窑头篦冷机除尘系统改造技术探讨谢胜（广州市越德企业管理咨询有限公司，广州501460）上，要控制好过滤风速、气流上升速度、净气室的风速、喷吹压力、脉冲时间和周期，以及气流分布等主要技术指标，袋式除尘器阻力可大幅度下降，除尘效率可大幅度提高。

　　1改造背景1.1企业概况广州市珠江水泥有限公司是国内的一家大型水泥生产企业。工厂位于广州市白云区神山镇，自有石灰石矿山、砂页岩矿山和专用码头。地理位置和交通条件十分优越。

　　该厂成套引进丹麦史密斯公司现代化的新型干法水泥生产线。工厂现有石灰石、砂页岩和煤大型预均化堆场三座；1台+5.6xll+4.4m中卸提升循环生料磨一台；控制流（CF）型小25m生料均化库一座；小4.75x75m带五级双列预热器、喷腾式分解炉及福勒克斯篦冷机的预分解窑一台；+4.4x14m康必丹水泥磨两台，2004年增加一台国产的+4.2xl3.5m闭路磨机，2008年该磨机系统增设辊压机HFCG140-80+打散机SF600/140预粉磨系统；2009年建成余热发电系统，装机容量为7500kW；配料系统配备先进的X射线荧光分析仪等。从原料预均化、生料粉磨、熟料煅烧到水泥粉磨人库的整个生产过程，均由中央控制室通过计算机集中控制，自动化水平居国内水泥行业领先地位。

　　工厂原设计规模为日产熟料4000t，年产42.5R强度等级的高标号硅酸盐水泥120万U 2000年经提产改造后，日产熟料已跃升为4900似上，年产42.5R强度等级的高标号硅酸盐水泥150万t以上。

　　1.2项目建设的目的及必要性由于原设计按日产4000t熟料进行整条工艺生产线配套各主机设备，2000年实施技改工程仅对熟料烧成系统部分设备进行了改造，技改工程实施后，窑头篦冷机废气处理一直采用原电除尘器，排放难以达标，2010年将电除尘器改为袋式除尘器，由原设计时的100mg/Nm3降低到15mg/Nm3以下。

　　本项目的实施主要为完善上述2000年熟料增产技改工程，彻底解决窑头除尘系统排放超标的问题。

　　1.3窑头废气处理系统改造前状况工厂窑头篦冷机除尘系统的电除尘器，设计处理风量为400，000m3/h，篦冷机技改工程实施后实际运行风量为594，989m3/h，加之原国家环保标准对窑系统废气处理的要求由原设计时的100mg/Nm3提高到50mg/Nm3（广东省为30mg/Nm3），根据广州市环境监测中心站的监测，窑头篦冷机电除尘器排放浓度大大超标，因而急需对窑头篦冷机除尘系统进行改造。

　　2袋式除尘器工作原理及改造前后的对比bookmark5 2.1袋式除尘器的工作原理含尘气体从进风口进人除尘器后，气流速度变慢，由于惯性作用，使气体中粗颗粒粉尘直接落人灰斗，起到预除尘作用。进人灰斗的气流随后折而向上通过内部装有金属骨架的滤袋，粉尘粒子被捕集在滤袋的外表面，过滤后的净化气体透过滤袋进人净气箱。净化气体通过提升阀进人排气总管排出。

　　珠水窑头篦冷机袋除尘器为可在线/离线清灰，由PLC控制，设置有自动时间控制。清灰过程是：系统达到清灰时间，首先，关闭提升阀，使该室暂时封闭，由PLC控制仪发出指令，脉冲阀开启，则气包中的压缩空气通过脉冲阀经喷吹管上喷出并诱导数倍的周围空气吹进滤袋，造成滤袋急剧膨胀振动，加之气流的反方向作用，使积附在滤袋外表面上的粉尘层脱落。

　　清灰过程是按一定的时间间隔逐组轮流进行的，压缩空气的喷吹压力为250~500kPa，每个脉冲阀清灰时间150ms和各脉冲阀之间的时间间隔150s可调。当一组清灰时，其余滤袋仍在过滤，互不干扰，实现了长期连续作业，提高了清灰效果。

　　改造前后的流程图见、；改造的技术参数见表1；改造后的主机设备见表2；改造前后的系统电耗对比见表3. 160X6000mm滤袋面积（m2）3.01593.0159滤袋数量（个）40584068过滤面积（m2）12，24012，269滤袋的材质NomexNomex除尘器压差（Pa）-1500-350进口含尘浓度（g/m3）8080排放要求（mg/Nm3）1515除尘器总压降（Pa）-1500-350除尘器承受负压（Pa）-6500-6500漏风率22除尘器室数（个）2020喷吹系统型式脉冲脉冲脉冲时间（sec）可调0.15脉冲周期（sec）可调150喷吹压力（kg/cm2）0.40.60.32喷吹耗气量（m3/min）6卜2表2主机设备一览表设备名称规格型号数量（台）车间工作制度年利用率进气270（正常工况）正常处理能力：60万m3/h处理后150C（正常工况）热交进气400C（异常工况）换器瞬间最大生产能力：65万m3/h处理后200C（异常工况）热交换面积：7000m2窑头袋除尘器处理风量：60万m3/h入口含尘浓度：30g/Nm3出口排放浓度：15mg/Nm3改造前的流程图风量：60万m3/h风机80C150C（正常工况）改造后的流程图从表3可以看出，珠江水泥厂的窑头篦冷机除尘器从2010年5月原来的电除尘器改为袋除尘器之后，系统的电耗并没有加，基本持平，而且经过不断优化之后还有所降低。

