1000T/D生產線窯尾（wěi）除塵係統的（de）設計

發布日期：2017-12-13 17:13

1 窯尾（wěi）工（gōng）藝係統的選擇
      目前,大型水泥（ní）熟料生產線窯尾大部分采用(窯尾+立磨的配置係統, 該係（xì）統的除塵（chén）係統有兩種（zhǒng）工藝流程,見圖1) 帶"旋（xuán）風除塵器+電除（chú）塵器"的立磨除塵係統, 這是典型的窯尾（wěi）+立磨（mó）粉磨工藝（yì）的除塵配置（zhì）,見圖1 中包含虛線（xiàn）的係統.從（cóng）窯尾預熱器（qì）出來的（de）煙氣先通過增（zēng）濕塔和高溫風機,然後分兩路,一路直（zhí）接進電除塵器,另一路通過立式磨,旋風除塵器和循環（huán）風再到電除（chú）塵器, 兩路煙氣通過一個匯風箱匯合後進入（rù）電除（chú）塵器。
     不帶（dài）旋風（fēng）除塵器（qì）的立磨除塵係統(見圖（tú）1中無虛線框（kuàng）部分)此種工藝係統與第一種工藝係統的主（zhǔ）要區別為取消了旋（xuán）風除塵器和循環風機, 其功能全部由電除塵器（qì）和主排風機承擔,這一係統因流程更簡單,占地（dì）麵積少.能耗低和風機磨損少而得到推廣應用, 海螺集團1999年以後（hòu）建成的2500T/D ,5000D/T生產（chǎn）線均采用這種係統,運行效（xiào）果很好.因此10000T/D’ 生產線（xiàn）也采用了（le）這種工藝係統,這一係統由於立磨的（de）通風阻力大和排塵濃度（dù）高, 因此要求電除塵器（qì）能承受高負壓(13000Pa) 和高粉塵濃度(標況下1000g/m^3。

2 增濕塔的工（gōng）作原理及用途
     增濕塔,也稱(噴霧增濕塔)或(蒸發冷卻塔);是對（duì）煙氣進行增濕處理的設備,在水泥工業,增濕塔的作用（yòng）是配合各種除塵器, 使煙氣的性質更適合除塵（chén）器的要（yào）求,是一種煙氣的預（yù）處理設備,對水泥窯尾（wěi）除塵係統來說,增濕塔有（yǒu）兩種作用（yòng）:一是降溫調質,二是（shì）可起到預收塵的作用（yòng）,當增濕塔（tǎ）內通入高溫煙（yān）氣後, 由水泵產生高壓水通過安裝在塔體上的噴水裝置向塔（tǎ）內噴入一定量的霧（wù）化水，這些霧化水與塔內的高溫煙氣進行熱交換（huàn）而蒸發成水蒸氣"由於蒸發的吸熱作用使煙（yān）氣（qì）溫度降低而濕度增加， 同（tóng）時大量的水蒸氣吸附在粉（fěn）塵表麵（miàn），使（shǐ）粉塵表麵電阻降（jiàng）低（dī），從而降低了粉塵（chén）的比電阻。增濕塔（tǎ）的這種降低煙氣溫度，增加（jiā）煙氣濕度和降低粉塵比電阻的作用稱為調質。另外，煙氣由增濕（shī）塔的（de）上部向下運動， 然後（hòu）由下（xià）部灰鬥上的出氣口排出，煙塵中（zhōng）較大的顆粒在慣性（xìng）力的作用下，沉降於下（xià）部灰鬥，起到預（yù）除塵的作用"。

