技术丨水泥厂除尘技术的发展与展望

前言

水泥生产过程的扬尘问题历来是一个非常严重的问题，现代水泥生产对环保的要求也越来越高。但经过环保工作者的不断努力，现代化水泥厂已基本控制了过程排尘，各除尘点的排放浓度均可做到在50mg/m3(标况)以下，这是环保除尘技术的不断发展和除尘设备不断完善的结果。

随着我国新的环保法的颁布和实施，对水泥厂的排放要求已经非常严格，为实现这一新要求我们前几年对所有除尘器均作了结构改进。

1.1 通用的除尘设备作了结构调整

1.1.1 1997年前设计的水泥生产线库底、库顶、料仓、物料转运点等处的除尘设备大都应用机械振打清灰扁袋除尘器或富乐型摇臂清灰组合型小袋除尘器(小机组)。由于当时条件限制，这些设备结构不尽合理或关键件不能解决，实际应用是不成功的。因此我们组织开发了小型脉冲喷吹清灰SD型系列袋除尘器，重点在主风机参数选择、清灰喷吹距离及袋口连接等结构上进行了仔细考虑，并进行了样机试验。目前已成功地应用到了许多新建水泥厂的各分散扬尘点上，并于2000年12月通过了部级技术鉴定，被认为是目前比较好的分散点除尘设备。

1.1.2 对于80年代后期广泛采用的回转反吹清灰FD(CXBC)袋除尘器，由于其不稳定的技术性能，我们也采取了限制和替代，在吸收美国富乐公司袋除尘器技术的基础上推出了LPF系列气箱脉冲清灰袋除尘器。为了满足新的环保排放要求，设计全部采用了高性能高质量的滤袋(其重量指标不低于500g/m2)和进口名牌脉冲阀。并且实现了对重要用途及特殊气体参数的产品设计给予特殊考虑，包括特殊结构处理、特殊虑料材质及过滤风速等。

LPF系列气箱脉冲清灰袋除尘器不但广泛应用于水泥厂的矿山、原料粉磨、石灰石、生料、水泥等物料库及各转运点、喂料点的分散和集中除尘，同时成功应用于水泥粉磨、O-Sepa选粉机、煤粉磨等的成品收集。

1.1.3 对于水泥厂主要排尘点的窑尾及生料磨、窑头篦式冷却机废气，我们目前多应用电除尘器。天津水泥设计院会同2个除尘专业制造厂，于1984年和1995年分别引进了德国LURGI公司BS780和BS930电除尘技术，经过多年的学习和实践，技术水平达到了成熟地步。我们已经开发了适合于1000t/d、2000t/d、2500t/d、3000t/d、4000t/d等规模的水泥生产线的电除尘器，并广泛应用于国内外几百家大中型水泥厂。

1.2 开发了第二代电除尘器

1996年以前的电除尘设计我们称之为第一代电除尘器，属于引进技术前期，无论从除尘器结构设计还是工艺应用技术都不够完善，因而实际应用有许多不如意，例如电晕线经常断线、气体分布板磨损过快及经常烧毁极板等，甚至不能达标排放。国家新的环保标准颁布后，特别是随着水泥生产工艺技术的进步，对废气处理的要求更趋严格。自从1997年以后，我们开始第二代电除尘器的设计研究，结合LURGI的BS930的技术，设计排放出口浓度不大于50mg/m3(标况)。

排放浓度降低，但未增加除尘器重量。例如：双阳水泥厂一线和二线均是日产2000t/d水泥熟料生产线，其窑尾废气利用和处理工艺也基本，一样，分别采用2×21/10/3×8和30/12.5/3×9除尘器，重量分别为398t和310t减少了22％。由于还减少了3台高压电源装置，设备投资约节省30％。

第二代电除尘器的主要改进点是：

1)区别不同的工艺参数，包括风量、风压、风温等确定采用不同的壳体结构，即BS930或BS780，从而得到最轻的设备重量；

2)内部构件均采用最新结构，包括极板悬吊、电晕极悬吊、振打锤、撞击杆装置等，均为加大振打加速度提供了有利保障；

3)振打传动功率从0.37kW降到0.18kW；

4)完全采用顶部电源，提高了供电系统的可靠性，降低了设备成本；

5)采用钢支撑结构或辊子支撑代替了滚珠支撑轴承，降低工程造价；

6)更新了排灰输送装置，加强系统锁风性能并提高了输送装置的工作可靠性；

7)为避免气体分布板的快速磨损，窑头电除尘器采用上进气方式取代水平进气；

8)结构设计扩大了应用范围，窑尾电除尘器允许通过高负压、高气体含尘浓度。

近年来，为简化生料辊式磨工艺流程，出磨生料不再采用选粉机，而直接进入电除尘器。这对除尘器是一个大考验，它不仅是传统意义上的除尘器，更是1台成品料粉收集器。

目前，我们开发出了2500t/d级和5000t/d级的这种电除尘器，首台在海螺狄港2500t/d水泥熟料生产线上已得到成功的应用，气体入口浓度800g/m3(标况)，操作负压12000Pa，设计除尘器结构在进气口采用复合型气体折流均布板，能使约65％～70％料粉在通过时被截收到进气口灰斗中。而剩余的仍是高浓度含尘气体，靠提高电场的电晕性能和改善电场气流流动性能来实现。

