??? 我國《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》明確規(guī)定，“到2010年1月1日起，現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)線窯頭窯尾粉塵排放濃度低于50mg/Nm3， 其它排放點排放濃度低于30mg/Nm3，生產(chǎn)系統(tǒng)禁止非正常排放，除塵裝置對于水泥窯通風機的年同步運轉率不得小于99%”。目前水泥窯電收塵器很難滿足標準要求。因此，越來越多的水泥生產(chǎn)企業(yè)開始了電收塵器改為袋收塵器的實踐。
??? 如何針對不同企業(yè)的具體情況，因地制宜的制定改造方案，在滿足環(huán)保要求的前提下，充分利用原電收塵器的結構，縮短施工工期，節(jié)省費用，這是電改袋工作的關鍵問題。
??? 天津水泥工業(yè)設計研究院-中天仕名科技集團環(huán)保公司多年來對電改袋技術進行了深刻的探討，已成功改造了各種規(guī)模不同工藝的除塵器近十臺套，取得了許多有益的經(jīng)驗，同時也總結教訓不斷進步。
以下是我們改造除塵器的主要案例列表：
表1
圖1
??? 不同的應用工藝，不同的原電除塵器規(guī)格、結構必須采用不同的改造方案。例如：華新集團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，要求利用其中一臺窯尾電除塵器的基礎進行袋除塵器改造，那我們的方案重點是基礎結構的優(yōu)化適應；多數(shù)改造都要求盡量減少施工停窯周期，那我們的設計方案重點是盡量熟悉原電除塵器結構，巧妙利用原結構，實現(xiàn)氣流合理走向，謹慎改造原有力學結構，務必不能出現(xiàn)結構失效事故。多數(shù)電改袋方案如此；另外，計算原有袋除塵器內(nèi)部空間充裕的，方案設計可以適當保留一個電場，即減輕袋過濾負荷也減少了改造工作量。天瑞集團汝洲水泥有限公司5000t/d高濃度窯尾電改袋就是成功的案例。……
??? 但無論如何改造為袋除塵器以后，過濾機理變化很大，決不能影響其生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而應該在達到環(huán)保排放要求的同時，具備提高產(chǎn)量和提高生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性的潛力。中天仕名科技集團有限公司進行的電改袋實踐就是逐漸實現(xiàn)了這一理念，其共同特點是：
??? （1）采用第二代行噴脈沖袋收塵器技術—室內(nèi)換袋（Walk in）結構，更低的漏風率低阻節(jié)能。
??? （2）關鍵結構-清灰以及控制采用的自助冷卻清灰裝置和矩陣編程方法都獲得了國家發(fā)明專利。程控器內(nèi)設置定時、定阻、在線及離線清灰程序。觸摸屏人機界面，可方便實現(xiàn)清灰程序、間隔、強度可調(diào)。確保連續(xù)清灰效率。
??? （3）采用低CAN風速結構設計，保證設備高效運行。
??? （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）關鍵件采用國際名牌產(chǎn)品，確保設備性能優(yōu)越。例如脈沖閥采用澳大利亞GOYEN產(chǎn)品、氣缸采用臺灣AIRTAC產(chǎn)品，西門子PLC、觸摸屏。
??? （6）采用智能運行監(jiān)測系統(tǒng)，全面監(jiān)視系統(tǒng)運行中的氣體溫度壓力及分室壓差監(jiān)控、分風狀況和破袋檢測，保證運行中破袋檢測快速準確。
