電改袋除塵器的二次改造

鄭金平，喻宏祥，高密軍

電改袋除塵器的二次改造

鄭金平，喻宏祥，高密軍

隨著新版《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 4915-2013）》的發(fā)布，重點地區(qū)水泥窯及粉磨除塵器排放濃度要求＜20mg/m3（標(biāo)），已有的電改袋除塵器原設(shè)計排放濃度為30mg/m3（標(biāo)）。企業(yè)如何在投資最少的情況下，二次改造電改袋除塵器，使其排放濃度適應(yīng)越來越嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)？過濾機理的研究表明，減少排放濃度的最優(yōu)方法是增加過濾面積，降低過濾速度，工程上通過增加袋室以及CFD仿真模擬來實現(xiàn)。

電改袋；排放濃度；二次改造；過濾面積；過濾速度

1 前言

2004年《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2004）發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)要求：自2010年1月1日起，水泥窯及粉磨除塵器排放濃度＜50mg/ m3（標(biāo)）。而2013年《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2013）發(fā)布，要求重點地區(qū)水泥窯及粉磨除塵器排放濃度＜20mg/m3（標(biāo)）。實際上，從2004年至2013年的水泥行業(yè)電除塵器大都是按照排放濃度＜30mg/m3（標(biāo)）改造的。電改袋工程是一項耗資不菲的項目，如何使已有的電改袋除塵器排放濃度穩(wěn)定降低到20mg/m3（標(biāo)）甚至更低，而經(jīng)濟成本最低？本文以鹿泉曲寨水泥有限公司一線2 500t/d窯尾電改袋后續(xù)改造的策劃和成功實踐為范例，闡述了我們的觀點和方法。

該廠的原電除塵器2013年改造為袋除塵器，設(shè)計排放濃度＜30mg/ m3（標(biāo)）。同年GB4915-2013標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，該廠屬于重點地區(qū)，因此要求在規(guī)定時間內(nèi)排放濃度達到20mg/m3（標(biāo)）限值。盡管改造后檢測實際排放濃度≯20mg/m3（標(biāo)），但面對日益嚴(yán)峻的環(huán)保法規(guī)，如何在投資最小的情況下，再提升電改袋除塵器的性能和降低排放濃度，使其更穩(wěn)定可靠、更經(jīng)濟地運行是企業(yè)的要求，更是我們環(huán)保工作者的責(zé)任。

2 改造原理

電改袋除塵器如何進一步降低排放濃度，方法有以下幾種：

（1）電袋結(jié)合

在除塵器的前部再增加電場，經(jīng)過電場預(yù)除塵除去大顆粒粉塵，降低后續(xù)袋除塵器的負荷，從而降低排放濃度。這種方法可以改善除塵器的性能，但目前的除塵器內(nèi)部無空間可用于增加電場。

（2）更換濾料及提高濾料制造精度

提高濾袋的制造精度，降低濾袋的孔隙度，可以提高濾袋的過濾效果。使用新濾袋更換舊濾袋，但兩千多條新濾袋的投資很大，另外原有濾袋并未到達更換期，也會造成很大的浪費。

（3）除塵器本體改造

已有的電改袋除塵器，雖有分室，但分室只是對過濾后的干凈氣體進行了室數(shù)劃分。各分室的濾袋實際上在同一大室內(nèi)。這有可能造成各條濾袋受風(fēng)不均勻，影響除塵性能。可以考慮增加除塵器內(nèi)部分室隔板及進風(fēng)通道，使各分室真正互相獨立、受風(fēng)均勻，與全新的袋式除塵器結(jié)構(gòu)一致。但這種方法，對除塵器本體內(nèi)部的施工，難以保證不損害已安置的濾袋，是得不償失的。

（4）降低過濾風(fēng)速

通過對濾料過濾特性的研究知道，濾料有兩種過濾方式，內(nèi)部過濾與表面過濾。內(nèi)部過濾又稱深層過濾，含塵氣體通過潔凈濾料，這時起作用的主要是纖維。然后阻留在濾料內(nèi)部的粉塵將和纖維一起參與過濾，當(dāng)纖維層達到一定的容塵量后，后續(xù)的塵粒將沉積在纖維表面，這就是表面過濾。目前廣泛使用的覆膜濾料，直接起作用的就是表面過濾。濾料表面形成粉塵層后，塵粒的滲漏也開始。產(chǎn)生滲漏的一種原因是清灰后恢復(fù)過濾時，由于清灰變得松散的粉塵被吹出濾袋，或者隨著附著的粉塵的增加，使得濾料伸長，以至于原來被捕集的粉塵滲透出去。在高過濾速度、高壓力損失和濾料受震動下，滲漏將加重。因為高過濾速度，將導(dǎo)致粉塵層的壓力降增大，使?jié)B漏增多。因此降低過濾風(fēng)速，將減少粉塵的排放。

通過對以上4種方法的分析，很明顯降低過濾風(fēng)速最適合本項目。

另外，研究和實際測試表明，含塵濃度達到100g/m3水泥窯尾（生料磨后）廢氣，相同的濾料不同的過濾風(fēng)速對應(yīng)了不同的粉塵排放濃度。

為進一步減少電改袋除塵器的排放濃度，保證排放＜20mg/m3（標(biāo)），過濾風(fēng)速?。?.85m/min最可靠（見表1）。

3 方案確定

若想降低電改袋除塵器的過濾速度，就需要增加過濾面積。有兩種方案可供選擇，更換更長濾袋或增加濾袋。

表1 過濾風(fēng)速與排放濃度

該電改袋除塵器2013年投產(chǎn)運行，設(shè)計風(fēng)量550 000/m3，配備了2 376條?160mm×7 500mm玻纖覆膜濾袋，過濾面積8 957m2，過濾風(fēng)速1m/min。