　　表3改造前后系统电耗的对比统计期间（年。月）熟料系统冷却机熟料产量（t）2.3窑头除尘器排放检测经广州市有关环境监测单位检测，珠江水泥厂的窑头篦冷机除尘器从2010年5月运行以来，粉尘排放浓度基本控制在15mg/Nm3以下，平均只有11.82mg/Nm3.检测结果见表4.表4窑头除尘器排放检测结果监测时间（年-月-曰）排放浓度（mg/Nm3）平均2.4窑头除尘器的经济参数与设计比较节约电耗成本情况见表5；减少排放直接节约成本情况见表6；减少排放环保节约成本情况见表7.表5与设计比较节约电耗成本项目处理风量降低阻力风机效率电单价年节约费用（万元/a）与设计对比表6减少排放直接节约成本（增加熟料）项目处理风量改造前粉尘浓改造后粉尘浓熟料单价年节约费用（万元/a）加熟料效益表7减少排放环保费用节约情况项目处理风量改造前粉尘改造后粉尘粉尘排放费年节约费用（元八）（万元/a）粉尘减排效益3技术特点3.1排放浓度袋式除尘器的除尘效率高、粉尘排放浓度低且长期稳定，本项目要求达到排放浓度为矣15mg/Nm3.要达到这个标准，技术上必须有一些创新。

　　系列预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率的方程：无量纲常数；因此，在设计上，重点关注粉尘人口浓度、表面过滤速度、气流分布等关键参数。

　　3.2袋式除尘器阻力的构成袋式除尘器的设备阻力正常情况下在1300Pa左右，高时可达1800Pa以上，与电除尘器的200Pa运行阻力相比，后期的运行成本极高，高阻力运行已成为袋式除尘器必须面对的难题。因此，该改造着重从各个方面降低系统压力损失。

　　袋式除尘器的压力损失（设备阻力）不但决定着它的能耗，还决定着滤袋的使用寿命和主机的产量。袋式除尘器的压力损失与它的结构形式、滤料特性、过滤速度、粉尘浓度、清灰方式、气体温度及气体黏度等因素有关。其基本上由以下两部分组成。

　　除尘器结构阻力Ap.是指气体通过人口、出口以及除尘器内部的挡板、引射器等产生的阻力。正常情况下，滤料及粉尘层的阻力（Ap，）是指滤料和附着粉尘时的阻力。滤料阻力计算公式，根据研究所得出的结论已经证明，在一定条件下，过滤阻力的大小主要取决于过滤速度，基本与过滤速度的平方成正比，用简易近似公式表示为：入一力系数，由特定条件下的实验确定；8―料及粉尘层的厚度，mm；w滤料的孔隙率，由上式可看出，在一定的工况条件下，要想降低其阻力，其中有三个量可供选择和改变：一是过滤速度v，二是滤料的孔隙率w，三是滤料及粉尘层的厚度8.阻力与过滤风速的关系示意见。

　　阻力与过滤风速的关系3.2.1除尘器结构产生的阻力不同结构的除尘器产生的阻力不同，就低压损脉冲袋式除尘器而言，目前有灰斗进风的下进风方式和垂直于滤袋的水平进风方式，这两种方式产生的阻力不同，下进风方式避免了分风不均及气流与滤袋的垂直冲撞，显然产生的阻力要小。珠水窑头篦冷机袋式除尘器对下进风方式进行了优化和改进，在进风口增加了导风板，使气流的分布更加均匀，产生的阻力更小。

　　3.2.2清洁滤袋产生的阻力袋式除尘器是利用多孔的袋状过滤元件从含尘气体中捕集粉尘的一种除尘设备，含尘气体需要从滤袋的一个个微孔中通过，不同的孔隙其气体通过微孔的速度不同，芳纶Nomex滤袋产生的阻力一般在50~100Pa之间，珠水窑头篦冷机袋式除尘器采用的是度芳纶滤料，无覆膜，显然滤袋的阻力就比较低。

　　3.2.3滤袋上堆积的粉尘层产生的阻力含尘气体通过滤料时，粉尘被阻留在滤料的表面，相互之间搭接形成粉尘层，粉尘层是除尘器产生阻力的重要构成，不同的粉尘层产生的阻力可达5002500Pa不等。因此，清灰效果的好坏对除尘器的运行阻力有重要的影响。

