王作杰

除塵器及除塵系統(tǒng)的改造

Modification of Dust Collector and Dust Removal System

王作杰

按照《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》和工業(yè)大氣污染物排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)粉塵排放濃度要求低于50mg/m3（標(biāo)），許多地方法規(guī)規(guī)定低于30mg/m3（標(biāo)），生產(chǎn)系統(tǒng)禁止非正常排放，除塵裝置對(duì)于工業(yè)窯爐通風(fēng)機(jī)的年同步運(yùn)轉(zhuǎn)率不得＜99%。工業(yè)生產(chǎn)中許多電或袋除塵器因早期技術(shù)落后或設(shè)備年久老化，都不同程度地存在一定問(wèn)題，其主要現(xiàn)象是排放超標(biāo)。因此，越來(lái)越多的工業(yè)企業(yè)實(shí)施了除塵器及除塵系統(tǒng)的改造。

如何針對(duì)不同企業(yè)的具體情況，因地制宜地制定改造方案，在滿足環(huán)保要求的前提下，充分利用原電除塵器的結(jié)構(gòu)，縮短施工工期，降低成本，保證其服務(wù)的生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，是除塵器改造技術(shù)至關(guān)重要的問(wèn)題。

電除塵器及系統(tǒng)的改造一般有4種方案。

第一，“電改電”技術(shù)：原則是增加集塵面積，提高除塵效率。按照Deutsch公式：

式中：η——除塵效率，%

A——收塵面積，m2

Q——處理煙氣量，m3/h

ω——荷電塵粒在電場(chǎng)力作用下的驅(qū)進(jìn)速度，cm/s

再考慮環(huán)境因素系數(shù)后計(jì)算出需要的集塵面積，同時(shí)增加電場(chǎng)數(shù)量，至少預(yù)留一個(gè)備用電場(chǎng)，加大保險(xiǎn)系數(shù)。

另外，同時(shí)改進(jìn)電源裝置以提高粉塵荷電效率，也是“電改電”技術(shù)措施之一，如采用高頻電源或電能增強(qiáng)器等。

實(shí)施“電改電”技術(shù)需配合進(jìn)行氣體的調(diào)質(zhì)，改善粉塵比電阻。例如，水泥窯尾廢氣除塵效率的穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)設(shè)備配套增濕塔，如果增濕塔工作不理想，應(yīng)考慮增濕塔噴霧系統(tǒng)的改造，否則達(dá)不到改造效果。

“電改電”技術(shù)方案理論上可行，但依據(jù)目前環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，必須按照以上思路實(shí)施。因而，改造成本很高，有時(shí)受工藝布置及場(chǎng)地限制根本無(wú)法加接電場(chǎng)。

“電改電”技術(shù)實(shí)際上更多的是取決于工藝系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性和設(shè)備性能的可靠性，一般很難避免事故狀態(tài)超標(biāo)排放，例如斷極線后無(wú)法在線檢修。因此，目前實(shí)施案例較少。

第二是“電換袋”。即拆除原來(lái)的電除塵器，重新安裝新型除塵器。此方案達(dá)到改造效果沒(méi)有問(wèn)題，但一般投資高，改造時(shí)間長(zhǎng)，很少實(shí)施此方案。

第三是改為“電-袋復(fù)合”除塵器。即保留電除塵器部分殼體和電場(chǎng)，改為電-袋復(fù)合除塵器。

電-袋復(fù)合除塵器是電除塵器和袋除塵器的組合。目前世界上有2種形式的電袋復(fù)合除塵器，一種稱為COHPAC，由美國(guó)電力研究所（EPRI）的Ramsay Chang博士開(kāi)發(fā)并取得專利，Hamon Rasearch-Cottell公司將之實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用；另外一種稱為Advanced Hybnd（簡(jiǎn)稱AH），由美國(guó)南達(dá)科他大學(xué)的能源與環(huán)境研究中心（EERC）開(kāi)發(fā)并取得專利。AH的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，基本結(jié)構(gòu)是在電場(chǎng)極板中穿插濾袋，利用靜電場(chǎng)力收集濾袋清灰以提高清灰效率，從而提高過(guò)濾風(fēng)速。COHPAC就是所謂的“前電后袋”的典型復(fù)合除塵器，已經(jīng)取得了工業(yè)規(guī)模的運(yùn)行業(yè)績(jī)。