本次設(shè)計將過濾風(fēng)速調(diào)整為約0.8m/min，需要總過濾面積為11 196m2。

方案1：更換更長的濾袋。經(jīng)計算，除塵器所有的2 376條濾袋都需更換為?160mm×9 000mm，才能確保總過濾面積和過濾速度。

方案2：增加原有規(guī)格濾袋，經(jīng)計算需增加572條。新增加的袋室會加劇除塵器內(nèi)部氣流流動的復(fù)雜性。需根據(jù)CFD仿真模擬結(jié)果，在新增袋室內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流裝置并與原有導(dǎo)流裝置協(xié)同作用。

方案2即使增加導(dǎo)流裝置的鋼耗，其費用仍小于方案1的總和。方案2增加濾袋，不僅降低了過濾風(fēng)速，還降低了濾袋底部的can速度，將極大改善除塵器除塵性能。方案1將導(dǎo)致濾袋和袋籠提前報廢，造成巨大浪費。另外，方案1選用9m超長濾袋，原除塵器殼體結(jié)構(gòu)不能確保各個分室的濾袋之間相互獨立，將難以保證濾袋的使用性能。如果采用超長濾袋低壓行噴吹除塵器，將需要相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改造。方案對比數(shù)據(jù)見表2。

表2 各方案費用分析

圖1 工程示意圖

圖2 排放濃度測定

所以，優(yōu)選方案2。

4 施工方案

原電改袋除塵器已使用了所有的殼體空間，布局為2列，每列3袋室結(jié)構(gòu)。采用新增濾袋的方案，就需要考慮原電改袋除塵器新增的袋室放置在何處，且不影響原袋室的使用。經(jīng)分析，只有除塵器入口或出口還有剩余空間。如果選擇放置在入口，含塵氣流極易沖刷濾袋，降低濾袋使用壽命。因而新增加的袋室應(yīng)放置在除塵器出口側(cè)，含塵氣流在此處運動緩慢，有利于過濾小粒徑塵粒。

原?2 990mm主排風(fēng)管道垂直連接風(fēng)機入口，如果利用此空間，拆除工作量非常大，而利用出氣口空間更方便。拆除除塵器出口后，新增袋室只能放置在圖1寬為“3 534”區(qū)域，空間有限。經(jīng)計算只能新增兩列，每列1個袋室，每室可配286條?160mm× 7 500mm濾袋，增加過濾面積2 156m2，過濾風(fēng)速降低至0.82m/min。

具體的施工順序如下：

（1）拆除原除塵器出風(fēng)口，但需要保留殼體出風(fēng)口處的風(fēng)撐和底梁，確保除塵器整體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。拆除過程中需設(shè)置屏障保護原除塵器與施工區(qū)相鄰的濾袋不因施工損壞。

（2）新增袋室的殼體部分，采用傾斜支撐方式與原除塵器出口側(cè)立柱連接。這種結(jié)構(gòu)不僅有利于粉塵落入灰斗，也有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。新增載荷將作用在除塵器出口側(cè)的立柱上，經(jīng)校核立柱可以承受。

（3）新增袋室的其余部分包括凈氣室、噴吹裝置和儲氣罐。采用模塊化的安裝方案，先地面組對，再整體吊裝坐落于殼體頂部。

（4）凈氣室頂部增加一小截出風(fēng)管道與原電改袋除塵器總出風(fēng)管道連接。

（5）新增袋室噴吹控制，采用原有電改袋除塵器的控制柜，只增加少量電控原件。

以上工作，尤其是模塊化安裝方案，很好地保證了施工質(zhì)量和進度要求。

5 運行與效果

2015年2月初電改袋除塵器的二次改造項目施工完成并投入運行。經(jīng)4個月的運行，測量得出除塵器粉塵排放濃度＜3mg/m3（標(biāo)），運行阻力＜800Pa，而改造之前為20mg/m3（標(biāo)），獲得了業(yè)主的肯定。該廠剩余的電改袋除塵器將全部接受二次改造。

本項目的成功運行，給2013年之前投產(chǎn)的電改袋除塵器展示了一個新的方法，用最低的經(jīng)濟成本完成二次改造，能適應(yīng)越來越嚴(yán)格的環(huán)境保護法規(guī)。

[1]胡滿銀，雷應(yīng)齊.燃煤電廠袋式除塵器[M].北京：中國電力出版社，2010.

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[3]孫一堅，沈恒根.工業(yè)通風(fēng)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]GB 4915-2013水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：環(huán)境保護部，2013.

[5]張殿印，王純.除塵工程設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[6]孫熙，柳靜獻.除塵技術(shù)基礎(chǔ)[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2003.

[7]李海濤.新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.■

The Second M odification of Bag Filter Reformed from ESP

ZHENG Jinping，YU Hongxiang，GAO Mijun
(Sinoma Technology&Equipment Group Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China)

According to the newly issued“Emission standard of air pollutants for cement industry(GB 4915-2013)”,the emission concentration values of dust collectors for cement kiln and grinding system have been restricted to less than 20mg/Nm3in importantprotection areas.However,the designed value ofexisted bag filter reformed from ESP is 30mg/Nm3.How tomeet the increasingly stringentenvironmental regulationsaccord?ing to the secondmodification of existed bag filters reformed from ESPwith least investment is the key issue for cement plants.Based on the filtermechanism,the optimizedmethod to decrease the emissions is to increase the filter area and reduce the filtration velocity.The aim can be realized in practice bymeans of CFD simulations and addingnew bag compartments.

reforming bag filter from ESP;emission concentration;secondmodification;filter area;filtration ve?locity

TQ172.688.1

A

1001-6171（2015）06-0085-03

中材裝備集團有限公司，天津300400；

2015-04-13；編輯：呂光