1000T/D生產線窯尾除塵係統的設計

發布日期：2017-12-13 17:13

1 窯尾工藝係統的選擇
      目前,大型（xíng）水（shuǐ）泥（ní）熟料生產線窯尾大部分（fèn）采用(窯尾（wěi）+立磨的（de）配置係統, 該係（xì）統的（de）除塵係統有（yǒu）兩種工（gōng）藝流（liú）程,見圖1) 帶"旋風（fēng）除塵器+電除塵器"的立磨除（chú）塵係統, 這是典型的窯尾+立磨粉磨工藝的除（chú）塵配置,見圖1 中包含虛線的係統.從窯尾預熱器出來（lái）的煙氣先通過增（zēng）濕塔和高溫風機,然後分兩路,一路直接進（jìn）電除塵（chén）器,另一路通過立（lì）式磨,旋風除塵器和循環風再到電除塵器, 兩路煙氣（qì）通過一個匯風箱匯合後進入電除塵（chén）器。
     不帶旋風除塵器的（de）立磨除塵係統(見圖1中無（wú）虛線框部分)此（cǐ）種工藝係統與第一種工藝係統的主要區別為取消了旋風除塵器和循環風機, 其功能全部由電除塵器和主排風機承擔（dān）,這一係統因（yīn）流（liú）程更（gèng）簡（jiǎn）單,占地（dì）麵積少.能耗低和（hé）風機磨損少而（ér）得（dé）到推廣（guǎng）應用, 海螺集團1999年以後建成的2500T/D ,5000D/T生產線均采用這種係統,運行效果很好.因此10000T/D’ 生產線也采用了這種工（gōng）藝係統,這一（yī）係統由於立磨的通風阻力大和（hé）排塵濃度高, 因此要求電除塵器能承受高負壓(13000Pa) 和高粉塵濃度(標況下1000g/m^3。

2 增濕塔的工作原（yuán）理及用途
     增濕塔,也（yě）稱(噴（pēn）霧增濕塔)或(蒸發冷（lěng）卻塔);是對煙氣進行增濕處理的設備,在（zài）水泥工業,增濕塔的作用是配合各種除塵器, 使煙氣的性質更適（shì）合除塵器的要求,是一（yī）種煙氣的預處理設備,對水泥（ní）窯尾除塵係統（tǒng）來說,增濕塔有兩種作（zuò）用:一是降溫調質,二是可起到預收塵的作用（yòng）,當增濕塔內（nèi）通入高溫（wēn）煙（yān）氣後, 由水泵產生高壓水通過安裝在塔體上的噴水裝置向（xiàng）塔內噴入一（yī）定（dìng）量的霧化水，這些霧化水與塔內的高溫煙氣進行熱交換而蒸發成水蒸（zhēng）氣"由於蒸發的吸熱作用（yòng）使煙氣（qì）溫度降低而濕度增加， 同時大量的水蒸氣吸附在粉塵表麵（miàn），使粉塵表麵電阻降低，從而降低了粉塵的比電阻（zǔ）。增濕塔的這種降低煙氣溫度，增加煙氣濕度和降低粉塵比電阻的作用稱為調質。另外（wài），煙氣由增濕塔的上部向下運（yùn）動， 然後由下部灰鬥上的出氣（qì）口排出，煙塵中較大的顆粒在慣性力的作用下，沉降於下部灰鬥，起到預除塵的（de）作用"。