電袋復(fù)合除塵器在我國(guó)國(guó)內(nèi)也開(kāi)始研究應(yīng)用，但多數(shù)為COHPAC方式。

COHPAC電袋復(fù)合除塵器理論上的優(yōu)點(diǎn)在于經(jīng)過(guò)電場(chǎng)除塵后，濾袋的粉塵負(fù)荷降低，濾袋過(guò)濾風(fēng)速可適當(dāng)提高，清灰周期也可以延長(zhǎng)。但電場(chǎng)故障時(shí)袋過(guò)濾部分負(fù)荷會(huì)增大，系統(tǒng)阻力會(huì)增大而影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，尤其不適合工藝除塵系統(tǒng)，如電廠鍋爐廢氣除塵和水泥窯尾除塵等系統(tǒng)。因此，實(shí)際應(yīng)用中濾袋的過(guò)濾風(fēng)速不能取得太高，比純袋除塵器過(guò)濾風(fēng)速提高20%為佳。從這個(gè)意義上說(shuō)，電袋復(fù)合除塵器的投資經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性都不是最優(yōu)。

計(jì)算電袋復(fù)合除塵器的經(jīng)濟(jì)性，包括投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性，投資經(jīng)濟(jì)性是考慮增加電場(chǎng)后，減少濾袋部分投資能否補(bǔ)償設(shè)置電場(chǎng)部分的投資；運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性則是所謂降低阻力，即延長(zhǎng)濾袋壽命節(jié)約的成本能否補(bǔ)償電場(chǎng)部分額外耗電的成本。如果從理論計(jì)算則其假設(shè)很多，難以置信。我們從成功運(yùn)行的電袋復(fù)合除塵器和袋除塵器的比較看，前者比后者實(shí)際投資一般高20%～30%，而實(shí)際運(yùn)行維護(hù)成本并沒(méi)有明顯差距。而電袋復(fù)合除塵器電場(chǎng)部分的可靠性對(duì)實(shí)際運(yùn)行成本影響很大，一旦電場(chǎng)故障實(shí)際運(yùn)行的是一臺(tái)純袋除塵器。

電袋復(fù)合除塵器的主要缺點(diǎn)：a管理相對(duì)復(fù)雜，電場(chǎng)部分不能在線維修，整機(jī)維修比較困難。b運(yùn)行費(fèi)用偏高，電袋復(fù)合除塵器實(shí)際上是兩臺(tái)除塵器（一臺(tái)電除塵器和一臺(tái)袋式除塵器）相串聯(lián)，兩種除塵器的缺點(diǎn)也就集中到一起，電場(chǎng)部分高壓電源耗電+袋除塵器的系統(tǒng)阻力。

然而，對(duì)于改造而言，電袋復(fù)合除塵器倒是可以論證和考慮的方案，尤其在高粉塵濃度下靠電場(chǎng)預(yù)降塵而降低濾袋部分負(fù)荷確有作用。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司在改造天瑞汝州和天瑞衛(wèi)輝兩臺(tái)5000t/d高濃度高負(fù)壓電除塵器時(shí)計(jì)算其原電除塵器的空間富余，于是實(shí)施了電袋復(fù)合改造方案。改造后除塵器實(shí)際運(yùn)行效果良好，袋除塵部分總壓差在1300Pa以下，分室壓差在1000Pa以下，其中汝州天瑞電袋除塵器已經(jīng)運(yùn)行三年半未更換濾袋，超出了預(yù)期壽命，充分證明高含塵濃度氣體的電袋復(fù)合除塵改造成功。