　　3.3设计思路及主要措施针对以上袋式除尘器产生阻力的3个方面，在设计除尘器时，采取相应的措施，尽量将这几方面产生的作用降至最低。

　　3.3.1合理确定过滤风速相同结构的除尘器如果进出风口尺寸、箱体尺寸、阀口尺寸不同，气流通过时的速度不同，产生的阻力也就不同；袋与袋之间的间距不同，气流上升速度就不同，产生的阻力也不同；除尘器的过滤面积不同，过滤风速就不同，产生的运行阻力也就不同。总之，气流速度越低，产生的阻力就越小。

　　袋式除尘器的阻力在很大程度上取决于过滤风速，除尘器结构、清洁滤袋、粉尘层的阻力都随过滤风速的提高而增加。珠水窑头篦冷机脉冲袋式除尘器采用芳纶Nomex的滤料，其过滤风速设计值为0.9m/min，对微细粉尘层，由于窑头熟料粉尘粒子相互搭接细密，过滤风速需要低一些，否则除尘器的运行阻力会大大增加。

　　袋式除尘器的过滤速度u系指气体通过滤料的平均速度（m/min）。可用下式表示：3.3.2合理控制气流上升速度气流上升速度是指烟气在滤袋空间内的流动速度，气流上升速度是衡量除尘器结构性能优劣的重要参数，对低压行喷脉冲袋式除尘器的性能影响较大。在相同处理风量的条件下，气流上升速度大，说明在有效的袋室空间内滤袋与滤袋之间的间距更小，滤袋布置更紧凑，除尘器的外形尺寸更小，但气流上升速度过大，除尘器的运行阻力也会相应增大。通常情况下，气流上升速度控制在1m/s左右更能发挥除尘器的使用性能。

　　外滤式袋式除尘器气流上升速度按下式计算：过滤速度和气流上升速度二者在袋式除尘器内各处都应保持在一定范围内。如果过滤风速选择不当，会影响滤袋的寿命，同样，气流上升速度选择不当或分室的气流上升速度不均，也会影响滤袋使用寿命。因此，在设计中不仅要设计合理的过滤风速及使气流分布均匀的导流技术，而且要按粉尘的粒径、浓度、工况条件设计选择合理的气流上升速度，才能确保延长滤袋使用寿命。

　　3.3.3合理控制局部气流速度低压脉冲喷吹袋式除尘器的局部气流速度包括进出风口风速、进风支阀风速、提升阀口风速、净气室风速、花板孔风速等，这些风速对除尘器的阻力都会产生一定的影响。在设计时，加大进出风口、进风支阀口和提升阀口的尺寸，以降低气流的通过速度，从而降低除尘器的运行阻力。净气室的风速需要通过抬高净气室的高度来实现，但抬高净气室的高度就意味着设备成本的增加，所以风速的选取要有一个合理的范围，正常情况下净气室的风速控制在3~5m/s.花板孔的风速与滤袋长径比成正比，相同直径的滤袋长度越长，花板孔风速就越高。滤袋的长径比必须小于60，否则不仅增加了除尘器的运行阻力，还会影响滤袋的清灰效果。

　　3.3.4均匀分布气体流量袋式除尘器在设计时，即使理论过滤风速和其他风速的取得都很合理，但如果气流均布措施不到位，每个袋室的实际处理风量就会有高有低；即便在一个袋室内，如果气流均布措施不到位，每条滤袋的实际过滤风速也会不同。所以，在除尘器的进风口处需要有气体导流板和均风板，可调节进风支阀的开度以平衡各个袋室的风量，在灰斗内需要设置均风板来分布单个袋室的风量。

　　3.3.5脉冲参数的调节滤袋表面粉尘层对除尘器的运行阻力有很大影响，因而清灰效果尤其重要。影响低压行喷袋式除尘器清灰效果的因素有很多，如喷吹压力、清灰周期、滤袋长度、滤袋与滤袋的间距等。没有足够的喷吹压力和能量，就不能彻底清除滤袋表面的粉尘层。但喷吹压力也不宜过大，否则滤袋的使用寿命就会大大缩短。喷吹压力需要控制在一个合理的范围，需要根据粉尘的黏稠性程度灵活调整，喷吹压力应控制在0.2M~0.6MPa之间。从降低除尘器运行阻力角度讲，滤袋表面始终处于清洁状态时的阻力最小，这就需要频繁对滤袋进行喷吹清灰，但这样是以牺牲滤袋的使用寿命为代价的。所以在实际操作过程中，需要根据烟气中粉尘的浓度大小、粉尘的黏稠性灵活调整清灰周期。

　　珠江水泥厂窑头袋式除尘器（由原来电除尘改为袋除尘）经过两年的运行实践证明，系统运行稳定，排放浓度两年来的平均值只有11.82mg/Nm3，低于行业中50mg/Nm3的排放标准，运行阻力只有350Pa左右，远远低于行业中1500Pa左右的正常范围。从技术角度看，低阻高效袋式除尘器可以极大地降低除尘器的运行成本，有良好的经济效益，值得进行深层次的研究和推广。