1000T/D生（shēng）產線（xiàn）窯尾除塵係統（tǒng）的設計

發布日（rì）期：2017-12-13 17:13

1 窯尾工藝係統的選擇
      目前（qián）,大型水泥熟料生產線（xiàn）窯尾大部分采用(窯（yáo）尾+立磨（mó）的（de）配置係統, 該係統的除塵係統（tǒng）有兩（liǎng）種工藝流（liú）程,見圖1) 帶"旋風除塵器+電除塵器"的立磨除（chú）塵係統, 這是（shì）典型的窯尾+立磨粉磨工藝的除塵配置,見圖1 中包含虛線（xiàn）的係統（tǒng）.從窯尾預熱器出（chū）來的煙氣先通過增濕塔和（hé）高（gāo）溫風機,然（rán）後分兩路,一路（lù）直（zhí）接進電除塵器,另一路通過立式磨,旋風除塵器和循環風再到（dào）電除塵（chén）器, 兩路煙氣通過一個匯風箱匯合後進入電除塵器。
     不帶旋風（fēng）除塵器的立磨除塵係統(見圖1中無虛線框部分)此種工藝係統與第一種（zhǒng）工藝係統的主要區別為取消了旋風除塵器和循（xún）環風機, 其功（gōng）能（néng）全部由電除塵器和主排風機承擔,這一係統（tǒng）因（yīn）流程更簡單,占地麵積少.能耗低和風（fēng）機磨損少而得到推廣應用（yòng）, 海（hǎi）螺集團（tuán）1999年以後（hòu）建（jiàn）成的2500T/D ,5000D/T生產線（xiàn）均采用這（zhè）種係統,運行效果很好.因此（cǐ）10000T/D’ 生產線也采用了這種工藝係統,這一（yī）係統由於立磨的通風阻力大和排塵濃度（dù）高, 因此要求電除塵器能承受高負壓(13000Pa) 和高粉塵濃度(標況下（xià）1000g/m^3。

2 增濕塔的工作原（yuán）理及（jí）用途
     增濕塔,也稱(噴霧增濕塔)或(蒸發冷卻塔);是對煙氣進行增濕處理的設備,在水泥工業,增濕（shī）塔的作（zuò）用是配合（hé）各種除塵器, 使煙（yān）氣的性質更適合除塵器的要求,是（shì）一種煙氣的預處理設備,對（duì）水泥窯尾除塵係統來說,增濕塔有兩種作用:一是降溫調質,二是可起到（dào）預收塵的（de）作用,當（dāng）增濕塔內通入高溫（wēn）煙氣（qì）後, 由水泵產生高壓水通過安裝在塔（tǎ）體上的噴水裝置（zhì）向塔內噴入一定量的霧（wù）化水，這些霧化水與塔內的高（gāo）溫煙氣進行熱交換而蒸發成（chéng）水（shuǐ）蒸氣"由於蒸發的吸熱作用使煙氣溫度降低而濕度增加， 同時大量的水蒸氣吸附在粉塵表麵，使（shǐ）粉塵（chén）表麵電阻降低，從而（ér）降低了（le）粉塵的比電阻。增濕（shī）塔的這種降低煙氣溫度，增加煙（yān）氣濕度和降低粉塵比（bǐ）電阻（zǔ）的作用稱為調質。另外，煙氣由增濕塔的上部向下運（yùn）動， 然後由下部灰鬥上的出氣（qì）口排出，煙塵中較大的顆（kē）粒在慣性力的作（zuò）用下（xià），沉降於下部灰鬥，起到預除塵的作用"。