改造為電袋復(fù)合除塵器的前提是：a氣體比電阻是適合的或氣體調(diào)質(zhì)系統(tǒng)是完好的；b原電除塵器確有充足的空間可保留一到兩個(gè)電場(chǎng)。這時(shí)基本無(wú)需電場(chǎng)部分投資，“電改電-袋”方案實(shí)際投資成本并不高，甚至偏低，保留電場(chǎng)還可以減少改造工程量，縮短施工工期。換言之，如果空間不足，需要另外增加電場(chǎng)或袋室的電-袋復(fù)合改造沒(méi)有意義。

然而，目前國(guó)內(nèi)實(shí)際成功應(yīng)用的工藝性電袋復(fù)合除塵器，包括上面提到的天津院的電袋復(fù)合案例，其袋濾部分的過(guò)濾風(fēng)速并非如理論計(jì)算那樣高，即過(guò)濾面積基本不小于純袋除塵器的方案，因而具有真正的實(shí)用性和可靠性。

另外，從我們近幾年的改造實(shí)踐看有富余空間的電除塵器并不多，因此適合用電袋復(fù)合除塵器改造電除塵器方案的也不多。

第四是“電改袋”。即在保留原電除塵器部分殼體的基礎(chǔ)上直接改為袋式除塵器。此項(xiàng)技術(shù)目前國(guó)內(nèi)外電除塵器改造成功的應(yīng)用案例最多。比較其他改造方案，它有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）適應(yīng)多數(shù)電除塵器的改造，完全可以滿足目前嚴(yán)格的廢氣粉塵污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求；

（2）簡(jiǎn)單實(shí)用，改造停窯時(shí)間短，投資成本低；

（3）完全可以在線維護(hù)和檢修，充分保證了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率；

（4）完全可以做到低漏風(fēng)、低阻力和更長(zhǎng)的濾袋壽命，運(yùn)行成本低。

天津院有限公司環(huán)保分公司多年來(lái)已成功運(yùn)用電改袋技術(shù)改造了各種規(guī)模水泥生產(chǎn)工藝的除塵器近二十臺(tái)套，取得了許多有益的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了除塵器改造。

表1 是天津院有限公司環(huán)保分公司在水泥窯頭窯尾除塵器及除塵系統(tǒng)改造的主要案例。

不同的應(yīng)用工藝，不同的原電除塵器規(guī)格，必須采用不同的結(jié)構(gòu)改造方案。例如：華新集團(tuán)蘇州金貓水泥有限公司4000t/d窯尾電改袋，是原兩條中空窯系統(tǒng)改造為一條4000t/d干法水泥熟料生產(chǎn)線，要求利用其中一臺(tái)窯尾電除塵器的基礎(chǔ)進(jìn)行袋除塵器改造。我們方案的重點(diǎn)是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，盡量減少施工停窯周期，巧妙利用原電除塵器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)氣流合理走向，謹(jǐn)慎改造原有力學(xué)結(jié)構(gòu)，不能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失效事故。

綜上所述，目前多數(shù)情況下“電改袋”方案應(yīng)是除塵器改造的優(yōu)先選擇，然而，要想改造成功，體現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)，必須注意如下兩點(diǎn)：

（1）采用的核心技術(shù)要先進(jìn)、成熟、可靠，并針對(duì)不同電除塵器實(shí)施不同的改造“嫁接”方案。

（2）要同時(shí)考慮除塵工藝系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的改造。

什么是先進(jìn)、成熟、可靠的“電改袋”的核心技術(shù)？當(dāng)然是先進(jìn)的袋除塵技術(shù)。

先進(jìn)袋除塵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）100%達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至排放更低，一般≤30mg/m3（標(biāo)），無(wú)事故排放。

（2）集塵能耗最低。過(guò)濾元件的單位面積透氣量大（高通透率），過(guò)濾阻力低；本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，結(jié)構(gòu)阻力低，袋除塵整機(jī)壓差應(yīng)低于1300Pa；宜用凈氣室內(nèi)換袋結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備漏風(fēng)率。