     新型幹法（fǎ）水泥生產線的窯（yáo）尾預熱器出口煙（yān）氣溫度在350C左右，粉塵比電阻均超過1012W.CM如直接使用電除塵器進行除塵。不但在鋼結構上要考慮（lǜ）高溫（wēn）的力學性能，更重要的是除（chú）塵效率非常低，要達到排放要求（qiú），電除塵器會（huì）設計得非常（cháng）大，運行也極不穩定（dìng）, 利用（yòng）增濕塔的調質作用對煙氣進行預處（chù）理後（hòu）再使用電（diàn）除塵器進行除塵。不但結構上可采用普通碳素鋼,而且有（yǒu）很高的除塵效率,運行狀態（tài）穩定,電除塵（chén）器的規（guī）格也大為（wéi）縮小,為（wéi）節約能（néng）源! 常利用窯尾高溫（wēn）煙氣對原料進行烘幹。這對（duì）煙氣的溫度和濕度有一定的要求,使（shǐ）用增濕塔後,這些問題都能得到解決,當不進行原料烘幹時,增濕（shī）塔直（zhí）接將煙氣調整到除塵器的適用條件(當（dāng）進行原料烘幹時,因為增（zēng）濕塔的出口溫度不（bú）受烘幹物料的限製,當出磨煙氣溫度高而濕度較低時,還可以進一步降低增濕塔出口溫度（dù）來進行調節, 使混和後的（de）煙氣（qì）適應除（chú）塵器（qì）的需要.因（yīn）此,當工藝條件不在除塵器適用條件（jiàn）下,利用增濕塔的調質作用可使（shǐ）其變成O適用條件, 從而增加了除塵係統的適應性,在這種情況下,增濕塔是窯尾除塵係統中（zhōng）不可缺少的（de）重要組成部分, 它的工（gōng）作好（hǎo）壞直接影響到電除塵器的除塵（chén）效率和工作穩定性,反過來也會對生（shēng）產工（gōng）藝產生影響（xiǎng）,所以正確的選型和運行增濕（shī）塔是保（bǎo）證生產和除塵的（de）重要條件。

3 增濕塔的選型設計

     3.1原始參數與設計選型

     處（chù）理煙氣（qì）量:820000m^3/h,(單台（tái）10000T/D 生產（chǎn）線共用2台); 進口氣體（tǐ）溫度:230~350C,O高（gāo）450C;出口（kǒu）氣體溫度 :230C(聯合操作),90-120C(直接操作（zuò）); 塔內煙氣流速:3.22m/s; 含塵濃度（dù）(標況下):正（zhèng）常65g/m^3;O80g/m^3;噴水量:O38.4t/h.根據以上（shàng）參數我公司選（xuǎn）用了2台9.5X39m增濕塔,氣體經過增濕塔的速（sù）度為12.11m/s這一速度可以保證噴槍噴出的霧水與氣體充分進行熱交換,達到除塵（chén）器的O佳除塵狀態。

     3.2結構設（shè）計

     增（zēng）濕塔一般由五部（bù）分構（gòu）成,(見圖2)分別是:塔體,噴水裝置,水泵站,控製裝置,保（bǎo）溫（wēn）層.其中塔體,噴水裝置.保溫層這三部分由我公司設計並供（gòng）貨。

     3.3塔體
     增濕塔的塔體(圖3)大部分是一個圓筒形的構造物,塔體分成三部分.即進氣口及（jí）分布板,筒體,下部灰鬥。

     3.3.1進氣口（kǒu）及分布板（bǎn）
     進氣口及分布板見圖4進氣口位於塔體的（de）O頂部由圓形的進氣管與上部錐（zhuī）體組成,為了（le）增加氣體的均布性,17·c18起草视频.27設計時在進氣管內層沿氣流方向設置（zhì）三層導流板,,在錐體內還設置兩層分布板,以（yǐ）便煙氣能沿增濕塔斷麵均勻（yún）分布, 分布板采用多孔板式,多（duō）孔板（bǎn）氣體均布性好,製（zhì）作安裝方便（biàn）。

     3.3.2 筒體
     增（zēng）濕塔的筒體是一個圓筒型的構造物,噴槍噴入的霧化水和高溫煙氣在（zài）這裏進行熱交換,為（wéi）使這種熱交（jiāo）換達到預定的要求,筒體應滿足一定的規格尺寸要求,即用內徑和有效高度來（lái）表示, 其中有效高度是指噴嘴的安裝位置到灰鬥上沿的距離（lí）。