     新（xīn）型（xíng）幹（gàn）法水泥生產（chǎn）線的窯尾預熱器出口煙氣溫（wēn）度在350C左右（yòu），粉塵比電阻均超過1012W.CM如直接使用電（diàn）除塵（chén）器進行除塵。不但在鋼結構上要考慮高溫的力學性能，更重要的是除塵效率非常低，要（yào）達到排（pái）放要求，電除塵（chén）器會設計得非常大，運行也極不穩（wěn）定, 利用增濕塔的調質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,而且有很高（gāo）的除塵效率,運行狀態穩（wěn）定,電除塵器的規格也大為（wéi）縮小,為節約能源! 常（cháng）利用窯尾高溫煙氣對原料進（jìn）行烘幹。這對煙（yān）氣的溫度和濕度（dù）有（yǒu）一定的要求,使用增濕（shī）塔後,這些問題都能得到解決（jué）,當不進行原料烘（hōng）幹時,增濕塔直接將煙（yān）氣調整到除塵器的（de）適用條件(當進行原料烘幹時,因為增濕塔的出口溫度不受烘幹物（wù）料的限（xiàn）製,當出磨煙氣溫度（dù）高而濕度較低時,還可以進一步（bù）降低增濕塔出口溫度（dù）來進行調節, 使混和後的煙氣適應除塵器的需要.因此,當工藝條件不在（zài）除塵器適用條件下（xià）,利用增濕塔（tǎ）的調質作用可使其（qí）變成O適用（yòng）條件, 從而增加了除塵係統的適應（yīng）性,在（zài）這種情況下,增濕塔是窯尾除塵係統中不可（kě）缺少的重（chóng）要組成部分, 它的工作好壞直接影（yǐng）響到電除塵器的除塵效率和工作穩定性,反過來也會對生產工藝產生影響,所（suǒ）以正確的選型（xíng）和運行增濕塔是保證生產和除塵的重要（yào）條件。

3 增濕塔的選型（xíng）設計

     3.1原始參數與設計（jì）選型

     處理煙氣量:820000m^3/h,(單台10000T/D 生產（chǎn）線共用2台); 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（jiē）操作); 塔內煙氣流速:3.22m/s; 含塵濃度（dù）(標況下（xià）):正常65g/m^3;O80g/m^3;噴（pēn）水（shuǐ）量:O38.4t/h.根據以上參（cān）數我公司選用了2台9.5X39m增濕塔,氣體經過增濕塔的速度（dù）為（wéi）12.11m/s這（zhè）一速度可以保證噴槍噴出的霧水與氣體（tǐ）充分進行熱（rè）交換（huàn）,達到除塵器的O佳除塵狀態。

     3.2結構設計（jì）

     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,保溫層.其（qí）中塔（tǎ）體,噴水裝置.保溫層這三部（bù）分由我公（gōng）司設計並供貨。

     3.3塔體
     增濕塔的塔體(圖3)大部分是一個圓筒形的構造（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（jìn）氣口及分布板
     進氣口及分布板見圖4進氣口位（wèi）於塔體的（de）O頂部由（yóu）圓形的進氣管與上部錐體組成,為了增加氣體的均布性,91看片設計時在進氣管內層沿氣（qì）流方向設置三層導流板,,在錐體內（nèi）還設置兩（liǎng）層分布板,以便煙氣能（néng）沿增（zēng）濕塔斷麵均勻分布, 分布板采用多孔板式,多孔板氣體均布（bù）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（gòu）造物,噴槍噴入的霧化水和高溫煙（yān）氣在這裏進（jìn）行熱交換,為使這種熱交換達（dá）到預（yù）定的要（yào）求,筒體應滿足一定的規格尺（chǐ）寸要求,即用內徑和有效高度來表示, 其中有效高度是指噴（pēn）嘴的（de）安裝位置到灰鬥上（shàng）沿的距離。

     3.3.3下部灰鬥（dòu）及出氣口
     下部灰鬥包括灰鬥#輸灰裝置和鎖風裝置， 有些增濕塔的出氣口設計在筒體上"有些增濕塔的出氣（qì）口與灰鬥組合在（zài）一起。本次（cì）設計采用出氣（qì）口與灰鬥組合在一起的結構，這一種灰鬥結構複雜"加工困難"但能增加筒體的有效高度" 減少增（zēng）濕塔的重量和（hé）成本" 對提高增濕（shī）塔的除塵效率也有好處， 輸灰（huī）裝置采用可逆式螺旋輸送機" 有（yǒu）兩個出料口" 正常工作時"螺旋（xuán）輸送機（jī）正向運轉"粉塵由正常出料口排出（chū）。發生濕底等不正常現象（xiàng）時"螺旋輸（shū）送機反向運轉"粉塵由另（lìng）一端的事故出料口（kǒu）排出"以清（qīng）除廢料（liào）和保護下遊設備，鎖風（fēng）裝置一般采用雙翻（fān）板閥（fá）"防止濕底時積灰（huī）。

