袋除塵系統處理窯頭廢氣的設計與應用
我國水泥工業即將實施更嚴格的大氣污染排放標準，對此，水泥廠的主要粉塵排放點如窯頭、窯尾等，如果繼續采用電除塵器已經較難達到排放要求。隨著新型生產工藝%設備及耐高溫濾料的不斷推出，袋除塵器以其除塵效率高、運行故障率低的優勢成為水泥工業生產線的首選除塵設備。
1、袋除塵系統處理窯頭廢氣的方案選擇
針對窯頭廢氣溫度高和袋除塵器抗高溫性能差的矛盾，通常必須在進入袋除塵器之前對廢氣采取降溫措施。目前，國內外窯頭廢氣處理采用的袋除塵器主要有高效脈沖袋除塵器和反吹風玻纖袋除塵器，主要的熱交換設備有強制冷卻熱交換器和自然冷卻熱交換器（如多管冷卻器）。表1是（以2500t/d 新型干法水泥廠為例）2種方案的比較。
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從表1可以看出，方案1中自然冷卻熱交換器的冷卻效率不及強制冷卻熱交換器；另外，由于熟料粉塵磨蝕性強，玻纖袋抗磨蝕性差，抗折性差，其壽命通常僅1 年，使用費用高。方案2盡管設備投資要略高一點，但其濾袋使用壽命長，占地面積小，對粉塵處理能力強，能適應大規模生產，系統運行參數優于方案1。因此，我們推薦方案2為優選方案。
2、方案2主要設備
2.1 方案工藝流程
出篦冷機的高溫廢氣經熱交換器降溫處理后，廢氣溫度由250℃降至130℃（異常時，廢氣溫度可由450℃降至180℃）再進入袋除塵器進行收塵處理。同時，熱交換器還可以起到沉降室的作用，預收下部分粉塵。
2.2 高效強制冷卻熱交換器
2.2.1 結構及工作原理
熱交換器由熱交換器本體、風機、進氣口、灰斗、螺旋輸送機和卸灰閥等構成。高溫廢氣（250～450℃）首先進入熱交換器。熱交換器結構為列管式，排出廢氣和冷卻空氣在其中的熱交換為非接觸式。軸流風機產生的交叉氣流使列管內外的冷熱氣體強制對流，通過冷卻風機的單獨或成組啟動，可以將含塵廢氣冷卻到指定的溫度。
熱交換器本體采用模塊式設計。由1組列管和框架構成，由于廢氣中含有磨蝕性粉塵，列管的進氣口設置了可更換的耐磨插管。風機和電動機通過V型皮帶連接。高溫氣流從列管內部通過，軸流風機產生的強制冷卻風從列管外部吹過，從而通過列管表面傳熱進行強制熱交換。為了控制含塵氣體進入列管的流速，并且使氣體均布在列管過流面積上，進氣口設有均布裝置。氣體的出口處有一個積灰斗，積灰通過螺旋輸送機排出。灰斗的結構有利于積灰的排出，同時最大限度地減少含塵氣體對鋼板的沖刷和磨蝕。
螺旋輸送機中間不加吊軸承，且設計中考慮了在操作溫度下的熱膨脹，螺旋輸送機的下料口設有鎖風效果良好的卸灰閥。
2.2.2 主要工藝參數
進氣溫度：250℃（正常工況），450℃（異常工況）；
出氣溫度：130℃（正常工況），180℃（異常工況）；
廢氣含塵濃度（最高）：50g/m3；
冷卻空氣溫度（最高）：34℃；
熱交換效率：50%～70%
進出口壓差：600～800Pa
列管使用壽命：≥5年。
2.3 高效脈沖袋除塵器
2.3.1 結構及工作原理
該除塵器由進出口煙道、除塵室、凈氣室、清灰系統及灰斗等組成（見圖4）。工作時廢氣溫度降為130℃，瞬間可達180℃的含塵氣體由布袋除塵器中下部的進口煙道分配后進入各室的灰斗，煙氣由于折流和速度降低等原因使得比較粗、比較重的粉塵顆粒得以沉降，達到預分離的目的。細粉塵隨氣流轉折向上進入除塵室，由于濾袋的過濾作用，粉塵被阻留在濾袋的外表面，過濾后凈氣體由濾袋內部進入各單元的凈氣室，并匯合于出口煙道"經引風機后通過煙囪排入大氣。
隨著時間推移，粉塵不斷地附著在濾袋上，使濾袋內外壓差增大，增大到設定值時，PLC控制系統發出信號，執行機構開啟脈沖閥用壓縮空氣進行脈沖清灰，以上的各項動作均由PLC可編程控制儀控制。
2.3.2 特點
1）氣流渦旋打散及均布裝置
氣流在進入除塵器后，由于截面突變會產生較強的渦旋，渦旋氣流會使剛收下來的粉塵再次以較高速度上揚，這樣不僅增加了濾袋負，同時也會沖刷濾袋并降低濾袋使用壽命。加入氣流渦旋打散及均布裝置后，可很大程度上減少渦旋對濾袋的沖刷，避免袋底相碰，延長濾袋使用壽命。
2）獨立模塊設計
普通的脈沖袋除塵器所有除塵室共用1個或2個灰斗，當某個室檢修時，有大量的冷空氣通過共用的灰斗進入收塵系統，使風機負荷大大增加以至造成風機電動機停機（也就是除塵器停機），進而影響整個燒成系統生產。
而該除塵器的每一個除塵室在操作上相對獨立，在每一個除塵室的進、出口煙道上都設有閥門，使其如同一個獨立的小除塵器，可以將某個除塵室從運行中獨立出來，如同彼此獨立的幾臺小除塵器的并聯，因此可以實現真正意義上的離線清灰，在線維修，使水泥廠能在不停窯的基礎上維修袋除塵器。
3）獨特的清灰系統
該除塵器采用逐行噴吹的方式，可通過噴吹管上開孔孔徑的變化，合理調節壓縮空氣噴吹到袋底的壓力，使其既能清灰徹底，又不損傷濾袋。
4）自帶旁路系統
該除塵器在設計中考慮了系統試生產時工況不穩定、上游設備（熱交換器）出現故障時，入口溫度將會超過濾袋的允許使用溫度，為了保護濾袋，在進出口煙道中增設了旁路系統，當出現異常高溫時，進氣閥自動關閉，旁路閥打開，所有超高溫氣體從旁路風道通過，從而可以保護濾袋不被燒損。
5）采用耐高溫濾料
根據窯頭煙氣的特點，濾袋必須采用耐溫超過180℃耐磨蝕性好、抗氧化性能好的濾料。實踐證明，采用經過特殊工藝處理的耐高溫濾料，濾料裁剪采用激光切割，成型好，質量高，其使用效果好、使用壽命長。
6）袋籠
袋籠的所有筋線都采用自動點焊而成，橫筋的焊點位于立筋的內表面，并去除毛刺，避免濾袋的損傷。
2.3.3 主要工藝參數
入口溫度：130℃（正常工況），180℃（異常工況）；
入口濃度（標況）：＜30g/m3；
出口濃度（標況）：＜30g/m3；
過濾風速：≤1.2m/min
阻力:1200～1500Pa
除塵效率：99.97%
濾袋使用壽命：：≥24個月
脈沖閥使用壽命：≥100萬次噴吹（或使用5年）。
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