     3.3.3下部灰鬥及出氣口
     下部灰（huī）鬥包括灰鬥#輸灰裝置和鎖風裝置， 有（yǒu）些（xiē）增濕塔（tǎ）的出氣口設計在筒體上"有些增濕塔（tǎ）的（de）出氣口與灰鬥組合在一起。本次設計（jì）采（cǎi）用出氣口與灰鬥組合在一（yī）起的結構，這一種灰鬥結（jié）構複雜"加工困難"但（dàn）能增加筒（tǒng）體的（de）有效高度" 減少增濕塔的重（chóng）量和成本（běn）" 對提高增濕塔的除塵效率也有（yǒu）好處， 輸灰裝置采用可逆式螺旋輸送機" 有兩個出料口" 正常工（gōng）作時"螺旋輸送（sòng）機正（zhèng）向運（yùn）轉"粉塵由正常出料口排出。發（fā）生濕底等不正常現（xiàn）象時（shí）"螺旋輸送機反向運轉"粉塵由（yóu）另（lìng）一端的事故出料口排出"以清除廢料和保護下遊設備，鎖（suǒ）風裝置一般采（cǎi）用雙（shuāng）翻板閥"防止濕底時積灰。

     3.4 噴水裝置
噴水裝置是增濕塔（tǎ）的核心" 能（néng）將水泵站提供的具有一定壓力和流量的水（shuǐ）進行（háng）霧化並（bìng）按一定的布置和擴散角噴入筒體內" 本條生產線增濕塔的噴槍均勻布置在塔體的四周。增濕（shī）塔（tǎ）的噴水裝（zhuāng）置主要有噴槍管（guǎn）路過濾器"以及各（gè）類閥門和（hé）指（zhǐ）示（shì）儀（yí）表等組成。按其結構有回流式和壓力式兩種"本條生產線選用回流式噴槍結構（gòu）示意（yì）見圖5。回（huí）流式噴槍由回流噴（pēn）嘴具有內（nèi）外管的槍體和（hé）閥門及膠管（guǎn）等組成。從水泵站來的壓力水從槍體的（de）外管（guǎn）進入噴嘴的旋流體形成高速旋轉的流體"通（tōng）過噴嘴孔的擠壓（yā）撞擊等機（jī）械作用和孔內外的壓差作用（yòng）使水霧化"一部分水通過回流到水泵（bèng）站。噴水量的大小通過回流水的多少來（lái）調節" 回流水越多則噴水量越少（shǎo）"回流水越（yuè）小（xiǎo）噴水量越大。由於回流式噴槍的噴水量通過回（huí）流水來調節的" 故其水壓力是穩定的"不會因噴水量的調節而影響霧化效（xiào）果。

     3.5 保溫層
     保溫層（céng）在整個塔體的外部" 保（bǎo）溫層的設計與安裝質量對除塵器的使用（yòng）好壞有直接影（yǐng）響。保溫層由保溫材料骨架和外（wài）裝飾板（bǎn）等組成"使增濕塔（tǎ）的工作狀態不受環境的影響。由於（yú）保溫材（cái）料的作用"塔體被保持在一（yī）個（gè）較（jiào）高的溫度下" 避免（miǎn）從噴（pēn）嘴噴出的水霧接（jiē）觸到塔體時凝聚成水流"有利於霧化水的蒸發"所以增（zēng）濕塔的保（bǎo）溫非常重要。在（zài）海螺10000T/D生產線上增濕（shī）塔（tǎ）保溫層厚度為100mm。

