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1.窯頭電收塵設(shè)備概況及環(huán)保形勢(shì)

 

根據(jù)GB 4915—2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，現(xiàn)有水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)從2015年7月1日起，顆粒物排放濃度≤30mg／Nm³，重點(diǎn)地區(qū)顆粒物排放濃度≤20mg／Nm³。按照京津冀聯(lián)防聯(lián)治大氣污染治理方案已經(jīng)將鄭州列人大氣污染重點(diǎn)區(qū)域，鄭州市環(huán)保局要求某公司執(zhí)行GB4915—2013標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)地區(qū)規(guī)定的限值20 mg／Nm³。 公司生產(chǎn)線窯頭采用雙室八電場(chǎng)靜電收塵器，型號(hào)為2*32／15／4*7／0.45，采用8臺(tái)工頻電源，收塵器出口顆粒物排放設(shè)計(jì)限值為50mg／Nm³，實(shí)際排放濃度為50mg／Nm³以上，未達(dá)到環(huán)保要求，必須進(jìn)行升級(jí)改造。

 

2.水泥行業(yè)窯頭電收塵器改造方案比較和實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)查

 

目前關(guān)于窯頭電收塵器改造方案主要有電改袋、電袋復(fù)合和電改電3種模式，3種改造模式各有以下優(yōu)缺點(diǎn)。

 

2.1 電改袋或者電袋復(fù)合模式

 

電袋復(fù)合收塵器特點(diǎn)：

 

（1）能捕集高比電阻粉塵，除塵效率具有高效性和穩(wěn)定性；

 

（2）運(yùn)行阻力比常規(guī)布袋除塵器低，風(fēng)機(jī)能耗小，前級(jí)電除塵區(qū)的收塵效率可達(dá)到80％～90％；

 

（3）濾袋粉塵量少、清灰周期長(zhǎng)、氣源能耗小；

 

（4）煙塵中的粗顆粒經(jīng)前級(jí)電場(chǎng)收集后避免了對(duì)濾袋的磨損，有效地延長(zhǎng)了濾袋的使用壽命；

 

（5）電袋復(fù)合除塵器過濾風(fēng)速高，運(yùn)行阻力低，清灰周期長(zhǎng)，可較大幅度降低布袋系統(tǒng)配置和空氣消耗量，從而降低運(yùn)行費(fèi)用；

 

（6）袋收塵器基本上運(yùn)行3~4年才更換一次濾袋，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)濾袋破損可以在線處理，因此，始終能保持粉塵出口濃度滿足國家環(huán)保要求。

 

這種模式的改造方案相對(duì)來說技術(shù)比較成熟且應(yīng)用廣泛，日常運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)保養(yǎng)和在線更換濾袋可不停機(jī)進(jìn)行，出口粉塵能滿足國家環(huán)保規(guī)定小于20 mg／Nm³，但改造費(fèi)用較高且改造周期較長(zhǎng)(改造費(fèi)用在800～1000萬元左右，改造周期在20d左右)。經(jīng)了解相關(guān)改造廠家和天瑞集團(tuán)內(nèi)部企業(yè)均采用該改造方案，改造后顆粒物排放濃度低于20 mg／Nm³；海螺公司目前所有萬噸線上窯頭收塵器均采用袋收塵器或電改袋方案。

 

2.2 電改電方案

 

該方案是將現(xiàn)有的電收塵器高壓工頻電源更換為臨界脈沖電源，該改造方案優(yōu)點(diǎn)是：改造費(fèi)用較低(改造費(fèi)用為600萬元左右)，改造周期短，可在窯正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。缺點(diǎn)是：電收塵器一旦受到高溫氣體沖刷，容易造成極絲極板嚴(yán)重變形，從而導(dǎo)致電場(chǎng)無法正常使用和造成出口粉塵濃度高，現(xiàn)場(chǎng)處理必須停機(jī)才能進(jìn)行；改造后的電收塵器高頻脈沖電源后期也存在維護(hù)和更換等相關(guān)費(fèi)用；電收塵器基本上需每年定期對(duì)極絲、極板和振打裝置進(jìn)行檢修維護(hù)和局部更換。

 

但是，由于該方案在水泥企業(yè)應(yīng)用時(shí)間短(2年左右)且未進(jìn)行大面積推廣，其改造后可靠性有待進(jìn)一步觀察，能否持續(xù)穩(wěn)定達(dá)到20mg／Nm³以下需要進(jìn)一步驗(yàn)證，雖然已應(yīng)用在棗莊中聯(lián)水泥、中材湘潭水泥、臨朐山水水泥、長(zhǎng)興南方水泥等企業(yè)，但改造效果和穩(wěn)定性有待觀察，且排放濃度提升空間還需進(jìn)一步論證。其中國內(nèi)某知名水泥公司5000t／d熟料線上窯頭電收塵器采用電改電改造方案，改造后出現(xiàn)過高頻脈沖電源穩(wěn)定性差等不成功案例。