     3.4 噴水裝置
噴水裝置是增濕塔的核心" 能將水泵站提供的（de）具有一定壓力和流量的水進行霧（wù）化並按一定的（de）布置和擴散角噴入筒體內" 本條生產線增濕塔的噴（pēn）槍均勻布（bù）置在塔體的四周。增濕塔的噴水裝置主要有噴槍管路過濾器"以及各（gè）類閥（fá）門和指示儀表等組成。按（àn）其結構有（yǒu）回流（liú）式和壓力式兩種（zhǒng）"本條生產線選用回流式噴槍結構示意見圖5。回流（liú）式噴槍由回流（liú）噴嘴具有內外管的槍體和閥門及膠管等組成。從水（shuǐ）泵站來的壓力水從槍體（tǐ）的外管進入噴嘴的旋流體形成高速旋轉的流體"通過噴嘴孔的擠壓撞擊等機械（xiè）作用和孔內外的壓差作用使水霧化"一部（bù）分水通過回流到水泵站。噴水量的大小通過回流（liú）水的多少來調節" 回流水越多則噴水量越少"回流水（shuǐ）越小噴水量越大。由於回流式（shì）噴槍的噴水量通過回流水來調節的" 故其水壓力是穩定的"不會因噴水量的調節而影響霧化效（xiào）果（guǒ）。

     3.5 保溫層
     保溫層在（zài）整（zhěng）個塔體的外部" 保溫層的設計與安裝質（zhì）量對（duì）除塵器（qì）的使用好壞有（yǒu）直接影響。保（bǎo）溫層由保溫材料骨架和外裝飾板等組成"使增濕塔的工（gōng）作狀態不受環（huán）境的影響。由於保溫材料的作用"塔體被保持在一個較（jiào）高的溫度下" 避免從噴（pēn）嘴噴出的水霧接觸到塔體時凝聚成水流"有利於霧化（huà）水的蒸發"所以增濕塔的保溫非常重要。在海螺10000T/D生產線上增濕塔保溫層厚度為100mm。

4 電（diàn）除（chú）塵器的工作原理（lǐ）及影響因素
     電（diàn）除（chú）塵器是利用（yòng）高壓靜電來（lái）進行氣,塵分離的,電場內（nèi）設計有線狀的（de）放電極(陰極)和板（bǎn）狀的收塵（chén）極(陽（yáng）極)當（dāng）在電極間加上直流高壓後$由於放電極和收塵極的形式不同使電極間產生一個不均勻電場    當施加的直流電（diàn）壓達到一定數值時$ 放電極周圍（wéi）局部（bù）區域的（de）電場強度足以使氣（qì）體擊穿產生電暈放電$生成電（diàn）子和正%負離（lí）子，其中正離子很快到達放電極中和而大量的電子和負離子在電場力的作用下（xià）向收塵極方向運行形（xíng）成電暈電流。當含塵氣體通過電極（jí）間的通（tōng）道時，電暈電流中的電子和負離（lí）子（zǐ）就會吸附（fù）到粉塵上$使粉塵荷電（diàn）。正離子由於其作用區域很小，絕大部分吸附（fù）到電暈極上荷電的粉塵在電場力的作用下向收塵極運動，O後沉積在收塵極上並將電荷釋放出來。當粉塵沉積到一定（dìng）厚度時，通過振打裝置將粉塵打落到灰鬥排出完成除塵過程。電除塵器（qì）的除塵效（xiào）率與電場的結構型式、供電裝置的特性等有關。但（dàn）與煙（yān）氣和粉塵的性質關係更大。如煙氣和粉塵的成分,溫度,濕度,濃度,粒度和（hé）比電阻等。其中粉塵的比電阻的影響O為突出粉塵比（bǐ）電阻在（zài）10^4-10^11歐姆（mǔ）.cm 之間時,電除塵器的工作效果（guǒ）O佳, 比電阻低於10^4歐姆.cm 的粉塵到達收塵極表麵後會很快釋放電荷，並獲得收塵極的正電荷，從（cóng）而與收塵（chén）極相互排斥而重返氣流。當（dāng）再次荷上負電荷（hé）運動到收塵極後又重複以上過程，形成粉塵在收塵極上的跳躍現象$O後（hòu）可能隨著氣流帶出收塵器。除塵效率下降比電阻高（gāo）於10^11歐姆.cm 的粉塵到達收塵（chén）極表麵後釋放電荷（hé）很慢。當粉塵不斷積厚時$粉塵層產生一個強（qiáng）電場，這一電場不但減弱（ruò）了電極間的電場強度，排（pái）斥（chì）其它粉塵繼續向收塵極運動，還會在（zài）粉塵層空隙（xì）間發生局部擊穿，產生（shēng）大量的正離子與電場內的負離子中和其（qí）結（jié）果（guǒ）是電暈電流增大。電壓降低，電場內閃絡（luò）頻繁，粉塵的（de）二次飛揚嚴重，這就（jiù）是所謂的反電暈現象（xiàng）。導致電能增加，除塵性能惡化，甚至無法工作，因此，要使電除塵器具有良好的除（chú）塵效率，必須注意粉塵比電阻，比電阻不在適（shì）合的範圍內時，應對煙塵進行調質處理。通過增濕塔處理後，可以保證電除塵器O運行。