（3）清灰使用能量較少，清灰效率高，減少壓縮空氣使用量。

（4）采用智能運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)氣體溫度、分室壓差及壓縮空氣壓力進(jìn)行監(jiān)控。實(shí)施壓差反饋清灰控制；同時(shí)實(shí)施運(yùn)行中破袋檢測(cè)，具備參數(shù)異常報(bào)警功能。

表1 天津院除塵器及除塵系統(tǒng)改造的主要案例

氣箱脈沖技術(shù)雖已普遍應(yīng)用，但因其分室離線清灰和袋長(zhǎng)限制的缺點(diǎn)而被行噴清灰技術(shù)所取代，后者以簡(jiǎn)單、清灰高效、在線清灰和長(zhǎng)濾袋而占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

因此，短袋的氣箱脈沖袋除塵技術(shù)和長(zhǎng)袋反吹清灰袋除塵技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)“電改袋”的結(jié)構(gòu)要求，而行噴吹清灰技術(shù)和引射噴吹清灰技術(shù)都非常適用，后者清灰效率更高，但由于結(jié)構(gòu)處理較復(fù)雜，還沒(méi)有應(yīng)用案例，目前國(guó)內(nèi)外電改袋的成功案例都是行噴吹清灰技術(shù)，天津院有限公司成功實(shí)踐的“電改袋”均是此技術(shù)。

為什么要同時(shí)考慮除塵工藝系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的改造呢？那就是要充分了解和研究被改除塵器所服務(wù)的工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，充分評(píng)估改造后參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備的影響，在設(shè)備改造的同時(shí)，實(shí)施必要的系統(tǒng)改造。否則，對(duì)于任何工藝系統(tǒng)采用固定的結(jié)構(gòu)和定式的改造方法可能會(huì)導(dǎo)致改造失敗。

現(xiàn)以水泥窯尾廢氣處理系統(tǒng)為例進(jìn)行簡(jiǎn)單討論。圖1是兩種典型的水泥窯尾廢氣處理流程圖。

一般講，無(wú)論哪種工藝系統(tǒng)，一旦實(shí)施“電改袋”，系統(tǒng)設(shè)備方面需要改造的內(nèi)容如下：

（1）為確保改造后濾袋不被高溫?zé)煔鈸p壞，須將現(xiàn)有增濕塔的噴水系統(tǒng)改造升級(jí)，將其改造為恒溫控制噴霧系統(tǒng)，或者增加進(jìn)氣冷風(fēng)閥，在除塵器入口負(fù)壓不足或微正壓時(shí)應(yīng)增加鼓風(fēng)機(jī)，確保濾袋的安全；

（2）利用現(xiàn)有的窯尾廢氣電除塵器殼體，將其改造成一臺(tái)先進(jìn)可靠的行噴脈沖清灰袋除塵器；

（3）為克服電改袋后設(shè)備阻力增加，須將現(xiàn)有窯尾EP風(fēng)機(jī)及電機(jī)改造或更換；

（4）為滿足改造后袋除塵器清灰壓縮空氣需求，需要對(duì)原有壓縮空氣系統(tǒng)進(jìn)行核算，必要時(shí)新增空氣壓縮機(jī)，并入原壓縮空氣系統(tǒng)；

（5）最后還要注意核算原有系統(tǒng)風(fēng)管和排料系統(tǒng)是否適應(yīng)，如果不適合要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施必要改造。這一點(diǎn)一般不被重視，但以筆者的體會(huì)，關(guān)注系統(tǒng)是非常必要的。

