技术 | 窑尾袋式除尘器节能超低排放改造方案与实施

引言

淮南某水泥厂2500t/d干法水泥生产线于2004年建成投产，窑尾采用高效静电除尘器进行除尘。经过十几年运行，且增加余热发电后，电除尘器出现能耗高、排放无法保证达标情况。2016年对窑尾静电除尘器按照（标况下，以下同）30mg/m3排放标准进行设计改造为袋式除尘器。但随着国家和安徽省新的水泥工业大气污染物排放标准实施，原改造的袋式除尘器无法满足环保排放要求。2019年对窑尾除尘器进行扩容增效技术改造，改造后窑尾除尘器排放完全达到国家和安徽省水泥工业大气污染物≤10mg/m3排放标准要求，电耗下降显著，系统运行效果良好。

1.1 改造前的情况

除尘器壳体运行近20年，出现部分锈蚀漏风、阻力增高（1800Pa）、电耗大、粉尘排放不能满足现行《水泥工业大气污染物排放标准》中规定的颗粒物≤10mg/m3排放要求。基于以上因素，在仔细检查确认脉冲阀、提升阀、储气罐、气包压力表指示、收尘器进出风管温度计压力计参数显示没有问题后，为实现达标排放，优化减小阻力目标，必须对现有窑尾除尘器设备进行扩容增效升级改造。改造前原除尘器主要参数见表1。

表1 改造前原除尘器主要参数

1.2 存在的问题

（1）滤袋磨蚀老化。改造为袋式除尘器后滤袋已经运行3年多时间，且除尘滤袋属于易耗品，随着使用时间增长出现磨损老化的问题。

（2）过滤面积小，过滤风速偏高。除尘器过滤面积偏小，造成过滤风速较高，过滤速度提高后设备阻力增加，引起频繁清灰，能耗增大，运行费用升高。

（3）收尘器进口分风不均，影响收尘器气流流向，造成滤袋间气流不均衡，从而造成除尘器阻力增加、影响收尘效率，降低滤袋使用寿命。

（4）除尘器存在一定漏风，影响除尘效率。除尘器经过多年运行，本体钢板焊缝孔洞漏风及除尘器检修门密封条老化造成漏风。漏风使进入除尘器风量加大，造成除尘器内部气流流速增加、气流不稳，而使除尘器效率降低。

（5）漏风造成耗电率大。多年运行后焊缝孔洞漏风及除尘器检修门密封条老化形成漏风，从而造成风量增加，风机电耗增大。

根据现有除尘器的外形尺寸，经过认真研究，需要在不改变除尘器工况和风量的前提下，提高除尘器过滤面积，使过滤风速降到0.8m/min左右。有几种解决方案：

（1）保持收尘器长度和宽度不变，收尘器高度增加1500mm，更换全部袋笼和滤袋。

（2）保持现有滤袋规格（Ф160mm×7000mm）、收尘器宽度和高度不变，加大收尘器长度。拆除原除尘器出气端保温和侧板，在收尘器出气端增加袋室、增加滤袋袋笼、喷吹装置、顶部增加高净气箱，型号为LJPJ10（11）227-2*6（1）。更换电控系统，并对增加部分设备及管道进行外保温。

（3）在不改变除尘器工况和风量的前提下，保留原除尘器壳体、喷吹清灰系统及输灰锁风系统，拆除全部袋笼和滤袋，更换规格Ф160mm×2200mm耐高温的折叠滤筒。

（4）不改变除尘器工况和风量，保留原除尘器壳体、喷吹清灰系统及输灰锁风系统，全部更换袋笼和滤袋，改造除尘器进口挡风板、导流板。

由于受场地限制，空间狭窄，在不改变除尘器工况和风量的前提下，经过认真研究方案比较（见表2）：方案1滤袋袋笼数量不变，长度增加，要更换全部滤袋和袋笼。但加高袋室，增加了加工制造增高袋室的费用，且受场地空间限制，袋室加高安装耗时长，增加改造成本。方案2滤袋袋笼长度不变，可以利旧原来袋笼，增加更换滤袋及增加滤袋和袋笼费用，但需要拆除原除尘器出气端保温和侧板，增加袋室、上箱体及喷吹系统等，受场地空间狭窄限制，施工困难，施工周期较长，施工费用较高。方案3设计简单，可以保持原除尘器本体和管道系统工艺不变情况下，拆除全部滤袋和袋笼，更换折叠滤筒，施工快捷方便，但耐较高温度滤筒加工制作成本高，造成较高的改造成本。方案4设计简单，保持了原除尘器本体和管道系统工艺不变情况下，更换全部滤袋和袋笼，只需改造除尘器进口挡风板、导流板，且工期短、投资成本低。