     新型幹法（fǎ）水泥生產線的窯尾預熱器出口煙氣溫度（dù）在350C左（zuǒ）右，粉塵比電（diàn）阻均超過1012W.CM如直接使用電除塵器進行除塵。不但在鋼結構上要考慮高溫的力學性能，更（gèng）重要的是除塵效率（lǜ）非常低，要達到排放要求，電除塵器會設計得非常大，運行也極不穩定, 利用增濕塔的調質（zhì）作用對煙氣進行預處（chù）理後再使用電除塵器進行除塵。不但結構上可采用普通碳素鋼,而且（qiě）有很高的除塵效率,運（yùn）行狀（zhuàng）態穩定,電除（chú）塵器的規格也大為縮小,為節約能（néng）源（yuán）! 常利用窯尾高溫（wēn）煙（yān）氣（qì）對原料（liào）進行烘幹（gàn）。這對煙氣的溫度和（hé）濕度有一定（dìng）的要求,使用增濕塔後,這些問題都能得到解決,當不進行原料烘（hōng）幹時,增濕塔直接將煙氣調整到除塵器的適用條件(當進行原料烘（hōng）幹時,因為增濕（shī）塔的出口溫度不受烘幹物料的限製,當出磨煙氣（qì）溫度（dù）高而濕度較低時（shí）,還可以進一步降低增濕塔出（chū）口溫度來進（jìn）行調節, 使混和後的煙氣適應除塵器的需要.因此,當工藝條件（jiàn）不在除塵器（qì）適用條件（jiàn）下,利用增濕塔的調質作用可使其變成（chéng）O適用條件, 從而增（zēng）加了除塵係統的適應性,在這（zhè）種情況下,增濕塔是窯尾除塵係統中不可缺少的重要組成部分, 它的工作好壞直接（jiē）影響到電除（chú）塵器的除塵效率和工作穩定（dìng）性,反過來也會對生產工藝產生影響,所以正確的選型和運（yùn）行增濕塔是保證生產和除塵的重要條件。

3 增濕塔的選型（xíng）設計（jì）

     3.1原始參數與設計選型

     處理煙氣量:820000m^3/h,(單台10000T/D 生（shēng）產線（xiàn）共用2台（tái）); 進口氣體溫度:230~350C,O高450C;出口氣體溫度 :230C(聯合操作),90-120C(直接操作); 塔內煙氣流速:3.22m/s; 含塵濃度(標況下):正常65g/m^3;O80g/m^3;噴水量:O38.4t/h.根據以上參數我公司（sī）選用了2台9.5X39m增濕塔,氣體經過增濕塔（tǎ）的速度為12.11m/s這一速度可以保證（zhèng）噴槍噴出的霧水與氣體充分進（jìn）行熱交換（huàn）,達到除塵器的O佳除塵狀態。

     3.2結構設計

     增濕塔（tǎ）一般由五部分構成,(見圖2)分別是:塔（tǎ）體,噴水裝置,水泵站,控製裝置（zhì）,保溫層.其（qí）中塔（tǎ）體,噴水裝置.保（bǎo）溫層這三部分由我（wǒ）公司設計（jì）並（bìng）供貨。

     3.3塔體
     增（zēng）濕塔的（de）塔（tǎ）體(圖3)大部分是（shì）一個圓筒形的構造（zào）物,塔體分成三部分.即進氣口及分布板,筒體,下部灰鬥。

     3.3.1進氣口及分布板
     進氣口（kǒu）及分布板（bǎn）見圖4進氣口位於塔體的O頂部由圓形的進氣管與上部錐體組成,為了增（zēng）加氣體的均布（bù）性,红叶影院設計時在（zài）進氣管內層沿氣流方向設（shè）置三層導流板,,在錐體內還設置兩（liǎng）層分布板,以便（biàn）煙氣能沿增濕塔斷麵均勻分布, 分布板采用多孔板式,多孔板氣體均布性好,製作安裝方便。

     3.3.2 筒體
     增濕塔的筒體是一個圓筒型的構造物（wù）,噴槍噴入的霧化水和高溫（wēn）煙氣在這裏進行（háng）熱交換,為使這種熱交換達到預定的（de）要求,筒體（tǐ）應滿足一定的規格尺寸要求,即用內徑和有（yǒu）效高度來表示（shì）, 其中有效（xiào）高度是指噴嘴的安裝位置（zhì）到灰鬥上沿的距離。