因为通过试验证明，高浓度含尘气流对电晕电流有强烈的抑制作用，因此在前面电场采用长刺型电晕线，而在两电场间又设置了类似蓖水器的节流板强迫气体在运行中全部通过电场，大大提高了除尘效率。

1.3 改进了增湿塔

水泥窑尾电除尘效率的高低，很大程度上取决于增湿塔性能的好与坏。而增湿塔性能的好坏最重要的取决于两方面：一是喷水系统；二是喷水控制系统。

增湿塔的喷水系统多为回流式，这是因为窑尾及生料系统工艺较复杂，工况较多并且变化频繁，喷水系统必须跟踪这一变化而变化喷水量。因为回流式喷嘴的特性是在保证额定水压的前提下，可以使喷水量有很大的变化范围，而雾化颗粒不变，德国LECHLER公司的回流喷嘴可以做到流量调节比例在1：12，这是我们采用此种喷嘴得到了最佳除尘效果的原因。

国内许多厂家生产的这种喷嘴制造精度不过关，使正常雾化时调节比例范围不够宽。所以经常在某种工况段造成塔湿底。采用回流喷嘴的另一个原因是它的喷嘴口径相对较大，对水的洁净度的要求也相对较低，更适合于水泥厂的较大水量连续喷水的情况。

回流式喷水系统喷水量的控制是靠安装在回流管路的节流阀，调节回流水量来控制喷出水量的。在这个节流阀上加装1个电动比例调节控制器就可实现水量的自动控制。当然之所以说它重要是因为工艺工况是很复杂的，只有自动控制系统能完全实现对变化工况的快速跟踪才能对不同气量不同温度的气体实现稳定调质，并且不能造成塔湿底。

1.4 应用了高温袋除尘器

高温袋除尘器主要用于窑尾、窑头、物料烘干机等的废气处理。目前由于环保要求更加严格，在发达国家用其取代电除尘器的趋势越来越迅猛。目前我国的应用也逐渐增多，由于它的低排放和无事故排放的性能，使对环保要求极高的地区的水泥厂全部采用袋除尘器是必然的。天津院设计的北京水泥厂2000t/d水泥熟料生产线首次应用了分室风机反吹清灰的大型高温窑尾袋除尘器，取得了巨大的成功，并获得了1998年度国家级科技进步3等奖。

另外在山西潞城水泥厂也是采用的这种窑尾袋除尘器，并且窑头冷却机也采用了袋除尘器；北京水泥厂的矿渣烘干机也首次采用了袋除尘器，都取得了很好的效果。

近年来滤料的发展速度很快，例如以美国CORE公司为代表的特富龙覆膜滤料的出现，改变了滤料的过滤机理，提高了过滤风速并提高了滤料性能和使用寿命，推动了袋除尘器的发展和应用，例如高浓度和超细粉磨除尘等。我们最近为北京琉璃河水泥厂二线2500t/d工程设计的窑尾袋除尘器采用了这种滤袋，比北京水泥厂的窑尾袋除尘器规格小了许多。

2.1 水泥厂排尘的自动连续监控将逐渐实施。为此，我们需首先开展监测反馈控制除尘器本体的研究，使除尘器特别是主要除尘器更具智能化，节能降耗、运行连续稳定。具体说，对电除尘器应反馈控制气体调质、高压供电及清灰振打系统，对袋除尘器应反馈控制清灰程序使设备始终工作在最佳状态。

2.2 随着生料辊式磨的大量应用，为简化粉磨工艺。降低工程造价，将大量采用高浓度电除尘器作为成品收集器。

2.3 随着环保要求的日益严格，袋除尘器将越来越多的应用于窑尾、窑头的废气处理，取代或部分取代电除尘器。

2.4 将出现电、袋合一的除尘器投入工业运行。但它绝对不是简单的电袋除尘器的组合，而是集电除尘器和袋除尘器的优点于一身，低阻力、低出口排放。这极有可能在主要排尘点上取代现在的电除尘器和袋除尘器，甚至包括高浓度电除尘器。

作者：王作杰

来源：《天津水泥工业设计研究院》

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