4 電除塵器的工作原（yuán）理及影響因素
     電除塵器是利用高壓靜電來進行氣,塵分離的,電場內設計有線狀的放（fàng）電（diàn）極（jí）(陰極)和板狀的收塵極(陽極)當在電極間加上直（zhí）流高壓後$由於放電極（jí）和收塵極的形式不同使電極間產生一個不均勻電場    當施加的直流電壓達到一定數（shù）值時$ 放（fàng）電極周圍局部區域的電場強度足以使氣體擊穿產生電暈放電$生成電（diàn）子和正%負離子，其中正離子很快（kuài）到達放電極中和而大量的電子和（hé）負離子在電場力的作用下向收塵極方向運行形成（chéng）電暈電流。當含塵氣體通過電極（jí）間的通道時，電暈電（diàn）流中（zhōng）的電子和負離（lí）子就會（huì）吸附到粉塵上$使粉塵荷電。正（zhèng）離子由於其（qí）作用區（qū）域很（hěn）小（xiǎo），絕大（dà）部分吸附到電暈極（jí）上荷電的粉塵在電場力的作用下向收塵極運動，O後沉積在收（shōu）塵極上並將電荷釋放出來。當粉塵沉積（jī）到一定厚度時，通過振打裝置（zhì）將粉塵打落到灰鬥排出完成除塵過程。電除塵器的（de）除塵效率與電場的結構型式、供電裝置的特性等有關。但與煙（yān）氣和粉塵（chén）的性質關係更大。如煙氣和粉塵的成分（fèn）,溫度,濕度,濃度,粒度（dù）和比電阻（zǔ）等。其中（zhōng）粉（fěn）塵的比（bǐ）電阻的影（yǐng）響O為突出粉塵比電（diàn）阻在10^4-10^11歐姆.cm 之間時,電除塵器的工作效果O佳, 比電阻低於10^4歐姆.cm 的（de）粉塵到達（dá）收塵極表麵後會很快釋放電荷（hé），並獲（huò）得收塵極的正電荷，從（cóng）而與收塵（chén）極相互排斥而（ér）重（chóng）返氣流。當再次荷上負電荷運動到收塵極後又重複以上（shàng）過程，形成粉塵在收塵（chén）極上的跳（tiào）躍現象$O後可能隨著氣（qì）流帶出收（shōu）塵器。除塵效率下降比電阻高於10^11歐姆（mǔ）.cm 的（de）粉塵到達收塵極表麵後釋（shì）放（fàng）電（diàn）荷很慢。當（dāng）粉塵不斷積厚時$粉塵層產生一個強電場（chǎng），這一電（diàn）場不但減（jiǎn）弱了電極間的電場強度，排斥其它粉塵繼續向收塵極運動，還會在粉塵層空隙間發生局部擊穿，產生大量的正離子與電場內的負離子中和其結果是（shì）電暈（yūn）電流增大。電壓降低，電場內閃絡頻繁，粉塵的二次飛揚嚴重，這（zhè）就是所謂的反電暈現象。導致電能增加，除塵性能惡化，甚至無法工作，因（yīn）此（cǐ），要使電除塵器（qì）具有良好的除塵效率，必須注（zhù）意粉塵比電阻，比電阻不在適合的範圍內時，應對煙塵進行調質處理。通過增濕塔處理後，可以保（bǎo）證電除塵器O運行。

5 10000T/D水泥生產線窯尾電除塵器的特點（diǎn）
     (1)設（shè）備（bèi）規格大10000T/D水泥生產（chǎn）線窯（yáo）尾采。用高濃度電除塵器$ 共用兩台雙室四電場的電除塵器$單台規格(m)為2X31/12.5/4X9/0.4;它是迄今為止水泥生產線O規（guī）格的電除塵（chén）器。
     (2) 處理（lǐ）風量大。每台電除塵器處理風量（liàng）能力為860000m^3/h(聯合操（cāo）作)是高濃度水泥生產線處理（lǐ）O風量的電除塵器。
     (3) 處理煙（yān）氣的含塵濃度高。進（jìn）入每台電除塵器的煙氣含（hán）塵濃度高達597g/m^3而常規的電除塵器的入口（kǒu）含塵濃度（dù）不超過80g/m^3。
     (4) 該台電除塵器要承受高負壓。該（gāi）電除（chú）塵器所要承受的負壓高達12000pa是O至今為止電除塵器設計中殼體所承受的O高負壓（yā）。