5 10000T/D水泥生產線窯尾電除塵器的特點
     (1)設（shè）備規格大（dà）10000T/D水泥生產線（xiàn）窯尾采。用（yòng）高濃度電除塵（chén）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（qì）今為止水（shuǐ）泥生產（chǎn）線O規格的（de）電除（chú）塵器。
     (2) 處理風（fēng）量大。每台電除塵器處理風（fēng）量（liàng）能力為860000m^3/h(聯合操作)是（shì）高濃度水泥生產線（xiàn）處理O風量的電除（chú）塵器。
     (3) 處理煙氣的含（hán）塵濃（nóng）度高（gāo）。進入每（měi）台電除塵器（qì）的煙氣含塵（chén）濃度高達597g/m^3而（ér）常規（guī）的電除塵器的入口含塵濃度不（bú）超過80g/m^3。
     (4) 該台電（diàn）除（chú）塵器要承受高負壓。該電除塵器所要（yào）承受的負壓高達12000pa是O至今為止電（diàn）除（chú）塵（chén）器設計中殼體所承受的O高負壓。

6 高濃度電除塵器與常規電除塵器的設計區別
     6.1氣體分布板與（yǔ）常規的電除塵器不同
     含（hán）塵氣體進入（rù）常（cháng）規電除塵器電場（chǎng）之前 先經過氣體分布板，使氣流能均勻地進入電場1達到很好的除塵效果。而窯尾高濃度電除塵器，在進氣口處加了兩層槽型折射板，使氣流在槽型折射板間相（xiàng）互碰撞，氣流速度迅速降低並改向，大量粉塵經慣性碰撞而降落，約有20%-30%粉塵沉澱下來，起到預除塵的效果（guǒ）。使進入電除塵器的粉塵濃度大大降低，減輕了電場的負荷，使整台電除塵器的（de）除塵效率提高。此外，進氣口中部還加了一層（céng）折（shé）葉板$使氣流預均布（bù）$再經過多孔板使氣流得到進一步均布。這樣，氣流（liú）進入電除塵器前經折（shé）流預除塵及均布裝置，使氣體含（hán）塵濃度下降（jiàng）沒，同時氣流均勻地進入電場內部1有利於電除（chú）塵器（qì）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器的（de）電場空間時 粉塵粒（lì）子與其中（zhōng）的遊離（lí）帶電粒子碰撞而荷電,於是在電除塵器（qì）內便（biàn）出現兩（liǎng）種形式的電荷,粒子電荷和離子電荷,常規電除塵器的入口含塵濃度=<80g/m^3所（suǒ）以,一般用v15或v0 電（diàn）暈極組合" 在稀（xī）薄的粉塵環境內)就能使粉（fěn）塵顆（kē）粒均勻的荷電)達到除塵的目的。隨著煙氣（qì）中含塵濃度（dù）的增加) 粉塵離子所形成的電暈電流雖（suī）然不大)但形成的空間電荷卻很大)接近於氣體（tǐ）所形成的空間電流) 嚴（yán）重抑製電暈電流的產生)使遠離電暈區（qū）的（de）塵粒不能（néng）獲得足夠電荷) 降低除塵效率。煙氣（qì）含塵濃度過大)還會（huì）出現電暈閉塞現象（xiàng）)使荷電離子及塵粒不能順利趨向沉澱極板) 效率大（dà）大降低。實驗表明"當電暈線采（cǎi）用尖端放電時"能（néng）夠（gòu）產生強大的電風"促使帶電（diàn）粒子向沉澱（diàn）極運動"增大驅進速度"提高除塵效率。為此91看片（men）一改常用（yòng）v15,v0線單一組合形式)而是（shì）根據電場內粉塵濃度分布)設（shè）置不同的電暈線的（de）組合形式) 在粉塵濃度O高（gāo）的電場空間內)采用電暈線為長刺的v40線"使放電強度加大)粉塵充分荷電，在粉塵濃度較高的電場內（nèi）"采用v25電暈線，工況已達到（dào）普通電除塵器的（de）環（huán）境時)用v15電暈線"就能滿足荷電的要求)達到預期的除塵（chén）效果。這樣設（shè）計使整個電場都能均勻荷電"電場（chǎng）空（kōng）間都能得（dé）到充分有效（xiào）利用" 使電（diàn）除塵器的除（chú）塵（chén）效果達到O佳。