下面，從三個(gè)方面淺談除塵器及除塵系統(tǒng)改造技術(shù)的研究和體會(huì)：

1 水泥窯頭廢氣降溫方式探討和窯尾增濕塔噴水系統(tǒng)的改造

1.1 水泥窯頭廢氣降溫方式探討

水泥窯頭冷卻機(jī)廢氣除塵已有更多采用袋除塵技術(shù)的案例，但其廢氣降溫方式是非常令人頭痛的事。為保證不燒袋應(yīng)將廢氣溫度由250℃（瞬時(shí)450℃）的氣體降到200℃以下，降溫方式有摻（鼓）冷風(fēng)法、空氣熱交換器冷卻法和噴水降溫法。目前應(yīng)用較多的是空氣熱交換器冷卻法，但根據(jù)熱交換計(jì)算公式：Φ=A·k·△t需要的熱交換面積很大，因此熱交換器設(shè)備成本很高。而摻（鼓）冷風(fēng)法則使系統(tǒng)瞬時(shí)風(fēng)量增大，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至發(fā)生危險(xiǎn)。噴水降溫法確是不錯(cuò)的選擇，它降溫效果好，反應(yīng)速度快。主要是基于目前許多水泥系統(tǒng)都加入了余熱發(fā)電鍋爐系統(tǒng)，一般情況下降溫系統(tǒng)是短期和應(yīng)急應(yīng)用。焦作千業(yè)水泥窯頭電改袋后就是采用了恒溫控制噴霧降溫系統(tǒng)，運(yùn)行兩年多來(lái)降溫控制準(zhǔn)確，在接入余熱鍋爐系統(tǒng)后確實(shí)起到了袋除塵器及系統(tǒng)安全的保護(hù)神的作用。

噴霧降溫恒溫控制技術(shù)的應(yīng)用在千業(yè)水泥窯頭電改袋工程中主要在篦冷機(jī)2、3段和篦冷機(jī)出口煙道內(nèi)加裝了噴水降溫系統(tǒng)（圖2、3）。

其技術(shù)難點(diǎn)在于長(zhǎng)期連續(xù)大量噴水后怎樣防止受潮熟料在篦冷機(jī)和煙道內(nèi)結(jié)皮。噴霧系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

圖1 水泥窯尾廢氣處理系統(tǒng)典型的工藝流程

系統(tǒng)采用回流控制+分組及單槍控制方式，安裝遠(yuǎn)、近程多點(diǎn)溫度檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)即時(shí)反饋給中央處理器，超前調(diào)整，并反饋控制噴水噴頭數(shù)量、位置和噴水量，以保證除塵器進(jìn)氣溫度在要求范圍之內(nèi)。圖4為實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)屏，圖中上面曲線為篦冷機(jī)出氣口溫度，下面曲線為控制的和實(shí)測(cè)進(jìn)入袋除塵器溫度?？梢?jiàn)，在篦冷機(jī)出氣口溫度在350～530℃之間劇烈波動(dòng)的情況下，實(shí)際進(jìn)入袋除塵器溫度基本穩(wěn)定在127℃。

1.2 窯尾增濕塔噴水系統(tǒng)的改造

一般認(rèn)為，水泥窯尾“電改袋”后對(duì)增濕塔噴霧系統(tǒng)的要求比電除塵器降低了，只要保證不燒袋，無(wú)需改造噴霧系統(tǒng)。但根據(jù)我們調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)水泥窯尾增濕塔噴水系統(tǒng)工作不正常的約占80%，一個(gè)原因是多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮精確的恒溫自動(dòng)控制技術(shù)，而是將噴霧裝置和水泵系統(tǒng)的控制割裂開(kāi)來(lái)，實(shí)施粗放和簡(jiǎn)單的控制；另一個(gè)原因是許多用戶對(duì)噴霧系統(tǒng)的重要性認(rèn)識(shí)不足，維護(hù)不到位，系統(tǒng)始終帶病運(yùn)行。其實(shí)，這也是許多電除塵器運(yùn)行不正常的原因之一。

正如窯頭噴霧降溫系統(tǒng)一樣,窯尾系統(tǒng)噴水降溫系統(tǒng)溫控的準(zhǔn)確和穩(wěn)定意義重大。不僅僅是防止燒袋，更重要的是可以降低氣體流量，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，甚至可以減少袋除塵器過(guò)濾面積，降低廢氣處理系統(tǒng)總投資和降低運(yùn)行成本。

表2 噴霧系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

圖2 篦冷機(jī)出口段管道噴霧系統(tǒng)

圖3 篦冷機(jī)篦床上方管道系統(tǒng)