6 高濃度（dù）電除塵器與（yǔ）常規電除塵器的設計區別
     6.1氣體分布板與常規的（de）電除塵器不同
     含塵氣體進入常規電除塵器電場之前 先經過（guò）氣體分布（bù）板，使氣流能均勻地進入電場1達（dá）到很（hěn）好的除（chú）塵效果。而窯尾（wěi）高濃度電除塵器，在進氣口處加了兩層槽型折射板，使氣流在槽型折射板間相互碰撞（zhuàng），氣流速度迅速降低並改向，大量粉（fěn）塵經慣性碰撞而降落，約有20%-30%粉塵沉（chén）澱下來（lái），起到預除塵的效果。使（shǐ）進入電除塵器的粉塵濃（nóng）度大大降低（dī），減輕了（le）電場（chǎng）的負荷，使整台電除塵器的除塵（chén）效率提高。此外，進（jìn）氣口（kǒu）中部還加了一（yī）層折葉板$使氣流預均（jun1）布$再經過多孔板使氣（qì）流得到進一步均布。這樣，氣流進入電除（chú）塵器前經折流預除塵（chén）及（jí）均布裝置，使氣體含（hán）塵濃（nóng）度下降沒，同（tóng）時（shí）氣流均勻地進（jìn）入（rù）電場（chǎng）內（nèi）部1有利（lì）於電除塵器的除塵(布置見圖6)。
     6.2電（diàn）暈線的特殊設計
     含塵氣（qì）體通（tōng）過電除塵器的電場空（kōng）間時 粉塵粒子與其中的遊離（lí）帶電粒子碰（pèng）撞而荷（hé）電,於是在電除塵器內便出現兩種形式的電荷,粒子電荷和（hé）離子電（diàn）荷,常規電除塵器的入口含塵濃度=<80g/m^3所以（yǐ）,一般（bān）用v15或v0 電暈極組合" 在稀薄的粉塵環境內)就能使粉塵顆粒均勻的荷電)達到除塵的目的。隨著煙氣中含塵濃度的增加) 粉（fěn）塵離子（zǐ）所形成的電暈電流雖然不（bú）大)但形成的空間電荷卻很大)接近於氣體所形成的空間電流（liú）) 嚴重抑製電（diàn）暈電（diàn）流的產生)使遠離電暈區的塵粒不能獲得足夠（gòu）電荷) 降低除塵效率。煙氣含塵濃（nóng）度過大)還會出現電（diàn）暈閉塞現象)使荷電離（lí）子及塵粒不能順（shùn）利趨向沉澱（diàn）極板) 效率大大降低。實驗表明"當（dāng）電暈線采（cǎi）用尖端放電時"能夠產生強大的電風"促使帶電粒子向沉澱極運動"增大驅（qū）進速度"提高除塵效率。為此17·c18起草视频.27一改常用v15,v0線單一組合形式)而是根據電場內粉塵濃度分布)設置不同的電暈線的組合形（xíng）式) 在粉塵濃度O高的電場空間（jiān）內)采用電暈線為長（zhǎng）刺的v40線"使放電（diàn）強度加大)粉塵充（chōng）分荷電，在粉塵濃度較（jiào）高的電場內"采用v25電暈線，工況已達到普通電除塵器的（de）環境時)用v15電（diàn）暈線"就能滿足荷電的要求)達到（dào）預期的除塵效果（guǒ）。這樣設計使整個電場（chǎng）都能（néng）均勻荷電"電場空間都（dōu）能得到充分有效利用" 使電除塵器的除塵效（xiào）果達到O佳。
     6.3特（tè）殊的阻流設計
