韓德夫

1 前言

現(xiàn)階段國(guó)家環(huán)保力度不斷加大，沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和四川、河南等省分別出臺(tái)了水泥窯超低排放標(biāo)準(zhǔn)，提出水泥行業(yè)煙氣治理超低排放目標(biāo)值，要求顆粒物的排放濃度≤10mg/m3（標(biāo)）。面對(duì)國(guó)家越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，早期設(shè)計(jì)的袋除塵器已不能滿足現(xiàn)在的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行改造勢(shì)在必行。本文以中材天山水泥有限公司5 000t/d窯尾袋改袋的成功實(shí)踐為例，闡述我公司的改造方法。

2 改造方案

此次改造的基本思路是在不改變?cè)泄に嚵鞒痰脑瓌t下，依據(jù)目前袋除塵器的運(yùn)行情況進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)投資少、阻力小、排放濃度低等目標(biāo)。

2.1 改造方案的比選

原有袋除塵器的設(shè)計(jì)風(fēng)量為820 000m3/h，配備4 160 條?160mm×6 000mm 的濾袋，過濾面積為12 540m2，過濾風(fēng)速1.09m/min。本次改造設(shè)計(jì)風(fēng)量增大到880 000m3/h，為滿足粉塵排放濃度＜10mg/m3（標(biāo)）的要求，將過濾風(fēng)速調(diào)整為0.8m/min，需要的總過濾面積為18 328m2。為滿足過濾面積要求，共有3種方案可選：

方案1：更換更長(zhǎng)的濾袋。經(jīng)計(jì)算，只有將除塵器所有的4 160 條濾袋全部更換為?160mm×9 000mm濾袋，才能確?？傔^濾面積和過濾速度。

方案2：增加原有規(guī)格濾袋的數(shù)量，經(jīng)計(jì)算，需增加1 920條?160mm×6 000mm的濾袋。

方案3：調(diào)整濾袋長(zhǎng)度，增加濾袋數(shù)量。

原袋除塵器已使用了所有的殼體空間，布局為2列，每列5個(gè)袋室，每個(gè)袋室416條濾袋。如果采用方案2，需要新增袋室，經(jīng)分析，如果增加袋室，只能放置在除塵器入口或出口，而除塵器的入口和出口均已無空間布置新的袋室。方案3相對(duì)方案1新增的殼體高度小，設(shè)備鋼耗少，更加經(jīng)濟(jì)。另外，方案1 選用9m 超長(zhǎng)濾袋，原除塵器殼體結(jié)構(gòu)難以保證濾袋的使用性能。但如果更換為超長(zhǎng)濾袋低壓行噴吹除塵器，則需要進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改造，費(fèi)用將大大增加。綜上比較，優(yōu)選了方案3（見圖1）。

圖1 窯尾改造方案圖

為了降低改造成本和減少拆除成本，保留了原袋除塵器的基礎(chǔ)、排灰系統(tǒng)、灰斗、收塵器殼體，僅拆除原袋除塵器頂部的噴吹箱。針對(duì)改造風(fēng)量增大、濾袋布置空間有限的問題，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查和數(shù)據(jù)比較，我們決定拆除原袋除塵器殼體內(nèi)沿氣流方向的橫撐，重新調(diào)整濾袋布置，將每個(gè)袋室的濾袋數(shù)量由原來416 個(gè)增加到456 個(gè)，同時(shí)采用?160mm×8 000mm 的濾袋，將過濾風(fēng)速降低到0.8m/min 以下。原袋除塵器及改造后除塵器參數(shù)見表1。

表1 窯尾改造設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 殼體改造

由于拆除了原袋除塵器殼體內(nèi)沿氣流方向的橫撐，原殼體端板需進(jìn)行強(qiáng)度校核。拆除原殼體端板部分保溫材料，測(cè)量原殼體端板的主筋為10 號(hào)槽鋼，間距為2m，加強(qiáng)筋強(qiáng)度校核不能滿足殼體耐壓要求，需對(duì)殼體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。如果在殼體端板內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，增加的型材距離濾袋間距僅為90mm，容易損壞濾袋，且施工作業(yè)難度大。綜合考慮后，我們決定在殼體端板外部進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，將原端板主筋處保溫材料拆除，在其原來端板的主筋處增加型材，組成組合截面，提高強(qiáng)度。由于業(yè)主停窯時(shí)間短，改造工程工期緊張，在外部進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)工作可以利用除塵器整體保溫層制造時(shí)間進(jìn)行，避免占用改造工程工期。

原袋除塵器的噴吹箱采用頂部換袋結(jié)構(gòu)，由于頂部換袋結(jié)構(gòu)的噴吹箱人孔門尺寸大、壓蓋不嚴(yán)、密封膠條老化等問題，造成噴吹箱漏風(fēng)率高。而室內(nèi)換袋結(jié)構(gòu)的每個(gè)袋室只有一個(gè)比較小的側(cè)面人孔門，且采用雙層檢修門，漏風(fēng)率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于頂部換袋結(jié)構(gòu)。所以此次改造采用了室內(nèi)換袋結(jié)構(gòu)配以雙層檢修門，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)除塵器本身和除塵系統(tǒng)中其他設(shè)備和管道的密封，可將漏風(fēng)量降到最低。

由于工期緊張，安裝時(shí)采用模塊化安裝，吊裝前在地面上對(duì)凈氣室和噴吹單元進(jìn)行預(yù)組裝，再整體吊裝坐落于殼體頂部，減少起吊次數(shù)和高空作業(yè)施工焊接量。

2.3 濾袋的選擇

水泥窯尾除塵器濾袋一般使用玻纖覆膜或P84 濾料。P84 濾料性能優(yōu)良但價(jià)格昂貴，玻纖覆膜濾料耐溫、耐濕、耐腐蝕、“表面”過濾性能高，但不耐折、易損壞。此次改造選用了復(fù)合P84覆膜濾料，該濾料具有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)：

（1）能夠在260℃溫度下長(zhǎng)期使用，具有足夠的溫度空間以應(yīng)付停機(jī)與意外事件等。

（2）在酸性廢氣及堿性粉塵環(huán)境下，有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。

（3）過濾效率高。覆膜濾料主要是通過微孔PTFE薄膜進(jìn)行表面過濾。微米級(jí)的孔徑使覆膜濾料幾乎能截留含塵氣流中的全部粉塵，具有極高的過濾效率，可將灰塵截留在濾料表面。過濾的粉塵很容易從薄膜表面清除，清灰效果好，使用的清灰壓力強(qiáng)度較低，從而提高了濾料的使用壽命，并可顯著減少除塵器的檢修工作量，降低運(yùn)行成本。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)及CFD 模擬驗(yàn)證，普通3″脈沖閥在低壓（0.2～0.3MPa）噴吹條件下，袋長(zhǎng)8m 的濾袋袋底的壓力與普通濾袋（6m）比較，并無太大變化，其產(chǎn)生的振幅，足以將濾袋表面的粉塵清除。

3 改造效果

中材天山水泥窯尾技改項(xiàng)目提前順利完工，在運(yùn)行一段時(shí)間后，我們對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行了核驗(yàn)，粉塵排放值得到了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門認(rèn)可。考核結(jié)果優(yōu)于原定的考核目標(biāo)，低阻力、低排放、低能耗等一系列優(yōu)勢(shì)完全得以體現(xiàn)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可靠性和優(yōu)越性。本項(xiàng)目的成功運(yùn)行，展示了一個(gè)用最低的經(jīng)濟(jì)成本完成二次袋除塵器改造的新方法，能適應(yīng)日趨嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法規(guī)。