??? （7）標準板塊結構設計，方便現(xiàn)場安裝，并利于結構密封施焊。
??? （8）設備進氣口斜隔板及各室進口導流板，確保分風均勻。
??? 下面我重點介紹，在河南天瑞集團汝洲水泥公司進行的5000t/d水泥生產(chǎn)線窯尾電收塵器改為袋收塵器的案例。
??? 該項目于2007年2月8日簽訂合同，工程采取總包方式，合同工期為18天（含原電收塵器拆除和安裝以及保溫工程），該項目于4月22日停窯改造，5月6日大窯點火，整個停窯時間僅僅13.5天。改造后設備運行至今效果良好。
??? 河南天瑞集團汝州水泥有限公司5000t/d生產(chǎn)線窯尾電收塵器改造為袋收塵器采用了中天仕名科技集團有限公司的第二代行噴脈沖袋收塵器技術，改造方案如下：
??? 一、工藝流程:
圖2
??? 該系統(tǒng)原收塵器為一臺LURGI型2×31/12.5/4×9/0.4上進氣電收塵器，用來收集從立磨過來的成品生料，由于生料磨采用單風機系統(tǒng)（即沒有循環(huán)風機），因此，該收塵器相對于常規(guī)雙風機系統(tǒng)的窯尾收塵器來說具有負壓高（11000Pa）、粉塵濃度大(1000g/Nm3)的特點。高濃度需要更加頻繁的清灰，還要充分考慮濾袋抗磨損問題。高負壓則對于系統(tǒng)漏風防腐都提出了更嚴格的要求。目前國內(nèi)外還沒有這種工藝系統(tǒng)電收塵器改為袋收塵器的成功案例，因而該項目對于改造為袋收塵器來說具有很大的挑戰(zhàn)性。
??? 二、改造方案
??? 1、工藝系統(tǒng)：
??? 在現(xiàn)場標定系統(tǒng)風量和風機風壓的基礎上，確定原有的風機基本滿足改造后的系統(tǒng)要求，因此在系統(tǒng)上風機不予更換。
??? 在原收塵器入口管路上加了冷風閥，保證在收塵器入口溫度高于240oC時自動開啟，低于180oC時關閉。確保濾袋的安全。
??? 在收塵器出口煙筒加裝濁度儀，實時檢測袋收塵的排放，并配合控制系統(tǒng)完成破袋檢測。
??? 2、對于收塵器本體的改造方案為：
??? A.經(jīng)過計算，原電收塵器容積寬裕，保留原電收塵器入口均風裝置以及第一電場；保留原收塵器的外部殼體、灰斗以及其下部的排灰裝置。對原電收塵器保留部分進行加強和漏風處理。由于氣流在進入袋收塵器之前必須經(jīng)過帶有慣性收塵器的進氣口和第一電場，使得部分粉塵被收集，從而減輕了后面濾袋的負荷，即可以延長收塵器的清灰周期，同時延長了濾袋的使用壽命.
??? B.撤除原電收塵器的第二，三，四電場的全部內(nèi)部構件；在其內(nèi)部靠上安裝噴吹單元，將整個空間分為上下兩部分。上部分分為12個凈氣箱，每個凈氣箱通過一個提升閥與排風管連接。12個凈氣箱由兩根排風管匯集后進入EP風機。
??? C.在各個袋室之間布置不同的均風裝置，確保各個袋室風速均勻以及各個袋室之間分風合理，防止局部風速過大，造成濾袋過早磨損，并大大降低結構阻力。
??? D.采用先進的監(jiān)控設備：在收塵器進出之間和各個袋室孔板上下加裝壓差監(jiān)控裝置，實時監(jiān)測袋收塵器各室的工作狀態(tài)。
??? 三、施工組織
??? 為確保施工在合同規(guī)定的18天內(nèi)完成，公司組織精干的設計團隊反復優(yōu)化設計圖紙，將施工不利因素在設計環(huán)節(jié)充分考慮。同時派出有經(jīng)驗的人員到制造和施工現(xiàn)場指