     3.3.3下部灰鬥及（jí）出氣口（kǒu）
     下部灰鬥包括灰鬥#輸灰裝（zhuāng）置和鎖風裝置（zhì）， 有些增濕塔（tǎ）的出氣口設計在筒體上"有些增濕塔的出（chū）氣口與灰鬥組合在一起。本次設計采用出氣口與灰鬥組合在一起的結構（gòu），這一種灰鬥結構複（fù）雜"加工困難"但能（néng）增加筒體的有效高度" 減少增濕塔的（de）重量和成本" 對提（tí）高增濕塔（tǎ）的（de）除塵效率也有好處（chù）， 輸灰裝置采用可逆式螺旋輸送機（jī）" 有兩個出料口" 正常工（gōng）作時"螺旋（xuán）輸送機正向運轉（zhuǎn）"粉塵由正常出料口（kǒu）排出。發生濕底等不正常現象時"螺旋輸（shū）送機反向運轉"粉（fěn）塵由另一端的事故（gù）出料口排出"以清除廢料和保護下遊設備（bèi），鎖風裝置一般采用雙（shuāng）翻板閥"防止濕（shī）底（dǐ）時積灰。

     3.4 噴水裝置
噴水（shuǐ）裝置是增濕塔的核心" 能將水泵站提供的具有一定壓力和流量的水進行霧化並按（àn）一定的布置和擴散角噴入筒體（tǐ）內" 本條（tiáo）生產線（xiàn）增濕塔的噴槍均（jun1）勻布置在塔體的四周（zhōu）。增濕塔的噴水裝置主要有（yǒu）噴（pēn）槍（qiāng）管路過濾器"以及各類閥門和指示儀表等組成。按其結構有回流式和壓力式兩種"本條（tiáo）生產線選用回（huí）流式噴槍結構示意見圖5。回流式噴槍由回流噴嘴具有內外管（guǎn）的槍（qiāng）體和閥門及膠管等組（zǔ）成。從水泵站來的壓力水（shuǐ）從槍體的外管進入噴嘴的旋流體形成高速（sù）旋轉的流體"通過噴嘴孔的（de）擠（jǐ）壓撞擊等機械作用和孔內外的壓差作用（yòng）使水霧化"一部分水通過回流到水泵站。噴水量（liàng）的大（dà）小通過（guò）回流水的多少來調（diào）節" 回流水越多則噴水量越少"回流水越小噴水量越大。由於回流式噴槍的噴水量通過回流水來調節的" 故（gù）其水（shuǐ）壓力是穩（wěn）定的"不（bú）會因噴水量的調（diào）節而影響霧化效（xiào）果。

     3.5 保溫（wēn）層
     保溫層在整個（gè）塔體的外部（bù）" 保溫層的設計與安裝質量對除塵器（qì）的使用好壞有直接影響。保溫層由保（bǎo）溫材料骨架和外裝飾板等組成"使增濕塔（tǎ）的（de）工作狀態不受環境的影（yǐng）響。由於保溫材料的作（zuò）用"塔體被保持在一個較高（gāo）的溫度下" 避免從（cóng）噴嘴噴出的水霧接觸到塔（tǎ）體（tǐ）時凝聚成水流"有利於霧化水的蒸發"所以增濕塔的保溫非常重（chóng）要。在海螺10000T/D生產線上增（zēng）濕塔（tǎ）保溫層厚度為100mm。