经过论证，最终使用方案4。该方案难点在改造除尘器进口挡风板、导流板装置的设计，我们利用CFD技术（见图1）对整个除尘器进行流场模拟，确定了最佳设计方案，确保了各袋室风量的均匀性。

3.1 改造过程

（1）收尘器原分布板做相应优化调整改造。气流分布主要目的是保证滤袋使用寿命和降低设备运行阻力。原分布板为上部盲板+下部导流板结构。改造方案根据现有除尘器结构形式，对设备内部上部盲板不动，将原下部盲板上开一部分方孔（160mm×160mm），并将孔制作的折弯板罩住，增加导流板。设计合理均风结构来改善气流分布，尽量保证滤袋进风均匀，进_步降低设备结构阻力。

（2）滤袋选用。既考虑节约投资成本，又要保证排放效果。滤袋的选择显得格外重要，滤袋由160mm×7000mm全部更换为160mm×8200mm，采用耐酸、耐碱、克重＞850g/m2玻纤覆膜滤料，且袋笼拼接处滤袋加强处理，可以更好保护滤袋使用。

（3）袋笼选用。袋笼是袋除尘器另外一个重要的部件，其筋数及间距、直线度与焊接质量的好坏直接关系到滤袋的寿命。本次设计的袋笼为24根竖筋，三节结构，袋笼竖筋直径≥3.0mm，环筋直径≥4.0mm，环筋间距≤180mm，袋笼的竖筋与纵筋的焊接采用_次全自动焊接，采用有机硅防腐，这样可以很好地保护滤袋；另外在袋笼的顶部设置有保护套，可以保护袋口不被破坏。

（4）壳体补漏。由于除尘器多年运行，壳体焊缝部分腐蚀，对漏洞进行补漏，并进行防腐处理。

（5）设备密封条老化。对现除尘器检修门更换专用中空U形硅胶密封条，不但密封性能好，且耐高温抗老化；使得设备漏风率低，避免壳体内部腐蚀。

3.2 改造后生产运行情况

通过除尘器扩容增效升级改造，消除了除尘器运行的瓶颈问题，达到改造效果（见表3）。改造后，除尘器颗粒物排放稳定运行≤10mg/m3完全优于标准要求，设备阻力进一步降低，节约了电耗。

表3 改造效果

3.3 产生的效益

原有除尘器处理风量550000m3/h，排放浓度≤30mg/m3，按照排放温度150°C，每小时粉尘排放量为550000×[273/(273+150)]×0.03/1000=10.65t；改造后袋收尘器处理风量：550000m3/h，排放浓度7mg/m3，每小时粉尘排放量为550000×[273/(273+150)]×0.007/1000=2.48t。因此，每年向大气减少排放量：（10.65-2.48）×24×330=64706.4t，同时为企业节约64706.41生料。

除尘器运行稳定后的压差在900Pa左右。同样工况下，改造前后除尘器运行压差降700Pa左右：

W=kPQt/(3600×1000ŋ)

其中，t——年运行时间（24×330h），Q——烟气流量，m3/h；P——压差差值，Pa；k——气体密度系数，取1；ŋ——系统效率，取0.8；年均用电节省约1058 750kWh，当前电价0.55元/kWh，年均电费节省约582312.5元。

（1）合理选用改造技术方案。通过多种改造技术方案按照投资、工期及稳定性论证比较，确定最优的改造方案，保证改造后具有投资低、工期短、运行稳定、使用寿命长及运行费用低等优点。

（2）优化气流均布配置。气流均布主要目的是保证滤袋使用寿命和降低设备运行阻力，气流分布的均匀性对除尘效率影响也很大。气流分布不均匀时，在流速低处所提高的除尘效率远不足以弥补流速高处效率的降低。通过CFD分析对气流均布的优化升级改造，保障了除尘器系统的稳定运行。

（3）有效管理和正确操作保证袋式除尘设备稳定运行。总结了除尘器生产管理经验，结合改造后系统的特点，重新制订了管理办法和操作参数，尽可能减少管理操作上的不统一带来的影响。

（4）清灰程序合理设置是关键。窑尾袋式除尘器经过扩容升级改造后生产稳定，喷吹清灰周期设计合理，设备阻力较低、压缩空气消耗量下降，显著降低单位产品电耗。

作者：牛志远

来源：《河南中材环保有限公司》

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