導制作和安裝。在停窯之前將所有的外購和制作件一一清點并與圖紙對照，確保設備供貨環(huán)節(jié)不出任何意外。在施工作業(yè)之前，天瑞集團汝州水泥有限公司積極配合，雙方共同詳細勘察施工現(xiàn)場，落實拆除件的堆放地點、吊車占位、車輛運輸路線以及大件倒運方式。反復修訂施工方案，將撤除、倒運和安裝等工作劃分為一個個單一的子項，制定了詳細的施工進度表，將每個子項的負責人、各工種人數(shù)、機具、吊車、作業(yè)時間、質(zhì)量檢查等等一一落實。做到工序交叉而有序， 在確保安全和施工質(zhì)量的前提下，縮短了施工周期，比計劃工期提前4.5天。
??? 四、效果分析
??? 該項目改造投產(chǎn)以來，用戶一直比較滿意，采用定時清灰（清灰周期35分鐘）時，收塵器孔板上下壓差僅僅為700pa，收塵器排放指標大大優(yōu)于國家環(huán)保要求，由于收塵器改造后阻力較低，因此滿足了燒成系統(tǒng)的提產(chǎn)需要。我們注意到，改造后收塵系統(tǒng)的能耗有所下降，綜合經(jīng)濟指標更加合理。
??? 下面，我們將改造前后收塵器的能量消耗比較如下表
??? 單位 Kw
表2
??? 廢氣風機的有用功率：Wf=Q*ΔP
??? 電收塵器：WfEP=900000*1500/(3600*1000)=375 (Kw)
??? 袋收塵器：WfBF=900000*2200/(3600*1000)=550 (Kw)
??? 壓縮空氣功率按照6.5Kw/m3/min，實際耗量：5.9m3/min，Wy =6.5*6.9=44.85 (KW)
??? 每年的運轉率按照330天。
??? 以上計算偏于保守，計算基礎不同可能有偏差，但肯定的說，袋收塵器的綜合電耗比電收塵器低。該線改造完畢后，每年可節(jié)約電耗171.8萬Kw.h，可節(jié)約電費103萬元（工業(yè)用電按照市價0.6元/Kw.h）。
??? 設備維護費：
??? 若電收塵器的維護費用可以忽略，袋收塵器定期更換袋籠和濾袋的費用是必須考慮的。
??? 我們按照目前普遍應用的玻纖覆膜濾料，其更換周期為4年。濾袋袋籠價格按照200元/m2計算，折合費用=15750m2x200/4=78.75萬元/年。
??? 作粗略的運行經(jīng)濟指標比較，袋收塵器的運行費用還要加上維護費用。按照上表計算改造后的袋收塵器比改造前的電收塵器的運行費用低23%左右。
??? 綜上計算比較可見，脈沖袋收塵器與電收塵器比較，按目前排放標準，設備一次投資費用偏高，而運行費用、除塵效果方面都有相當大的優(yōu)勢，當作為水泥窯尾收塵的最佳選擇。
??? 五、問題探討
??? 在金隅集團贊皇水泥有限公司2500t/d窯尾電改袋的實踐中，我們遇到了問題，那就是濾袋過早破損，經(jīng)過一年的研究探討，我們比較所有改造的案例結構和工作環(huán)境，包括對氣體分布狀況的數(shù)字模擬研究，認為，系統(tǒng)設計不合理造成高進氣風速（超過30m/s）以及下灰斗經(jīng)常不定時不對稱的積灰對袋室中工作濾袋的擾動作用相當大，造成濾袋和袋籠的不規(guī)則摩擦，這是濾袋早期破損失效的主要原因。我們必須進一步解決系統(tǒng)問題。
??? 結束語
??? 減排節(jié)能已成為我國發(fā)展的國策。因而，企業(yè)對電改袋的需求將逐漸擴大，而大多數(shù)水泥企業(yè)都希望在電改袋工程中縮短停窯時間，從而減少因停窯給企業(yè)帶來的損失。目前，水泥生產(chǎn)企業(yè)大修時間基本是10-15天，因此，在保證安全和施工質(zhì)量的前提下實施低阻高效的電改袋，工期限定在大修時間段內(nèi)，對企業(yè)的生產(chǎn)不會造成任何影響，還會降低系統(tǒng)運行電耗和運行費用，甚至可提高系統(tǒng)產(chǎn)量，必將成為企業(yè)的最佳選擇。
圖3
作者：王作杰、李貴超、李志軍
來源：天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司