4 電除塵器的工作原理及影響因素
     電除（chú）塵器（qì）是利用高壓靜電（diàn）來進（jìn）行氣,塵分離的,電場內（nèi）設計有（yǒu）線狀的放電極(陰極)和板狀（zhuàng）的收（shōu）塵極(陽極)當在電極間加上直流（liú）高壓後$由於放電極和收塵極的形式不同使電極間產（chǎn）生一個不均勻電（diàn）場    當施加的直流（liú）電壓達（dá）到一定數值時$ 放電極周圍（wéi）局（jú）部區域的電場（chǎng）強度足以使氣體擊穿產生電暈放電$生成電子和正%負離子，其中正離子很快到達（dá）放電極中和而大量的電子和負離子在電場（chǎng）力的作用下向收塵極方向運行（háng）形成電暈電流。當含（hán）塵氣體通（tōng）過電極間的通道時，電暈電流中的電子（zǐ）和負離子就會吸附（fù）到粉塵上（shàng）$使粉塵荷電。正離子（zǐ）由於其作用區域（yù）很小，絕大部分吸附到（dào）電暈極上荷電的粉塵在電（diàn）場力的作（zuò）用下向收塵極運動，O後沉積在收（shōu）塵極上並將（jiāng）電荷（hé）釋放出（chū）來。當粉塵沉積到一定厚（hòu）度時，通過（guò）振打裝（zhuāng）置將粉塵打落到灰鬥排出完成除塵過程。電除塵器的除塵效率與電（diàn）場的結構型式、供電裝置的特性等有關。但與煙氣和粉（fěn）塵的性（xìng）質（zhì）關係更大。如煙氣和粉塵的成分,溫度,濕度,濃（nóng）度,粒度和比電阻等。其中粉塵的比電阻的影響O為突出粉塵比電阻在（zài）10^4-10^11歐姆.cm 之間時,電除塵器的工作效（xiào）果O佳, 比電阻低於（yú）10^4歐姆（mǔ）.cm 的粉塵到達收塵（chén）極表麵後會很快釋放（fàng）電荷，並獲得收塵極的正電荷，從而與收塵極相互排斥而重返氣流。當再次荷上負電荷運動到收塵（chén）極後又重複以（yǐ）上過程，形成粉塵（chén）在收塵極（jí）上的跳躍現象$O後可能隨著氣流帶出收塵器。除塵效率下降比（bǐ）電阻高（gāo）於10^11歐姆.cm 的粉塵到達收塵極表麵後釋放電荷很慢。當粉塵不斷積厚時$粉塵層（céng）產生一個強電場，這一電場不但減弱了電極間的電場強度（dù），排斥其它粉塵繼續向收塵（chén）極運動，還會在粉塵層空隙間發生局部擊穿，產（chǎn）生大（dà）量的正離子與電場內的負離（lí）子中和其結果（guǒ）是電暈（yūn）電流增大。電壓降低，電場內閃絡頻繁，粉塵的二（èr）次飛揚嚴重，這就是所謂的反電暈現象。導（dǎo）致電能增加（jiā），除塵性能惡化，甚至無法工作，因此，要使電除塵（chén）器具有良好的除塵效率，必須注（zhù）意粉塵比（bǐ）電阻，比電阻不在適合的範圍（wéi）內時，應對煙塵進行調質處理。通過增濕塔（tǎ）處理後，可以保證電除（chú）塵器O運行。

5 10000T/D水泥生產（chǎn）線窯尾電除塵器的特點
     (1)設備（bèi）規格大10000T/D水泥生產線窯尾采。用（yòng）高濃度電除（chú）塵器$ 共用兩台雙室四電場的電除塵器$單台規格(m)為2X31/12.5/4X9/0.4;它是迄今為止水泥生產線O規格的電除塵器。
     (2) 處理風量大。每台電除塵器處（chù）理風量能力（lì）為860000m^3/h(聯合操作)是高濃度水泥生產線處理O風（fēng）量的電除塵器。
     (3) 處理煙氣的含塵濃度高。進入每台電除（chú）塵器的煙氣含塵濃度高達597g/m^3而常規的電除塵器的入口含塵濃度（dù）不超過80g/m^3。
     (4) 該台電除塵器要承受（shòu）高負壓。該電除塵器所要承受的負壓高達12000pa是O至今為（wéi）止電（diàn）除塵器設計（jì）中殼體所承受的O高負壓。

