平方米計算 ,兩年換一次濾袋 ,就需要4萬元以上; 而且要求立窯的操作制度相對穩定 ,特別是對操作溫度要求更高 ,因為溫度過高容易燒袋 ,溫度過低容易糊袋。由于袋除塵器存在上述的缺點 ,而且一次投資也不低 ,使它在立窯上大力推廣受到限制 ,特別是北方地區燒煙煤的立窯采用袋除塵器更要慎重。
過濾袋是除塵器的心臟 ,它對袋除塵器的性能起著決定性的作用。近十幾年袋除塵器的技術進步主要體現在過濾材料的發展上。
過濾材料就其材質而言,有天然纖維、合成纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維和金屬纖維等 ,當前應用最廣泛的是合成纖維和玻璃纖維。就其織造方法而言,有連續纖維織布、無紡布、復合濾料以及摺式濾筒等。新近出現的塑料板,不是織造成的,是經成型、燒結而成的剛性過濾材料。目前,在水泥工業中應用最多的耐高溫的連續纖維、玻璃纖維濾料和合成纖維針刺濾料,表面覆膜的復合濾料與摺式濾筒也開始采用。
表面履膜的過濾材料 ,是以常規濾料如各種機織布、各種針刺氈為基布,在其表面覆蓋上一層聚四氟乙稀薄膜,這種薄膜十分薄,而且透氣 ,可以過濾掉0.1微米的超細的粉塵,過濾效率可達99.99%以上。同時,由于聚四氟乙烯具有極好的化學穩定性 ,又耐高溫,表面光滑 ,粉塵剝離特性提高一倍 ,因而它與各種不同特性的基布復合在一起 ,滿足了不同場合的除塵過濾的需要 ,真正實現表面過濾 ,其阻力降低一半 ,使用壽命提高2-4倍,可用于脈沖清灰、反吹風清灰或機械搖動清灰。與傳統的過濾材料相比 ,由深層次的體積過濾變成表面過濾,是過濾材料的一次革命,應用日益廣泛。
從環保角度來看,采用袋除塵器排塵濃度較易保證。立窯生產往往因緞燒操作的變化而使煙氣的含塵濃度及風量發生變化,而風量及含塵濃度的變化對袋除塵器的除塵效率影響較小 ,排塵濃度較易達到150mg/Nm3以下; 但玻纖袋除塵器更換濾袋的維修費相對較高。在對除塵效率要求不高的情況下 ,采用單電場的電除塵器則比較經濟合理 ,因為電除塵器的維修費用相對較低。水泥立窯電收塵器的選型需慎重,如煙氣的含塵濃度為10g/Nm3 ,要求排塵濃度低于150mg/Nm3的話 ,則除塵器的除塵效率必須在98.5%以上 。而有相當部分的電收塵器是難以符合此要求的。電除塵器的設備越小,要求的除塵效率越高,規格造價增加的幅度越大。
立窯煙氣除塵采用玻纖袋收塵器或電收塵器 ,都必須重視保溫與密封。管道、殼體及灰斗等要保溫,以防結露。在負壓操作下的收塵器若密封不良,就會漏入冷氣 ,若煙氣溫度本來不高 ,進一步冷卻 ,容易結露 ,從而腐蝕收塵器或使灰塵堵塞。
3 電除塵技術的發展趨勢
電除塵器運行狀態的好壞 ,與煙氣的成分、濕度、溫度、粉塵的比電阻、電場特性、供電機組的特性及振打清灰工作等都有密切的關系。為了使各種參數能夠有效地運行在最佳狀態,保持穩定的最優的除塵效率,國內外從事電除塵生產的企業越來越注重研究利用計算機技術進行綜合優化控制,并已發展到利用網絡技術進行電除塵器運行的過程控制、診斷與服務。
改革開放以來 ,為了提高電除塵器的水平 ,我國有關部門先后從德國、美國、瑞士等國引進電除塵器技術,對于保護環境,促進電除塵技術的發展,起了積極的作用。
電除塵應用計算機技術與網絡技術相結合,是當前國內外電除塵技術的發展趨勢。
3.1 建立多點粉塵濃度監測系統
在每臺除塵器的排出口后部的管道或排放煙囪上安裝全自動粉塵濃度監測儀 ,該監測儀本身具備微處理器功能 ,可排除各種千擾 ,確保測量數據的準確性。每一臺監測儀具有通訊接口 ,可連接遠程PC機 ,一臺PC機可連接多臺監測儀 ,組成系統 ,實施全面監控 ,并能診斷和排除監測儀的障礙。
3.2 煙氣調質的控制
電除塵器的除塵效率受煙氣工況特性的影響比較大 ,如煙氣溫度、濕度波動的影響、粉塵的比電阻大小都影響除塵效率。采用計算機技術,在調質的過程中,根據煙氣工況波動情況 ,調節噴水壓力和噴水量 ,使進入電除塵器的煙氣達到最有利于除塵的狀態。
3.3 對電除塵器供電特性進行自動調動
除控制供電系統的電壓、電流和火花頻率外 ,還可以進行在線波形分析 ,評估變壓整流器T/R的效率 ,二次電壓KV最小值/峰值的測定 ,伏安特性 、V-I曲線的測定 ,電流/電場強度的選擇以及多種狀態報警訊號等等,這些操作都是由計算機的軟件來完成的,控制與調節電除塵器 ,使其進人最佳操作狀態 ,達到最佳效果。
3.4 可編程振打控制系統
采用以中央處理器為基礎的控制器 ,向所控制的各個振打裝置輸出振打程序和排序 ,并可選擇振打次數與強度 ,使振打過程成為可控的。在設有輔助清灰的電除塵器 ,可對輔助清灰的程序進行控制 ,以獲得最佳清灰效果。
3.5 采用網絡技術,實施遠程控制
遠程控制中心設在電除塵器的制造公司內,該中心通過地面或衛星通訊網絡 ,與其正在工作的電除塵器相連 ,建立實時監控系統 ,不僅對當時的運行狀態了如指掌 ,提供診斷與調節 ,而且還可回顧一段時間的運行歷史 ,發現電除塵器變化的趨勢 ,提供預防對策。這樣制造廠家非常準確及時地為用戶服務 ,無需維護人員在世界各地往來奔波。
在研究立窯干法電除塵器的同時 ,不少科研單位和制造廠家也在進行水、電一體化濕法電除塵器的研制和開發,因為濕法電除塵器不受比電阻的制約 ,除塵效率高,同時也可避免立窯電除塵器超溫燒毀和低溫結露的難題。但是濕法電除塵器用水量較大 ,其噴嘴的選用 、水量的調節 、污水的處理、清水的循環使用 ,特別是如何降低用水量等問題 ,都要逐步妥善解決。只要有關部門通力協作 ,鍥而不舍 ,立窯濕法電除塵的成功是指日可待的。
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