 

公司距離鄭州僅35km，鄭州已被列人大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域，公司污染物排放須執(zhí)行重點(diǎn)地區(qū)規(guī)定的限值，即顆粒物排放不大于20mg／Nm³，標(biāo)準(zhǔn)要求比較高。結(jié)合實(shí)際情況，以及對(duì)窯頭電收塵器改造幾種方案的綜合比較，公司決定采取電改電袋復(fù)合收塵器的改造方案，于2017年6月開始實(shí)施方案。

 

3.具體實(shí)施方案

 

3.1 基本改造內(nèi)容

 

原電收塵器共有8個(gè)電場(chǎng)，保留原有進(jìn)風(fēng)口處1#和5＃撐電場(chǎng)極板及配套的變壓器、控制系統(tǒng)、振打清灰系統(tǒng)，拆除原有的2#、3＃、4#、6#、7＃、8#電場(chǎng)的極板及配套的變壓器、控制系統(tǒng)、振打清灰系統(tǒng)設(shè)備后，更換為有12個(gè)凈氣室的布袋收塵器系統(tǒng)，同時(shí)為保證濾袋在運(yùn)行時(shí)的安全，在主進(jìn)風(fēng)管道上安裝冷風(fēng)閥1個(gè)，篦冷機(jī)頂部安裝噴淋系統(tǒng)1套，并增加儲(chǔ)氣罐1個(gè)。窯頭風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、灰斗卸灰裝置保持不變。窯頭收塵器改造前后平面布置見圖1。

 

 

3.2 改造后窯頭收塵器主要配置情況及相關(guān)參數(shù)

 

3.2.1 保留l＃、5#電場(chǎng)區(qū)域

 

高壓硅整流變壓器及控制柜保留2套，放電極振打裝置保留4套，沉淀極振打裝置保留2套，前端分布板振打裝置保留2套。

 

3.2.2 新增濾袋區(qū)域

 

（1）收塵室共計(jì)12個(gè)，前4室花板孔數(shù)為442個(gè)，后8室花板孔數(shù)為520個(gè)。

 

（2）每個(gè)收塵室平均脈沖閥數(shù)為19個(gè)，共計(jì)228個(gè)脈沖閥，規(guī)格為3.5”淹沒式，壓縮空氣壓力0.2～0.35MPa。

 

（3）濾袋規(guī)格為∅160mm×8000mm，材質(zhì)為Nomex+超細(xì)纖維(勞倫濾袋)，共計(jì)5728條，單條濾袋袋重2360g。

 

（4）袋籠5728個(gè)，材質(zhì)Q235，表面進(jìn)行有機(jī)硅噴塑處理，類型為兩節(jié)，豎筋數(shù)量16根。

 

（5）其他：提升閥共24件，每個(gè)袋室2件；氣缸24件；電磁換向閥壓力：0.15～0.8MPa，氣包共12個(gè)，每個(gè)收塵室1個(gè)。

 

3.2.3冷風(fēng)閥

 

安裝在收塵器主進(jìn)氣管道上，規(guī)格∅1800mm電動(dòng)蝶閥(含執(zhí)行器)MA+Rs250／F60ZT，1臺(tái)。

 

3.2.4 篦冷機(jī)增濕噴水系統(tǒng)

 

（1）3m³穩(wěn)壓氣體儲(chǔ)罐，設(shè)計(jì)壓力0.88MPa，試驗(yàn)壓力1.1 MPa，*高允許工作壓力0.8MPa，設(shè)計(jì)溫度150℃，容器凈重508kg，主體材質(zhì)Q345R。

 

（2）現(xiàn)場(chǎng)拼裝40m³水箱1個(gè)。

 

（3）輕型立式多級(jí)離心泵2臺(tái)，型號(hào)CDL65—40—1FSWPC，流量65m³／h，揚(yáng)程73m，功率22 kW，258kg，效率72.3％，轉(zhuǎn)速2900r／min。

 

（4）噴槍18支，型號(hào)SEDF03—20，工作壓力0.4～0.55MPa，壓縮空氣要求0.6MPa。

 

改造前后窯頭電袋復(fù)合收塵器主要設(shè)備技術(shù)性能參數(shù)對(duì)比見表1。

 

 

4.施工過程及改造效果

 