6 高濃（nóng）度電除（chú）塵器與常規電除塵器的設計區別
     6.1氣體（tǐ）分布板與常規的電除塵器不同
     含塵氣體進入常規電除塵器電場之前 先經過氣體分（fèn）布板，使氣流能均勻地進入電場1達到很好的除（chú）塵效果。而窯尾高濃度電除（chú）塵器，在進氣口處（chù）加了兩（liǎng）層（céng）槽型折射板，使氣流在槽型折射板（bǎn）間相（xiàng）互（hù）碰撞，氣流速度（dù）迅速降低並改向（xiàng），大量粉塵經慣（guàn）性碰撞而降落（luò），約有（yǒu）20%-30%粉（fěn）塵沉澱下來，起到預除塵的效（xiào）果（guǒ）。使（shǐ）進入電除（chú）塵器的（de）粉（fěn）塵濃度（dù）大大降低，減輕了電場的（de）負荷，使整台電除塵器的除塵效率提高。此外，進氣口中部還加了一層折（shé）葉板$使氣流預（yù）均布$再經過多孔板使氣流（liú）得到進一步均布。這樣，氣流進入電除塵器前經折流預除塵及均布裝置，使氣體含塵濃度下降沒，同時氣流均勻地進入電場內部1有利於（yú）電除塵器的除塵(布置見圖6)。
     6.2電暈線的特殊設計
     含塵氣體通過電除塵（chén）器（qì）的電場空間時 粉塵粒子（zǐ）與其中的遊離帶電粒子（zǐ）碰撞而荷電,於是在電除塵（chén）器內便出現兩種形式的電（diàn）荷,粒（lì）子電荷和離子電荷,常規電（diàn）除塵器的（de）入口含（hán）塵濃度=<80g/m^3所（suǒ）以,一般用（yòng）v15或v0 電暈極組（zǔ）合" 在稀薄的粉塵環境內)就能使粉塵顆粒均勻的荷電)達到除塵的目的。隨著煙氣中含塵濃度的增加) 粉塵離子所形成的電暈電流（liú）雖然不大)但形成的空間電荷卻很大)接近（jìn）於氣體所形成的（de）空間電流) 嚴重抑製電（diàn）暈電流的產生)使遠離電暈區的塵粒不能獲得足夠電荷) 降（jiàng）低（dī）除塵效（xiào）率（lǜ）。煙氣含塵濃度過大)還會出（chū）現電暈閉（bì）塞現象)使荷（hé）電離子及塵粒不能順利趨向（xiàng）沉澱極板) 效率大大降低。實驗表明"當電暈線采用尖端放電時"能夠產生強大的電風"促使（shǐ）帶電粒子（zǐ）向沉澱極運（yùn）動"增大驅進速度"提高除塵效率。為此红叶影院一改（gǎi）常用v15,v0線單一組（zǔ）合形式（shì）)而是根據電場內粉塵濃度分（fèn）布)設置不同的電暈線的組合形式) 在粉塵濃度O高的電（diàn）場空間內)采用電暈線為長刺的（de）v40線"使放電強度加大)粉塵充分（fèn）荷電，在粉塵濃度較高的電場（chǎng）內"采用v25電（diàn）暈線（xiàn），工況已達到普通電除塵器的環境時)用v15電暈線"就能（néng）滿足荷電的要求)達到預期的除塵效果。這樣（yàng）設計使整個（gè）電場都能均勻荷電"電場空間都能得到充（chōng）分有效利用" 使電除塵器的除塵效果達到O佳。
     6.3特殊的阻流（liú）設計