     通常情況下，電除（chú）塵器的殼體（tǐ）內壁四（sì）周（zhōu）都（dōu）設置有阻流板防止氣流旁路。對於常規（guī）電除塵器而言，如果有0.5%的旁路氣流，出氣口的氣體含（hán）塵（chén）濃度將大大增加，降低除塵效率。對於高濃度電除（chú）塵器來講，防止（zhǐ）氣流旁路更為重要" 如果（guǒ）有0.5%的旁路氣流"風量按860000m^3/h, 入口含塵濃度按597g/m^3 計算"水（shuǐ）泥廠每天排塵860000X597X0.5%X24=61.61T 顯而易見" 僅此一項造成的環境汙染和給水泥生產廠家帶來巨大的經（jīng）濟損失是可想而知的。為防（fáng）止旁路"這台電除塵器不僅設計了兩側邊緣擋風板" 頂梁下導流板"灰鬥上阻流板外，還在第一、二電場之間，設（shè）置（zhì）了梯形截（jié）流牆。這種設計)不僅防止氣流旁（páng）路，而且能夠阻擋第一電場的高濃度帶（dài）電粒子進入第二電場，使後置電場內（nèi）的（de）粉（fěn）塵濃度大（dà）大降低，達到常規電除塵器的工況，起到O除塵的目的。(截（jié）流牆的布置見圖7)。
     6.4預灰鬥（dòu）的設計
     前麵已經介紹過" 含塵（chén）氣體進入（rù）電除塵器前經過三（sān）層（céng）分布板（bǎn）"起到預（yù）收塵的（de）效果!這樣進氣口的下部沉集了大量粉塵"如不（bú）采取措施（shī）"會造成進氣口內集灰"從電除塵器的橫截麵上看"會有部分斷麵氣（qì）流不暢"從而引起氣流不能均布"電除塵器很難正（zhèng）常工作"達不到（dào）理（lǐ）想的除塵（chén）效率。在進氣口下麵設計了（le）四（sì）個預灰鬥" 使分布（bù）板收集下來的粉塵及（jí）時經下麵的拉鏈機（jī）運走"保證電除塵器的正常（cháng）工作。
     6.5電除塵器的耐高（gāo）壓設計（jì）
     電除塵器一般（bān）多用於負壓操作)在正常情況下"電除塵器所承受的負壓不超（chāo）過2000pa 如果（guǒ）殼體（tǐ）的強度不夠（gòu）" 可能會引起殼體變形" 極間距無（wú）法保證"使電除塵器的除塵效果（guǒ）難以保證。當殼體密閉不嚴時，就會從外部漏入冷空氣，使進入電除塵器的風量增大，風速加（jiā）快，煙氣溫度降（jiàng）低，在內部產生結露"粉塵結塊，其結果是除塵性能下降。對（duì）於高負壓電除塵器"殼體所承受的（de）負壓（yā）高達12000pa所以"殼體更易變形和（hé）漏風。為保證電除塵器能（néng）正常的工作"在設計和製造（zào）過程中" 殼體結構設計必須滿足這種高負壓強（qiáng）度要求"采（cǎi）用優質鋼（gāng）材"精工細作"嚴把質量關"使（shǐ）電除塵器在高負壓狀態下)變形小$密封好"這樣設計製造大大增加了電除塵器殼體的耐壓能力"減少變形漏風)保證除塵效率。
     6.6 電（diàn）除塵（chén）器的（de）鎖風設計
     高負壓下電除塵器（qì）出口端的灰鬥，如有漏風將（jiāng）把灰鬥（dòu）內收集的灰帶進（jìn）出氣口排放。根據測定，通過灰鬥料層漏出的風，粉塵濃度高達300-400mg/m^3;此含塵氣體若進入電場，那麽，隻要漏1%的冷空氣，電除塵器的粉塵（chén）逸出（chū）量就是300-400mg/m^3所以，電除塵器的（de）灰鬥下部鎖風更為重要。為了增加電除塵器的鎖風效果，我（wǒ）們在拉鏈（liàn）機下部串聯了兩台回轉下（xià）料器，見圖8，並要求轉向相反，保證了電除塵器灰鬥下部的（de）氣密（mì）性，從而保證電（diàn）除塵器的除塵效率。