     6.3特殊的阻流設計
     通常情況下（xià），電除塵器的（de）殼體內壁四周都設置有阻流板防止氣流旁路。對於（yú）常規電除塵器而言，如（rú）果有0.5%的旁路氣流，出氣口的氣體含塵（chén）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，防止氣（qì）流旁路更為重要" 如果有（yǒu）0.5%的旁路（lù）氣流"風量按860000m^3/h, 入口含塵濃度按597g/m^3 計算（suàn）"水泥廠每天排塵860000X597X0.5%X24=61.61T 顯而易見" 僅此一項造成的環境（jìng）汙（wū）染和給水（shuǐ）泥生產廠家帶來巨（jù）大的經濟損失是可想而知的。為（wéi）防止旁路"這台（tái）電除塵器不僅設（shè）計了兩側邊緣擋風板" 頂梁下導流板"灰鬥上阻（zǔ）流板外，還在第一、二電場之間，設置了梯形截流牆。這種設計)不僅防止氣流旁路，而且（qiě）能夠阻（zǔ）擋第一電（diàn）場的高濃度（dù）帶電粒子進（jìn）入第二（èr）電（diàn）場，使後置電場內的粉（fěn）塵濃度大大降低，達到常（cháng）規電除塵器的工況，起到O除塵的目（mù）的。(截流牆的布置見圖7)。
     6.4預灰鬥的設計
     前麵已經介紹過" 含塵氣體進（jìn）入電除塵器前（qián）經過三層分布板"起到預收塵的效果!這樣進氣口的下部沉集了大量粉塵"如不采取措施"會造成（chéng）進氣口內集灰"從電除塵器的橫截麵上看"會有部分斷麵氣流不暢"從而引起氣流不（bú）能均布"電除塵（chén）器很（hěn）難正（zhèng）常工作"達不到理想的除塵效率。在進氣口下麵設計了四個預灰鬥" 使分布板收集下來的粉（fěn）塵及時經下麵的拉鏈機（jī）運走"保證（zhèng）電除塵器的正常工作。
     6.5電除塵器的耐高壓設計
     電除塵器一般多用於負壓操作)在正常情況下"電除塵器所承受的（de）負壓不超過2000pa 如果殼體的強度不夠" 可能會引起殼體變形" 極間距無法保證"使電除（chú）塵器的除塵效果（guǒ）難以保證（zhèng）。當殼體密閉不嚴時（shí），就（jiù）會從外部（bù）漏入冷空氣，使進入電除塵（chén）器的風量增大，風速加（jiā）快（kuài），煙氣溫度降低，在內部產生結露"粉塵結塊，其結果是除塵性能（néng）下降。對於高負壓電除塵器"殼體所（suǒ）承受的負壓高達12000pa所以"殼體更易變形和漏風。為保證電除塵（chén）器能正常的工作"在設計和製造過程中" 殼體（tǐ）結構設計必須滿足這種高（gāo）負壓強度要求"采用優質鋼材"精工細作"嚴把（bǎ）質量關"使電除（chú）塵器在高負壓狀態下)變形小$密封（fēng）好"這樣設計製造大大增加了電除塵器（qì）殼體的耐壓能力（lì）"減（jiǎn）少變形漏風)保證除塵（chén）效率。
     6.6 電（diàn）除塵器的鎖（suǒ）風設計（jì）
     高負壓（yā）下電除塵器出（chū）口端（duān）的灰鬥，如（rú）有漏風將（jiāng）把灰鬥內收集的（de）灰帶進出氣口排放。根據測定，通過灰鬥（dòu）料層漏出的風，粉塵濃度高達300-400mg/m^3;此含塵氣體若進入電場，那麽，隻要漏1%的冷空（kōng）氣（qì），電除塵器（qì）的粉塵逸出量就是300-400mg/m^3所以，電除塵器的灰鬥（dòu）下部鎖風更為重要。為了增加電除塵器（qì）的鎖風效果，91看片在拉鏈機下（xià）部串聯了兩台（tái）回（huí）轉下料器，見圖8，並要求轉向相反，保證了（le）電除塵器灰鬥下（xià）部（bù）的氣密性，從而保證電除塵器（qì）的除塵（chén）效率。