圖4 實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)屏

進(jìn)行增濕塔噴水系統(tǒng)改造，噴水系統(tǒng)應(yīng)考慮采用恒溫控制系統(tǒng)，將入除塵器溫度穩(wěn)定控制在較低的溫度范圍內(nèi)，例如當(dāng)生料磨及鍋爐系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)，可以保證將廢氣溫度控制在120℃±5℃，當(dāng)生料磨或余熱鍋爐投入運(yùn)行時(shí)，氣體溫度將更低，任何工況下窯尾廢氣溫度不會(huì)高于120℃±5℃。而目前窯尾系統(tǒng)工況廢氣量的溫度一般是按照200℃換算，例如把5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯尾廢氣處理量提高到960000m3/h。從理論上講按照125℃計(jì)算工況廢氣量可降低27%，即5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線窯尾廢氣處理量可按照604800m3/h，實(shí)際考慮安全系數(shù)按照720000m3/h選擇風(fēng)機(jī)和袋除塵器，可降低投資20%。當(dāng)然，如果采用可靠的恒溫控制噴霧降溫系統(tǒng)，仍然按照960000m3/h進(jìn)行廢氣處理系統(tǒng)設(shè)備的選型沒(méi)有問(wèn)題，只是提高了安全穩(wěn)定系數(shù)。同狀況下除塵器過(guò)濾面積越大阻力越低。

增濕塔恒溫控制噴霧系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，它的工作需面對(duì)鍋爐、生料磨開(kāi)、停、窯況異常等不同工況條件，煙氣的溫度、流量、濕度的各種變化。為滿足上述各種變化，并保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)采用泵組運(yùn)行方式。

當(dāng)窯系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，鍋爐沒(méi)有運(yùn)行，甚至出現(xiàn)異常高溫時(shí)，輸水量較大，多臺(tái)水泵同時(shí)啟動(dòng)，恒溫系統(tǒng)可把增濕塔出口溫度控制在120℃±10℃的區(qū)間內(nèi)。

當(dāng)回轉(zhuǎn)窯與生料磨同步運(yùn)行時(shí)，生料磨需較高溫度氣體烘干生料，設(shè)定出塔溫度為180～220℃，一般只開(kāi)啟一臺(tái)水泵少量噴水。

一般水泥廠生料磨與回轉(zhuǎn)窯同步運(yùn)行率為85%，通過(guò)以上運(yùn)行方式可知，單臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間將占全年總運(yùn)行時(shí)間的80%以上，單臺(tái)水泵電機(jī)功率僅22～37kW，所以對(duì)于自動(dòng)溫控系統(tǒng)，低成本運(yùn)行是主導(dǎo)運(yùn)行方式。

采用恒溫控制噴霧降溫系統(tǒng)是需要我們研究探討和推廣應(yīng)用的。我們即將實(shí)施改造的意大利富平水泥窯尾廢氣處理系統(tǒng)將同時(shí)改造增濕塔噴霧降溫系統(tǒng)為恒溫控制噴霧系統(tǒng)。

2 除塵器本體的改造

“電改袋”技術(shù)及本體方案有多種：（1）美國(guó)GE（BHA）公司的加設(shè)外風(fēng)管及進(jìn)風(fēng)閘閥的方案，例如北京燕山水泥廠窯尾袋除塵器改造。（2）天津院有限公司的袋室底側(cè)風(fēng)管內(nèi)分風(fēng)的方案，如金隅集團(tuán)琉璃河水泥廠一號(hào)窯尾除塵器改造。（3）天津院有限公司的保留部分電場(chǎng)，袋室內(nèi)隔板分風(fēng)的電袋復(fù)合方案，例如汝州天瑞5000t/d窯尾袋除塵器改造。（4）天津院有限公司的中心風(fēng)道分風(fēng)的電改袋方案，例如焦作千業(yè)水泥5000t/d窯頭電改袋。以上四種方案均為大凈氣室，室內(nèi)換袋結(jié)構(gòu)。（5）其他公司的方案，內(nèi)隔板分風(fēng)或內(nèi)懸吊風(fēng)管分風(fēng)+小凈氣室，頂換袋方案。