4.1 施工的主要節(jié)點(diǎn)過程

 

（1）采用75t吊車，利用輔桿進(jìn)行拆除作業(yè)，逐個(gè)極板進(jìn)行拆除，見圖2。

 

 

（2）拆除完極板和橫梁后，保留內(nèi)部支撐和1#、5#電場(chǎng)。

 

（3）安裝新主梁后，焊接花板支撐，并鋪設(shè)花板，見圖3。

 

 

（4）花板安裝完成，并對(duì)花板焊縫進(jìn)行檢查后，開始安裝凈氣室側(cè)板及凈氣室上蓋。

 

（5）出風(fēng)口增加豎向煙道，見圖4。

 

 

（6）安裝上部水平出風(fēng)煙道，成階梯狀布置，見圖5。

 

 

（7）凈氣室花板進(jìn)行檢查校正后，雜物清理干凈，安裝濾袋和袋籠，見圖6。

 

 

（8）頂部安裝噴淋裝置，噴槍共14件，見圖7。

 

 

（9）為保證氣缸、電磁閥等設(shè)備的正常工作，并延長(zhǎng)使用壽命，頂部增加了防雨設(shè)施，見圖8。

 

 

4.2 改造前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

 

改造完成后窯頭電袋復(fù)合收塵器投人使用一年多時(shí)間，運(yùn)行良好。窯頭煙塵排放濃度在線監(jiān)測(cè)平均數(shù)值為12.2 mg／Nm³，達(dá)到了合同中要求的≤15mg／Nm³排放濃度，并滿足鄭州地區(qū)要求的≤20mg／Nm³的排放濃度值。窯頭電袋復(fù)合收塵器排放濃度監(jiān)測(cè)參數(shù)見表2。

 

5 窯頭收塵器改造時(shí)注意事項(xiàng)

 

（1）花板孔上如果加工粗糙，表面留有加工毛刺未清理干凈，安裝時(shí)易刮傷濾袋，安裝前必須用粗砂布和銼刀進(jìn)行打磨消除隱患。

 

（2）濾袋安裝時(shí)本身的縫口應(yīng)在背風(fēng)面。安裝袋籠時(shí)要輕放，不能讓袋籠做自由落體到位，會(huì)對(duì)濾袋造成沖擊導(dǎo)致濾袋脫落，袋籠安裝完成后，必須安排人員對(duì)所有濾袋進(jìn)行檢查確保無濾袋脫落。

 

（3）因部分花板預(yù)留有未開的濾袋孔位置，且預(yù)留未開孔位置在噴吹管的第*個(gè)和第二個(gè)噴口處(從脈沖閥氣包側(cè)開始數(shù))，見圖9。當(dāng)進(jìn)行噴吹時(shí)壓縮氣體噴到花板上的反作用力導(dǎo)致噴吹彎管脫落，遂對(duì)噴吹彎管與密封板孔座進(jìn)行了滿焊處理，見圖10，未再出現(xiàn)彎管脫落情況，建議花板有預(yù)留孔位置時(shí)對(duì)噴吹管上的噴口進(jìn)行堵塞處理或花板調(diào)整安裝位置。

 

 

（4）與原有殼體焊接時(shí)，焊縫一定要焊接密實(shí)，且外部防雨彩鋼瓦要做好排雨設(shè)施，防積水，以免雨水滲進(jìn)收塵器內(nèi)部。

 

6.效益分析

 

窯頭收塵器原有8個(gè)電場(chǎng)運(yùn)行，單臺(tái)變壓器功率為143.64kW，8臺(tái)為1149.12kW；改造后只剩2個(gè)電場(chǎng)投入運(yùn)行，功率為287.28kW，減少了861.84kW功率的消耗，以及附屬的6個(gè)陽極振打裝置(總功率為1.08kW)和12個(gè)陰極振打裝置(總功率為2.16kW)全部拆除不用，共節(jié)省865.08kW，一天可節(jié)電20761.92 kWh。

 

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2013年～2015年3年的備件和在線維修費(fèi)用為78.274萬元，平均每年的維修費(fèi)用在26.09萬元；而改造后除保留的電場(chǎng)外，袋收塵器3年內(nèi)的維護(hù)費(fèi)用非常低，自投入運(yùn)行一年多以來，僅更換了3個(gè)電磁閥、3個(gè)脈沖閥膜片和3個(gè)氣包上的壓力表，每次停機(jī)檢查濾袋未見有破損情況。

 

*重要的是改造后窯頭收塵器排放濃度達(dá)到了環(huán)保部門要求，確保了我公司生產(chǎn)線的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。