技术丨水泥厂增湿塔喷水技术的发展简介

引言

水泥是国家建设的基础物资，对国民基础建设起着至关重要的作用。中国水泥的发展先后经历了立窑、湿法回转窑、熟料预分解新型干法窑三个阶段。而进入新型干法窑时代后，水泥线中出现了一台设备-增湿塔，它位于窑尾预热器和窑尾袋除尘器之间。它的作用是对窑尾预热器的高温废气降温，降低粉尘比电阻，使窑尾袋除尘器达到最佳工作状态。增湿塔运行的好与坏，将直接影响到窑尾袋除尘器的除尘效率和使用寿命，甚至影响水泥线的正常运转，所以增湿塔是水泥干法生产线中不可或缺的重要设备。

为了实现增湿塔降温的目的，一般采用向增湿塔内喷水的方法，其工作原理是将从窑尾预热器抽来的含尘高温废气，经风管进入增湿塔上锥体的进风口，通过两层气体分布板后均匀分布，喷水经若干个喷枪雾化后与塔体内的高温含尘废气进行热交换，高温含尘废气降温至150℃左右经出风口进入袋除尘器，塔内经增湿塔降温后沉降的粉尘落入灰斗，由输送设备送入生产线系统。

向增湿塔内喷水，必须控制水量、水温、水在塔内的汽化分子大小、水在塔内的停留时间、保证温降不湿底等等，其工艺先后经历了高压回流式喷水、高压直喷式喷水和低压双流体喷水，下面将各自的技术经济指标及优缺点分别列于表1。

表1 三种喷水技术的经济指标及优缺点列表

通过以上对比，不难看出双流体技术的优越性显而易见，它性价比高，是最优选择，双流体的突出优点主要有以下几点：

1)高度自动化，人性化人机界面，设计完善，美观大方，高可靠性；

2)成套设备，集成化程度高，占地面积小，选用部件质地优良；

3)安装简单，成本低，工作量少，运行寿命长；

4)环保，噪音低，50分贝之下；对水源要求低，对水质要求不高，无需精过滤；

5)喷雾颗粒细而均匀，在增湿塔内仅需很短的时间就可以完全蒸发；

6)喷枪数量大大减少，节省投资成本。

所以近十几年低压双流体成为我们的首选。

三、双流体喷水技术的详细介绍

1)双流体喷水的工作原理

双流体系统的基本工作原理是喷雾装置将压力为0.7MPa的压缩空气和压力为0.5MPa水一同进入双流体喷枪，利用比例阀调节空气与水的比例，水和空气混合后在喷枪喷嘴处迅速雾化，喷出雾滴，在280℃高温烟气工况下，水雾与高温烟气直接接触，迅速汽化，仅需要2~5s，将烟气中的显热转变成水的汽化潜热，迅速降低烟气温度。系统通过实时采集增湿塔出口的温度来精确调节喷雾的水量，从而达到对烟气温度的自动调节的目的。

当出口温度高于设定的期望温度时，在控制器的控制下，变频水泵自动调节转速，增大供水压力和流量，使喷水量增大，这时比例阀会减小压缩空气的量，从而使烟气温度迅速降低到指定范围内；当出口温度降低到温度设计值范围以下时，在控制器的控制下，变频水泵自动调节转速，减小供水压力和流量，使喷水量减小，这时比例阀会加大压缩空气的量，从而使烟气温度回升到指定范围内。

系统的关键就是喷头的雾化效果，因此选择喷头尤为关键。优质的喷头雾化粒径大小一般为150ηm左右，最大为280~350ηm左右的雾滴，这样更易于蒸发。

2)双流体喷水水量计算

增湿塔喷水量计算公式如下。

根据以上公式，我们可以准确的计算系统用水量。

3)双流体喷水用气量计算

用气量的计算一般根据用水量的大小乘以一定的系数，系数一般取0.6~0.7之间，即

Q气=Q水×K

Q气为增湿塔双流体喷水用气量，Nm3/h；Q水为增湿塔双流体喷水用水量，m3/h；K为水气比系数，这里一般取0.6~0.7之间，Nm3/h。

4)双流体喷水自动化控制模式

系统工作时，一般有三种模式：

(1)自动模式。当整个系统的各部分(各部件)都在安全无故障的状态下，系统根据实际的烟气状态调节，自动检测温度，根据控制逻辑实现整个系统的自动调节，保证出口温度控制在适当的范围内。

自动模式运行时，当控制器检测出系统出现如下状况时，发出报警信号：a.空气压力偏离设定值过大；b.烟气温度偏离设定值过大；c.液体流量偏离设定值过大；d.水泵干运转；e.温度传感器之间温度偏差过大。

(2)安全模式。当控制器检测到系统中出现如下状况时，系统自动切换至安全模式：a.温度传感器故障；b.压力传感器故障；c.流量传感器故障；d.烟气温度超过安全温度。

进入安全模式运行时，系统以事先设定好的程序调节工作，同时发出报警信号。

(3)停机模式。当控制器检测到系统中出现如下状况时，系统自动切换至停机模式：a.两台水泵同时出现故障；b.急停按钮被按下；c.异常断电；d.其它需要停机的情况。

系统自动停机并发出报警信号，由工作人员检查相应问题并实施相应措施。

综上所述，尽量选用低压双流体喷雾系统。自2013年以来，不论是增湿塔喷水还是管道增湿喷水，都采用双流体喷雾系统，都反映使用效果很好，雾化粒径小，系统运行稳定，不湿底，所以水泥厂增湿塔降温应尽量采用双流体喷雾系统。

作者：滕焕银，张志朋

来源：《南京西普水泥工程集团有限公司》

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