以上五種方案中第一種方案理論上是最完美的，各分室進(jìn)出口都有閥門，從安全角度講是最合理的，即可以在線檢修和換袋。但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工量大，改造需要停窯時(shí)間長(zhǎng)，一般要停窯一個(gè)月左右。第五種是最簡(jiǎn)單的改造方案，耗鋼率低，應(yīng)該可以最少的停窯時(shí)間完成改造。但缺點(diǎn)明顯，漏風(fēng)率高，能耗高，易結(jié)露，最不適合寒冷地區(qū)應(yīng)用。

需要分析第二到第四種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)和演變過(guò)程。第二種方案分風(fēng)更合理，減少濾袋不規(guī)則破損，缺點(diǎn)是制造施工復(fù)雜；第四種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可不改變進(jìn)出風(fēng)管連接方式，簡(jiǎn)化施工，缺點(diǎn)是鋼耗偏高，不適合雙室電除塵器及魯奇BS930結(jié)構(gòu)改造；第三種方案結(jié)構(gòu)氣流更順暢，可使系統(tǒng)阻力更低，而且可適用于大多電除塵器結(jié)構(gòu)，2010年初完成的大連小野田水泥窯尾高濃度電改袋就是應(yīng)用的此方案。缺點(diǎn)是出風(fēng)管連接復(fù)雜，鋼耗量大?？傊?，第二到第四種方案均是天津院有限公司基于先進(jìn)的TDM袋除塵技術(shù)，根據(jù)不同的電除塵器結(jié)構(gòu)，不斷總結(jié)、改進(jìn)而創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)，總優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)規(guī)范緊湊、漏風(fēng)率低。

TDM袋除塵技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

（1）計(jì)算機(jī)專業(yè)軟件輔助結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)，第二代行噴脈沖袋除塵器技術(shù)，室內(nèi)換袋（Walk in）結(jié)構(gòu)，更低的漏風(fēng)率、低阻、節(jié)能。

（2）核心結(jié)構(gòu)——清灰機(jī)構(gòu)以及控制擁有多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。

（3）采用低CAN風(fēng)速結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證設(shè)備高效運(yùn)行。

（4）掛袋多孔板全部采用數(shù)控激光切割成型，確保尺寸定位及形狀公差小于0.2mm，孔板平面度公差小于3mm。

（5）關(guān)鍵件采用國(guó)際名牌產(chǎn)品，確保設(shè)備性能優(yōu)越。

（6）采用智能運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全面監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行中的氣體溫度壓力及分室壓差監(jiān)控、分風(fēng)狀況和破袋檢測(cè)，保證運(yùn)行中破袋檢測(cè)快速準(zhǔn)確。

（7）標(biāo)準(zhǔn)板塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便現(xiàn)場(chǎng)安裝，并利于結(jié)構(gòu)密封施焊。

（8）可靠的風(fēng)路系統(tǒng)，完全實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中的分室在線維護(hù)和檢修功能。

3 技術(shù)改造要充分了解所服務(wù)工藝系統(tǒng)的特點(diǎn)

在國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略下，現(xiàn)有水泥生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行節(jié)能減排改造是當(dāng)務(wù)之急。預(yù)熱器改造，冷卻機(jī)改造，水泥磨系統(tǒng)改造，加上余熱發(fā)電系統(tǒng)和工藝性除塵系統(tǒng)改造，項(xiàng)目繁多。怎樣用更低的投資達(dá)到更好的改造效果是生產(chǎn)企業(yè)最需要的，也是我們科研服務(wù)企業(yè)所追求的。筆者體會(huì)，各項(xiàng)改造應(yīng)有機(jī)結(jié)合，充分考慮系統(tǒng)工藝參數(shù)改變對(duì)改造效果的影響。