     通常情況下，電除塵器的（de）殼體內壁四周都設（shè）置有阻流板防止氣流（liú）旁路。對於常規電除塵器而言，如果有0.5%的旁路氣流，出氣口的氣體含（hán）塵濃度（dù）將大大增加，降低除塵效率。對於高濃度電除塵器來講，防止（zhǐ）氣流旁路更為重要" 如果有0.5%的旁（páng）路氣流"風量按860000m^3/h, 入口含塵濃度按597g/m^3 計算"水泥廠每天排塵860000X597X0.5%X24=61.61T 顯而（ér）易見" 僅此一項造成的環境汙染和給水（shuǐ）泥生產廠（chǎng）家帶來巨大的（de）經濟損失是可想而知的。為防止旁路"這台電除塵器不僅設計了兩側邊緣擋風板" 頂梁下導流板"灰鬥上阻流板外，還在第一、二電場之間，設置了梯形截流牆（qiáng）。這種設計)不僅（jǐn）防止氣流旁路，而（ér）且能夠阻（zǔ）擋第一電場的高濃（nóng）度帶電粒（lì）子進入第二電（diàn）場（chǎng），使後置電場內（nèi）的粉塵濃（nóng）度大大降低，達到常規電除塵器的工況，起到（dào）O除塵的目的。(截（jié）流牆的布置（zhì）見圖7)。
     6.4預灰鬥的設計（jì）
     前麵已經介紹過" 含塵（chén）氣體進入電除塵器前經過三層（céng）分（fèn）布板（bǎn）"起（qǐ）到預收塵的效果!這樣進氣口的下部沉集了大（dà）量粉塵"如不（bú）采取措施（shī）"會造成進氣（qì）口內集（jí）灰"從（cóng）電除塵器的橫截麵上看"會有部分斷麵氣流不暢"從而引起氣流（liú）不能均布"電除塵器很難正常工作"達不到理想的除塵效（xiào）率。在進氣（qì）口下麵設計（jì）了（le）四個預灰鬥" 使分布板收集下來的粉塵及時經下麵的拉鏈機運走"保證（zhèng）電除塵器的（de）正常工作。
     6.5電除塵器的耐高壓設計（jì）
     電除塵器一般多用於負壓操作)在正常情況下"電除（chú）塵器所承受的負壓不超過2000pa 如果殼體的強度不夠" 可能會引（yǐn）起殼體變（biàn）形" 極間距無法保證"使電除塵器的除塵效果難以保證。當殼（ké）體密閉不嚴時（shí），就會從外部漏入冷空氣，使進（jìn）入電除塵器的（de）風量增大，風速（sù）加快，煙氣溫度降低，在內部產生結露"粉塵結塊，其（qí）結果是除塵性能（néng）下降。對於高負（fù）壓電除塵器"殼體所承（chéng）受的負壓高達12000pa所以"殼體更易變形和漏風。為（wéi）保證電除塵器能正常的工作"在設計和製造（zào）過程中" 殼體結構設計必須滿足這種高負壓強度要求"采（cǎi）用優質鋼材"精工細作（zuò）"嚴把質量關"使電除（chú）塵（chén）器在高負壓狀態下)變形小$密封（fēng）好"這樣設計製造大大增加（jiā）了電除塵器（qì）殼體的耐壓能力"減少變形漏風)保證除塵效率。
     6.6 電除塵器的鎖風設計
     高負壓下電除塵器出口端的灰（huī）鬥，如有漏風將把灰鬥內收集的灰帶進出氣口排放。根據測定，通過灰鬥料層漏（lòu）出的風，粉塵濃度高達300-400mg/m^3;此含塵氣體若（ruò）進入電（diàn）場（chǎng），那麽，隻要漏1%的冷空氣，電除塵器的粉（fěn）塵逸出量就（jiù）是（shì）300-400mg/m^3所以，電除塵器的灰鬥下部鎖（suǒ）風（fēng）更為重要。為了增加電（diàn）除塵器的鎖風效果，红叶影院在拉鏈機下部串聯了兩台回轉下（xià）料器，見圖8，並要求轉向相反，保證了電除塵器（qì）灰（huī）鬥下部的（de）氣密性，從而保證電除塵器的除塵效率。