圖5 大連小野田電改袋

圖6 贊皇水泥系統(tǒng)風(fēng)管改造

除塵系統(tǒng)改造絕不是除塵器本體改造好就萬(wàn)事大吉了。無(wú)論如何改造為袋除塵器以后，過(guò)濾機(jī)理變化很大，決不能影響生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。要充分了解生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，例如改造前系統(tǒng)實(shí)際相關(guān)工作參數(shù)，設(shè)備規(guī)格參數(shù)，改造前后有無(wú)其他技術(shù)改造，例如余熱發(fā)電系統(tǒng)改造，改造是否預(yù)留提產(chǎn)空間等等，甚至應(yīng)該了解系統(tǒng)管道的管徑和走向。否則會(huì)使改造效果大打折扣，甚至改造失敗。

2008年7月金隅贊皇水泥有限公司2500t/d窯尾電改袋的實(shí)踐中，我們確實(shí)體會(huì)頗深。改造完成后我們就遇到了問(wèn)題：首先系統(tǒng)阻力很高，盡管除塵器本體壓差顯示阻力并不高，約1300Pa，但直接表現(xiàn)是新更換的廢氣風(fēng)機(jī)能力不足，盡管風(fēng)機(jī)風(fēng)門100%打開(kāi)，除塵器入口始終出現(xiàn)正壓冒煙。而后，不到三個(gè)月濾袋大面積破損。開(kāi)始我們懷疑濾袋，懷疑袋籠，懷疑孔板，甚至懷疑噴吹清灰機(jī)構(gòu)。更換濾袋，增加袋口保護(hù)罩，均無(wú)濟(jì)于事。

經(jīng)過(guò)一年的研究探討，我們比較所有改造的案例結(jié)構(gòu)沒(méi)有差異，對(duì)氣體分布狀況的數(shù)字模擬研究，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。我們開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，結(jié)果是進(jìn)入除塵器風(fēng)管約20m長(zhǎng)，阻力太高，達(dá)到1000Pa。我們?cè)俦容^其他改造案例的工作環(huán)境認(rèn)為，工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、進(jìn)氣風(fēng)速高（超過(guò)30m/s）是阻力高的主要原因。再經(jīng)過(guò)數(shù)字模擬測(cè)試以及現(xiàn)場(chǎng)排查，認(rèn)為進(jìn)氣風(fēng)速過(guò)高和排灰系統(tǒng)故障，灰斗經(jīng)常不定時(shí)不對(duì)稱地積灰對(duì)袋室中工作濾袋的擾動(dòng)作用相當(dāng)大，是造成濾袋早期破損失效的主要原因。

于是，我們提出工藝系統(tǒng)改造方案，今年三月份利用停窯檢修實(shí)施了系統(tǒng)改造，包括生料磨及除塵系統(tǒng)入風(fēng)管加粗改造和灰斗拉鏈機(jī)完善。改造完成后系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，系統(tǒng)阻力下降，無(wú)正壓現(xiàn)象出現(xiàn)，廢氣風(fēng)機(jī)閥門開(kāi)度70%足夠，再?zèng)]有濾袋破損現(xiàn)象。

產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的主要原因是此生產(chǎn)線設(shè)計(jì)工藝管路按照2000t/d系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而設(shè)備按2500t/d系統(tǒng)配套。另外由于此生產(chǎn)線還未建設(shè)完成就實(shí)施了電改袋，我們的設(shè)計(jì)沒(méi)有關(guān)注工藝系統(tǒng)問(wèn)題。因此，我們必須重視分析技術(shù)改造對(duì)其服務(wù)系統(tǒng)的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入“十二五”國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，我國(guó)將轉(zhuǎn)變發(fā)展模式，追求發(fā)展質(zhì)量，節(jié)能減排更是我國(guó)發(fā)展的主線，國(guó)家還將出臺(tái)更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。因而，工業(yè)企業(yè)對(duì)除塵器及除塵系統(tǒng)改造的需求將更大，對(duì)新技術(shù)的需求也將增大，因此，我們必須不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，為創(chuàng)造和諧社會(huì)做貢獻(xiàn)。

TQ172.688.9

A

1001-6171（2011）02-0092-06

2010-10-26； 編輯：沈 穎